第一章通信原理概述課件

通信原理朱海凌課程要求：一周一交，超一天扣一分，三天扣完；課程性質(zhì)：專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課、必修課學(xué)分：5

考試方式：總評(píng)成績(jī)=理論考試成績(jī)*50%+實(shí)訓(xùn)記錄成績(jī)*30%+平時(shí)成績(jī)*20%。參考資料：1、《現(xiàn)代通信原理》陶亞雄等編，電子工業(yè)出版社，2005年12月2、《通信原理》（第5版）樊昌信等編著， 國(guó)防工業(yè)出版社，2001年5月本課程內(nèi)容一、通信原理概述二、信號(hào)分析三、模擬信號(hào)的調(diào)制傳輸四、模擬信號(hào)的數(shù)字化五、數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸六、數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸七、差錯(cuò)控制編碼八、同步原理基礎(chǔ)（8）調(diào)制傳輸（15）信道編碼（4）通信系統(tǒng)的協(xié)調(diào)（1）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與理論溝通的橋梁（8個(gè)實(shí)驗(yàn)）第一章通信原理概述1、了解通信、通信系統(tǒng)的一般概念，通信的發(fā)展歷史2、了解通信系統(tǒng)的分類(lèi)3、掌握通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)4、了解通信的頻段劃分和現(xiàn)代通信的發(fā)展方向課程目標(biāo)1.1通信的基本概念及發(fā)展簡(jiǎn)史一、通信的定義通信:是指不在同一地點(diǎn)的雙方或多方之間進(jìn)行迅速、有效的信息傳遞。其目的是實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。現(xiàn)代通信技術(shù)是指用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段如電子、光技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息傳遞的一門(mén)技術(shù)學(xué)科。二、通信發(fā)展史現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展從1838年摩爾斯發(fā)明電報(bào)至今有100多年的歷史了，1838年，摩爾斯發(fā)明有線電報(bào)并于1844年建立了第一條試驗(yàn)性電報(bào)線路1876年，貝爾發(fā)明有線電話1898年，發(fā)明無(wú)線電報(bào)技術(shù)1906年，真空電子管出現(xiàn)并首先應(yīng)用于通信1918年，出現(xiàn)無(wú)線電廣播1938年，電視廣播開(kāi)始1940年，研制出雷達(dá)與微波通信系統(tǒng)1946年，第一臺(tái)電子管計(jì)算機(jī)誕生1948年，香農(nóng)提出信息概念，奠定了經(jīng)典信息論基礎(chǔ)1956年，發(fā)明了晶體管，這是電子器件領(lǐng)域內(nèi)的重大革命1956年，第一條越洋（大西洋）海纜建成1958年，第一顆通信衛(wèi)星上天1961年，發(fā)明集成電路，它的問(wèn)世對(duì)通信技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的影響1962年，第一顆同步通信衛(wèi)星上天，1965年第一顆國(guó)際通信衛(wèi)星進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行，并在上世紀(jì)70年代開(kāi)始廣泛地進(jìn)入商業(yè)應(yīng)用1960年，激光器問(wèn)世，1977年底第一個(gè)光纜通信系統(tǒng)投入使用20世紀(jì)80年代，超大規(guī)模集成電路、移動(dòng)通信、光纖通信得到廣泛應(yīng)用，綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)迅速崛起1990年后，衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信和光纖通信進(jìn)一步飛速發(fā)展，高清晰度彩色數(shù)字技術(shù)不斷成熟，全球定位系統(tǒng)（GPS）得到廣泛應(yīng)用1.2通信系統(tǒng)的組成一、通信系統(tǒng)的構(gòu)成通信系統(tǒng)：為完成通信任務(wù)所需要的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)所構(gòu)成的總體稱(chēng)為通信系統(tǒng)。新的通信媒體有線通信方式的服務(wù)信道

交換機(jī)電話網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

為用戶(hù)

構(gòu)成網(wǎng)的基本要素：終端設(shè)備，傳輸鏈路，交換設(shè)備。（硬件）

交換機(jī)終端終端噪聲局間傳輸局內(nèi)傳輸局內(nèi)傳輸圖1-3通信系統(tǒng)的一般模型各處的噪聲之和信號(hào)源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備受信者噪聲源

發(fā)送端接收端1.3通信系統(tǒng)的分類(lèi)及通信方式

1.3.1信號(hào)的分類(lèi)1、模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)2、確知信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)3、周期信號(hào)和非周期信號(hào)4、功率信號(hào)和能量信號(hào)t0T2T圖1.3.1模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)tf(t)0T2T3Tt3f(t)0T2T4213T1、模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)t（a）確知的正弦波信號(hào)（b）隨機(jī)信號(hào)圖1.3.2確知信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)2、確知信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)3、周期信號(hào)和非周期信號(hào)

(a)周期性矩形脈沖信號(hào)(b)非周期性矩形脈沖信號(hào)圖1.3.3周期性信號(hào)與非周期性信號(hào)4、功率信號(hào)和能量信號(hào)信號(hào)f（t）（電壓或電流）在1歐姆電阻上所消耗的能量定義為信號(hào)的歸一化能量，簡(jiǎn)稱(chēng)能量，表示為：若能量為有限值，即，則此信號(hào)f（t）稱(chēng)為能量信號(hào)。當(dāng)信號(hào)能量趨于無(wú)窮大時(shí)，其平均功率是有限的，稱(chēng)此信號(hào)為功率信號(hào)?？杀硎緸椋涸诖薚－取時(shí)間平均的區(qū)間，P—平均功率。正余弦信號(hào)是功率信號(hào)，非周期性矩形脈沖信號(hào)（門(mén)函數(shù)）是能量信號(hào)。周期性信號(hào)一定是功率信號(hào)，非周期性信號(hào)可以是功率信號(hào)，也可以是能量信號(hào)。復(fù)習(xí)1、通信的目的是什么？2、通信系統(tǒng)是有哪些部分組成？3、信號(hào)常用的分類(lèi)形式有哪些？4、畫(huà)出通信系統(tǒng)的一般模型1.3.2通信系統(tǒng)的分類(lèi)

根據(jù)傳輸媒質(zhì)：有線通信系統(tǒng)、無(wú)線通信系統(tǒng)根據(jù)消息的物理特征分類(lèi)：電報(bào)通信系統(tǒng)，電話通信系統(tǒng)，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，圖像通信系統(tǒng)等。根據(jù)調(diào)制方式分類(lèi)：基帶傳輸和頻帶傳輸；p6根據(jù)傳輸信號(hào)的性質(zhì)：模擬通信系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng) 模擬基帶傳輸系統(tǒng) 通信系統(tǒng) 模擬通信系統(tǒng) 模擬調(diào)制傳輸系統(tǒng)

數(shù)字通信系統(tǒng) 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)

數(shù)字調(diào)制傳輸系統(tǒng)語(yǔ)音信號(hào)調(diào)制放大解調(diào)揚(yáng)聲器圖1.1無(wú)線廣播系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)信號(hào)源調(diào)制器解調(diào)器受信者噪聲源信道基帶信號(hào)頻帶信號(hào)圖1.2FM收音機(jī)的工作原理信源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備信宿噪聲源發(fā)送接收端通信系統(tǒng)的一般模型頻帶信號(hào)基帶信號(hào)數(shù)字系統(tǒng)框圖

編碼器

噪聲源加密器信息源調(diào)制器信道受信者解密器譯碼器

解調(diào)器注：缺省同步系統(tǒng)。信源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備信宿噪聲源發(fā)送接收端1.3.3、通信方式根據(jù)信號(hào)在信道中的傳輸方式從不同的角度考慮，可以有多種：?jiǎn)喂鬏?、半雙工傳輸和全雙工傳輸串行傳輸和并行傳輸同步傳輸和異步傳輸兩點(diǎn)間直通傳輸、分支傳輸和交換傳輸1、單工傳輸、半雙工傳輸和全雙工傳輸發(fā)送單向通道接收發(fā)送雙向通道接收接收發(fā)送發(fā)送雙向通道接收接收發(fā)送（a）單工傳輸（b）半雙工傳輸（c）全雙工傳輸2、串行傳輸和并行傳輸發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備1010發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備101010…(a)串行傳輸(b)并行傳輸3、同步傳輸和異步傳輸(數(shù)字通信)11.52.00線路狀態(tài)空起始位5～7數(shù)據(jù)位停止位P位奇偶位或不用空或下一個(gè)起始位異步傳輸異步傳輸也叫起止式傳輸，是利用起止法來(lái)達(dá)到收發(fā)同步的。特點(diǎn)：每個(gè)字符都是獨(dú)立和隨機(jī)的，以不均勻速率發(fā)送，方法簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：傳輸效率低。SYNSYN一個(gè)或多個(gè)SYN字符控制字符數(shù)據(jù)字符控制字符…（a）面向字符型幀…FF8位標(biāo)志0111111108位標(biāo)志011111110控制字段控制字段數(shù)據(jù)字段（b）面向比特型幀同步傳輸SYNSYN一個(gè)或多個(gè)SYN字符控制字符數(shù)據(jù)字符控制字符…4、兩點(diǎn)間直通傳輸、分支傳輸和交換傳輸（點(diǎn)－點(diǎn)通信，一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信及多點(diǎn)間的交換）（a）點(diǎn)－點(diǎn)（b）一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)（c）多點(diǎn)之間的選址通信1.4通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)質(zhì)量指標(biāo)：有效性、可靠性、適應(yīng)性、標(biāo)準(zhǔn)型、經(jīng)濟(jì)性、維護(hù)使用等等。有效性：傳輸一定的信息量所消耗的信道資源數(shù)（帶寬或時(shí)間）；可靠性：接收信息的準(zhǔn)確程度。模擬、數(shù)字通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)模擬通信系統(tǒng)有效性：用有效傳輸帶寬來(lái)度量?？煽啃裕河媒邮斩俗罱K的輸出信噪比來(lái)度量。數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間傳輸?shù)男畔⒘?。差錯(cuò)率：錯(cuò)誤比特（或碼元）與傳輸總比特（或總碼元數(shù)）之比。碼元：傳輸速率

1.定義單位時(shí)間傳輸?shù)拇a元數(shù)為碼元速率(baud)