通信工程專業(yè)導論(第1-3章)

通信工程專業(yè)導論(第1-3章)匯報人：AA2024-01-20CATALOGUE目錄通信工程概述通信系統(tǒng)基本原理通信網(wǎng)絡基礎(chǔ)知識光纖傳輸技術(shù)及應用移動通信技術(shù)及應用衛(wèi)星通信技術(shù)及應用CHAPTER01通信工程概述通信工程定義與特點定義通信工程是電子工程的一個重要分支，關(guān)注的是通信過程中的信息傳輸和信號處理的原理和應用。特點通信工程涉及電磁波傳播、信號處理、信息編碼等領(lǐng)域，具有廣泛的應用范圍，如電話、電視、無線電、衛(wèi)星通信等。早期的通信方式主要包括烽火臺、鼓聲、旗語等，這些方式受限于傳輸距離和速度。早期通信19世紀中葉，隨著電報和電話的發(fā)明，人類進入了電信時代，實現(xiàn)了遠距離的實時通信。電報與電話的發(fā)明20世紀初，無線通信開始嶄露頭角，如無線電報、無線電話等，使得通信不再受限于有線連接。無線通信的出現(xiàn)近幾十年來，隨著數(shù)字通信、光纖通信、衛(wèi)星通信等技術(shù)的快速發(fā)展，通信工程領(lǐng)域不斷取得新的突破。現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展通信工程發(fā)展歷程電話通信通過有線或無線方式傳輸語音信號，實現(xiàn)遠距離通話。廣播電視通過無線電波或有線網(wǎng)絡傳輸音頻和視頻信號，為大眾提供娛樂和信息服務。移動通信利用無線電波實現(xiàn)移動設備和基站之間的通信，提供手機通話、短信、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确?。計算機網(wǎng)絡通過有線或無線方式連接計算機和其他設備，實現(xiàn)資源共享和信息交換。衛(wèi)星通信利用人造衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)信號，實現(xiàn)全球范圍內(nèi)的通信和廣播服務。軍事通信為軍隊提供安全、可靠的通信手段，保障軍事行動的順利進行。通信工程應用領(lǐng)域CHAPTER02通信系統(tǒng)基本原理信號的定義與分類信號是攜帶信息的物理量，可分為模擬信號和數(shù)字信號。信道的定義與特性信道是信號傳輸?shù)拿浇?，具有帶寬、噪聲、失真等特性。信號與信道的關(guān)系信號需適應信道的特性才能實現(xiàn)有效傳輸，信道對信號有傳輸限制。信號與信道03模擬通信與數(shù)字通信的比較兩者在信號形式、傳輸方式、抗干擾能力等方面存在差異。01模擬通信原理模擬通信傳輸連續(xù)的信號，如語音、視頻等，通過調(diào)制技術(shù)將低頻信號轉(zhuǎn)換為高頻信號進行傳輸。02數(shù)字通信原理數(shù)字通信傳輸離散的數(shù)字信號，具有抗干擾能力強、易于加密和集成化等優(yōu)點。模擬通信與數(shù)字通信調(diào)制是將低頻信號加載到高頻載波上的過程，常見的調(diào)制方式有幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制。調(diào)制技術(shù)解調(diào)技術(shù)調(diào)制與解調(diào)的意義解調(diào)是從已調(diào)信號中提取出原始信號的過程，解調(diào)方式與調(diào)制方式相對應。調(diào)制可以提高信號的傳輸效率，適應信道特性；解調(diào)則是還原原始信號的必要步驟。030201調(diào)制與解調(diào)技術(shù)CHAPTER03通信網(wǎng)絡基礎(chǔ)知識星型拓撲環(huán)型拓撲總線型拓撲網(wǎng)狀拓撲通信網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)所有節(jié)點通過中央節(jié)點連接，中央節(jié)點負責數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和處理。所有節(jié)點連接在一條公共傳輸線上，數(shù)據(jù)通過總線進行傳輸。節(jié)點之間形成一個閉環(huán)，數(shù)據(jù)在環(huán)中單向或雙向傳輸。節(jié)點之間任意連接，形成復雜的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，具有較高的可靠性和靈活性。01HTTP協(xié)議：用于Web瀏覽器和服務器之間的通信，實現(xiàn)網(wǎng)頁的瀏覽和數(shù)據(jù)的傳輸。SMTP、POP3、IMAP等郵件協(xié)議：用于電子郵件的發(fā)送、接收和管理。Wi-Fi、藍牙、ZigBee等無線通信技術(shù)標準：定義了無線網(wǎng)絡設備之間的通信方式和數(shù)據(jù)傳輸標準。TCP/IP協(xié)議族：包括TCP、UDP、IP等協(xié)議，是互聯(lián)網(wǎng)通信的基礎(chǔ)。020304通信協(xié)議與標準采用Wi-Fi技術(shù)，實現(xiàn)局部范圍內(nèi)的無線通信。無線局域網(wǎng)（WLAN）采用WiMAX等技術(shù)，實現(xiàn)城市范圍內(nèi)的無線通信。無線城域網(wǎng)（WMAN）采用4G、5G等移動通信技術(shù)，實現(xiàn)大范圍內(nèi)的無線通信。無線廣域網(wǎng)（WWAN）利用衛(wèi)星作為中繼站，實現(xiàn)地球表面任意兩點之間的無線通信。衛(wèi)星通信無線網(wǎng)絡技術(shù)CHAPTER04光纖傳輸技術(shù)及應用利用光的全反射原理，將光信號在光纖內(nèi)部進行長距離傳輸。傳輸容量大、傳輸距離遠、抗干擾能力強、保密性好。光纖傳輸原理及特點光纖傳輸特點光纖傳輸原理光纖傳輸系統(tǒng)組成產(chǎn)生光信號，通常采用半導體激光器或發(fā)光二極管。傳輸光信號的介質(zhì)，由纖芯和包層組成。接收光信號并將其轉(zhuǎn)換為電信號，通常采用光電二極管或雪崩光電二極管。對光信號進行放大，以補償傳輸過程中的損耗。光源光纖光檢測器光放大器光纖傳輸技術(shù)應用案例通信網(wǎng)絡光纖傳輸技術(shù)被廣泛應用于通信網(wǎng)絡，如電話網(wǎng)絡、計算機網(wǎng)絡等，實現(xiàn)了高速、大容量的數(shù)據(jù)傳輸。廣播電視光纖傳輸技術(shù)用于廣播電視信號的傳輸，提高了信號質(zhì)量和傳輸效率。工業(yè)控制在工業(yè)自動化領(lǐng)域，光纖傳輸技術(shù)可用于實現(xiàn)遠程控制和監(jiān)測，提高生產(chǎn)效率和安全性。軍事應用光纖傳輸技術(shù)在軍事領(lǐng)域也有廣泛應用，如戰(zhàn)場通信、導彈制導等，具有保密性好、抗干擾能力強的優(yōu)點。CHAPTER05移動通信技術(shù)及應用移動通信發(fā)展歷程及趨勢第三代移動通信（3G）高速數(shù)據(jù)業(yè)務和多媒體業(yè)務，如WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA系統(tǒng)。第二代移動通信（2G）數(shù)字語音通信和低速數(shù)據(jù)業(yè)務，如GSM和CDMA系統(tǒng)。第一代移動通信（1G）模擬語音通信，如AMPS和TACS系統(tǒng)。第四代移動通信（4G）高速移動數(shù)據(jù)業(yè)務和多媒體業(yè)務，如LTE和LTE-Advanced系統(tǒng)。第五代移動通信（5G）超高速、低時延、大連接等特性，支持物聯(lián)網(wǎng)、自動駕駛、遠程醫(yī)療等新興應用?；荆˙S）：包括基站收發(fā)信臺（BTS）和基站控制器（BSC），負責無線信號的收發(fā)和控制。移動交換中心（MSC）：負責移動臺與固定電話網(wǎng)或其他移動網(wǎng)之間的呼叫接續(xù)和交換。認證中心（AuC）：負責用戶身份認證和密鑰管理。訪問位置寄存器（VLR）和歸屬位置寄存器（HLR）：分別存儲用戶當前位置和歸屬信息。移動臺（MS）：包括移動終端（手機、平板電腦等）和用戶識別模塊（SIM卡）。移動通信系統(tǒng)組成及工作原理自動駕駛通過移動通信網(wǎng)絡實現(xiàn)車與車、車與路之間的實時通信，提高交通效率和安全性。物聯(lián)網(wǎng)應用通過移動通信網(wǎng)絡連接各種智能設備，實現(xiàn)遠程監(jiān)控、智能家居等功能。移動支付通過移動通信網(wǎng)絡實現(xiàn)手機支付功能，如支付寶、微信支付等。語音通話通過移動通信網(wǎng)絡實現(xiàn)實時語音通信，如手機通話、微信語音等。數(shù)據(jù)傳輸通過移動通信網(wǎng)絡實現(xiàn)文本、圖片、視頻等數(shù)據(jù)的傳輸，如短信、彩信、微信聊天等。移動通信技術(shù)應用案例CHAPTER06衛(wèi)星通信技術(shù)及應用衛(wèi)星通信原理利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)或反射無線電信號，在兩個或多個地面站之間進行的通信。衛(wèi)星通信特點覆蓋范圍廣，通信距離遠，傳輸容量大，通信質(zhì)量穩(wěn)定可靠，靈活性強。衛(wèi)星通信原理及特點衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成及工作原理包括空間分系統(tǒng)、地面分系統(tǒng)、用戶分系統(tǒng)三大部分。其中空間分系統(tǒng)由通信衛(wèi)星和轉(zhuǎn)發(fā)器組成，地面分系統(tǒng)由地面站和監(jiān)控管理站組成，用戶分系統(tǒng)由各種用戶終端組成。衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成地面站將用戶終端發(fā)送的信號進行調(diào)制、編碼等處理后，通過發(fā)射天線向衛(wèi)星發(fā)送。衛(wèi)星接收到信號后，經(jīng)過放大、變頻等處理，再通過轉(zhuǎn)發(fā)器向地面站轉(zhuǎn)發(fā)。地面站接收到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的信號后，進行解調(diào)、解碼等處理，還原出原始信號并發(fā)送給用戶終端。工作原理利用衛(wèi)星通信技術(shù)實現(xiàn)電視節(jié)目的遠距離傳輸和廣播，使得觀眾可以接收到來自世界各地的電視節(jié)目。衛(wèi)星電視廣播利用衛(wèi)星通信技術(shù)實現(xiàn)遠距離的電話通信，使得人們可以