通信原理的基本概念 PPT课件

用途
甚低频VLF 有线线对长波无线电 音频、电话、数据终端、长距离导航、时标
低频 LF 中频 MF 高频 HF 甚高频VHF 特高频UHF 超高频SHF
有线线对长波无线电 导航、时标、电力线通信
同轴电缆，中波无线 电
同轴电缆，短波无线 电
同轴电缆，米波无线 电
波导，分米波无线电
调幅广播、移动陆地通信、业余无线电
当今的通信不仅要有效传递信息，还要有存储、 处理、采集及显示等功能。比如“云”
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二、通信重大事件表
1837年：莫尔斯发明有线电报 1864年：麦克斯韦发明电磁辐射理论 1876年：贝尔发明有线电话 1896年：马可尼发明无线电报 1918年：调幅无线电广播、超外差接收机问世 1936年：商业电视广播开播 ，1946年计算机诞生 60后：卫星通信，计算机网络和数字技术 70后：数字通信、光纤通信，苹果、微软诞生 80后：综合业务数字网络、有线电视诞生 90后：卫星通信、移动通信、互联网飞速发展 00后：高清数字电视、智能手机、移动互联网、 IPAD、云 … … … …
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一、通信的定义
通信的定义：通信是指一地向另一地进行 消息的有效传递。
通信的目的：传递消息中所包含的信息。
消息：是物质或精神状态的一种反映，例如语 音、文字、音乐、数据、图片或活动图像等。
信息：是消息中包含的有效内容。 实现通信的方式和手段：
非电的：如旌旗、消息树、烽火台… 电的：如电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、
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六、通信系统的组成
接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电 信号。
受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如 扬声器等。
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六、通信系统的组成
模拟通信系统模型
模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统：
图1-4 模拟通信系统模型
两种变换： 模拟消息 原始电信号（基带信号） 基带信号 已调信号（带通信号）
以上二者是一对矛盾，通常根据实际 应用求得相对的统一。即在满足一定可靠性 指标下，尽量提高传输速度，在维持一定有 效性指标基础上，使消息传输质量尽量提高。
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七、通信系统主要性能指标
模拟通信系统：
有效性：可用有效传输频带来度量。 可靠性：可用接收端最终输出信噪比来度量。
数字通信系统
有效性：用传输速率衡量。 可靠性：常用误码率表示。
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高琨
1933年生于上海，英藉、 华裔学者
1966-七月，高锟博士在PIEE 杂志上发表 论文《光频率的介质纤维表面波导》，从 理论上分析证明了实现光纤通信的可能性， 并预言了超低耗光纤的可能性
1970-美国康宁公司成功研制成世界上第一根低损耗 石英光纤，光纤为信息时代的到来奠下基石
全球公认“光纤之父”，北京邮电大学名 誉教授、2009年诺贝尔物理学奖得主
图1-3 数字信号
通常，按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号， 相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。
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四、通信的分类
按信号复用方式分类：频分复用、时分复 用、码分复用
按通信业务分类：电报通信系统、电话通 信系统、数据通信系统、图像通信系 统……
按调制方式分类：基带传输系统和带通 （调制）传输系统
因特网和计算机通信等。
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二、通信的定义
对于华瑞公司而言：“通信”这一术语是指“电 通信”，包括光通信，因为光也是一种电磁波。
在电通信系统中，消息的传递是通过电信号来实 现的，简称“电信”。
通信的本质：实现信息传递功能的一门科学技术， 它即要把大量有用信息无失真、高效率的传输， 也要在传输过程中将无用信息和有害信息抑制。
SM()
-c
O
调制的过程
c

x(t) cos ct
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四、通信的分类
频分复用、时分复用和码分复用
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五、通信使用频段
所有的通信频段的使用要经过国家无线电管 理委员会批准才能使用，当然也有开放的 频段。
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频率范围（Í） 3Hz~30kHz
30kHz~300kHz
波长（λ ） 10m8~104m 10m4~103m
移动无线电话、短波广播、定点军用通信、 业余无线电
电视、调频广播、空中管制、车辆通信、导 航、集群通信、无线寻呼
电视、空间遥测、雷达导航、点对点通信、 移动通信
波导，厘米波无线电 微波接力、卫星和空间通信、雷达
极高频EHF 波导，毫米波无线电 雷达、微波接力、射电天文学
105GHz~107GHz
3×10-4cm ~ 3×10-6cm
按收信者运动分：固定通信和移动通信
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四、通信的分类
1.基带信号—由信源输出的电信号 特点：具有频率较低的频率分量 一般不适合 直接作为传输信号 举例
X() x(t)
O
t
-m
O
m

2.已调信号—经过调制后的信号
特点：携带信息 适合在信道中传输
具有较高频率成分 且中心频率远离零频
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四、通信的分类
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三、通信方式
按消息传送的方向与时间分
A
信道
B
(a)
A
信道
B
(b)
A
信道
B
(c)
图 1-1 按消息传送的方向和时间划分的通信方式 (a) 单工方式； (b) 半双工方式； (c) 全双工方式
有线电视
对讲机 电话、手机
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三、通信方式
按数字信号排序分 串序传输 并序传输
…
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发 送 设 备
接 收 设 备
数字通信系统有效性：传输速率 比特率（信息传输速率Rb）：定义为单 位时间内传递的平均信息量或比特数，单 位为比特/秒，简记为 b/s ，或bps
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七、通信系统主要性能指标
带宽：
原本指模拟系统中传输信息所占的带宽，如 有线电视中传输一套节目占8M带宽，后来 约定俗成，把数字信号的传输速度也叫成 带宽。切记 模拟系统带宽单位一般是：MHz 数字系统带宽单位一般是：bps
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六、通信系统的组成
数字通信系统模型 数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统
信 息 源
信 源 编
码
加 密
信 道 编
码
数
字 调
信道
制
数 字 解 调
信 道 译
码
解
信 源
译 密码
受 信 者
噪声源
信源编码与译码目的：
提高信息传输的有效性 完成模/数转换
信道编码与译码目的：增强抗干扰能力 加密与解密目的：保证所传信息的安全 数字调制与解调目的：形成适合在信道中传输的带通信号 同步目的：使收发两端的信号在时间上保持步调一致
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七、通信系统主要性能指标
通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性
有效性：指通信系统中传输消息的“速率”问题， 即快慢问题
可靠性：指通信系统中传输消息的“质量”问题， 即好坏问题
其它还有：适应性、经济性、保密性、标准性、 维修性、工艺性等。
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七、通信系统主要性能指标
通信系统的主要性能指标： 有效性－－－消息传输的速度问题 可靠性模拟通信系统可靠性：信噪比。
信号
噪声
信噪比：信号功率与噪声功率之比。 C/N=Pc/Pn Pc：信号功率 Pn：噪声功率
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七、通信系统主要性能指标
模拟通信系统可靠性：信噪比。
信号
噪声
模拟通信系统中（模拟监控或有线电视），信 噪比下降或不足，容易产生雪花点。
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七、通信系统主要性能指标
四、通信的分类
模拟信号和数字信号
模拟信号：代表消息的信号参量取值连续，例如麦克 风输出电压：
0
t
(a) 话音信号
0
t
(b) 抽样信号
图1-2 模拟信号
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四、通信的分类
数字信号：代表消息的信号参量取值为有限个，例如电 报信号、计算机输入输出信号：
码元
t
0
t
(a) 二进制信号
(b) 2PSK信号
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六、通信系统的组成
1.2.3 数字通信的特点
优点
抗干扰能力强，且噪声不积累 传输差错可控 便于处理、变换、存储 便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 易于集成，使通信设备微型化，重量轻 易于加密处理，且保密性好
缺点：
需要较大的传输带宽 对同步要求高
发 送 设 备
(a)
(b)
图 1-2 按数字信号排序划分的通信方式
(a) 串序传输方式 ； (b) 并序传输方式
接 收 设 备
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三、通信方式
按通信网络形式分
两点间直通方式 分支方式 交换方式
终端
终端A
终端B
A
(a)
终端
B
转接
站
终端
C
终端 终端 终端 … 终端
ABC
N
交换设 备
终端 N
(b)
(c)
图 1-3 按网络形式划分的通信方式
紫色、可见光红 外线
光纤， 激光空间传 播
光通信
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六、通信系统的组成
通信系统的一般模型
信息源（简称信源）：把各种消息转换成原始电信 号，如麦克风。信源可分为模拟信源和数字信源。
发送设备：产生适合于在信道中传输的信号。 信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理
媒质。分为有线信道和无线信道两大类。 噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。