通信系统框图
数字通信系统框图
来自其它信源
格 式 信化
信源 编码
加密
信道 编码
多路 复用
脉冲 调制
带通 调制
扩频
多址 接入
发 送 端
源
数
字
同步
数字
数字
信
信
比特流
基带
带通
道
号
波形
波形
信
宿格 式 化
信源 解码
解密
信道 解码
分路
检测
解调
解扩
多址 接入
接 收 端
2021/4/13
去其它信源
可选项
1
最佳接收的一般概念
着眼于接收机本身的结构，来研究当存在 噪声干扰时，如何以某种最佳方式来处理 有用信号或信号载荷的消息，同时给出所 需的解答
19
匹配滤波器的输出特性
s0 (t) s(t) h(t) s( )h(t )d
s( )s[t0 (t )]d
s( )s[t0 t ]d
R(t0 t)
s0 (t) R(t t0 )
MF的输出信号是输入信号s(t)的自相关函数R(t-t0)
2021/4/13
2021/4/13
2
最佳接收的一般概念
判断确知却只信号是否出现－统计假设检 验
信号参量的测量－参数估值
波形的复现－滤波
需对接收机输入端的混合信号进行运算－ 检测方式
最佳接收机是采用抗干扰能力最强的检测 方式的接收机
2021/4/13
3
最佳接收的一般概念
最佳是相对概念：在相同噪声条件下以某 种准则为尺度下的“最佳”
当线性滤波器的传函H(ω)为输入信号频谱 的共轭复数时，可以在白噪声干扰背景下 获得最大输出信噪比。且决定信号能量与 噪声功率谱密度之比（与输入信号的形状 与噪声分布无关）
现代通信系统课件：数字光纤通信系统
高密度，多芯和低、中损耗
2~20
重量轻，线径细，可挠性好
数字光纤通信系统
下面介绍几种有代表性的光缆结构形式。
(1）层绞式光缆。它是将若干根光纤芯线以强度元件为中心绞合在一起的一种结构， 如 图5. 9(a）所示。特点是成本低，芯线数不超过10根。 (2）单位式光缆。它是将几根至十几根光纤芯线集合成一个单位，再由数个单位以强 度 元件为中心绞合成缆，如图5.9(b）所示，其芯线数一般适用于几十芯。 (3）骨架式光缆。这种结构是将单根或多根光纤放入骨架的螺旋槽内，骨架中心是强 度 元件，骨架上的沟槽可以是V型、U型或凹型，如图5. 9(c）所示。由于光纤在骨架沟槽 内具有较大空间，因此当光纤受到张力时，可在槽内做一定的位移，从而减少了光纤芯 线 的应力应变和微变，这种光纤具有耐侧压、抗弯曲、抗拉的特点。 (4）带状式光缆。它是将4～12根光纤芯线排列成行，构成带状光纤单元，再将多个 带 状单元按一定方式排列成缆，如图5. 9(d）所示。这种光缆的结构紧凑，采用此种结构可 做成上千芯的高密度用户光缆。
若使光束从光密媒质射向光疏媒质时，则折射角大于入射角，如图5. 4所示。
图5. 3 光的折射示意图
图5. 4 临界角和光线的全反射
数字光纤通信系统
如果不断增大θ 0可使折射角达到90°，这时的θ 1称为临界角。如果继续增大 队，则折射角会大于临界角，使光线全部返回光密媒质中，这种现象称为光的全反 射。
因光纤是石英玻璃材料，所以不怕高温，有防火的性能。因而可用于易燃易爆的环境中。 6.光纤通信保密性好
由于光纤在传输光信号时向外世漏小，不会产生串话等干扰，因而光纤通信保密性好。
5. 1.数2字数光纤字通光信系纤统通信系统的组成
第3章第4讲 扩频通信、抗衰落技术
——空间分集的两种变化形式：极化分集和角度分集
59
频率分集(Frequency Diversity)
频率分集是将待发送的信息分别调制到频率不相关的载 波上发送，只要载频间隔大于相干带宽，则接收端所接 收到信号的衰落是相互独立的。 在移动通信系统中，可采用信号载波频率跳变扩展频 谱技术来达到频率分集的目的。和空间分集相比，频 率分集的优点是减少了天线数目，缺点是要占用更多 的频谱资源，在发端需要多部发射机。
CDMA网络与GSM网络完全不同，由于不再把信道和用户分开考 虑，也就没有了传统的覆盖和容量之间的区别。一个小区的业务 量越大，小区面积就越小。因为在CDMA 网络中业务量增多就意 味着干扰的增大。这种小区面积动态变化的效应称为小区呼吸。 “小区呼吸”动态分配小区负荷，改善网络覆盖，增加系统容量
5．空分多址
2．CDMA系统地址码和扩频码的应用
主要可以分为3类: （1）用户地址码。 （2）信道地址码。 （3）小区地址码。
3 扩频通信的主要性能指标
(1)．扩频处理增益
处理增益G定义为频谱扩展后的信号带 宽B2与频谱扩展前的信号带宽B1之比，即
B2 R2 T1 G B1 R1 T2
（4-23）
（3）．频带利用率
频带利用率就是传输的数据率（bit/s） 与数字信号所占的频带（Hz）之比单位为 bit/s/Hz。
3.2.4 多址接入技术
1．多址接入技术简介
多址技术主要是解决如何使多用户共享系统无线资源的问题。 必须对不同移动台和基站发出的信号赋予不同的特征，使基 站能从众多移动台的信号中区分出哪一个移动台发出来的信 号，而各移动台又能识别出基站发出的信号中哪个是发给自 己的信号。
显分集
微分集
短波数字通信
短波数据通信原理短波通信，又称为HF（High Frequency）通信，具有悠久的发展历史，是人类最早发现的通信手段之一，亦是成本最低的远距离无线电通信的一种有效方式，在通信技术的发展过程中曾起到过非常重要的作用。
然而，八十年代初随着人们对信息通信的广泛需求，对传输质量提出了越来越高的标准。
新的无线电频段的开发和利用，超短波、微波、以及卫星通信技术的应用，使无线电远距离通信的手段多样化，信道质量不断提高，传输信息的容量和工作的可靠性都有着跨跃式的发展，而传统短波通信的弱点就显得越来越突出，使其在通信系统中的地位受到了冷淡。
近年来，短波通信又重新受到人们的关注，由于短波信号的传播特点，信道具有很强的抗毁性，使其在某些特殊场合具有极其重要的作用，尤其是在军事通信领域，短波通信一直是中远距离军事指挥的有效通信手段之一。
随着微电子技术、载人航天技术及大功率激光技术的迅猛发展，卫星通信的生存能力，尤其是在非常时期的生存能力已受到严重威胁，这使短波通信更加引人关注。
利用个人计算机作为短波电台的数据终端，可方便地完成对数据文件的编辑、存储、打印和管理，与音响电报和电传机相比，具有通信速率高、传输差错小和信道利用率高等优点，并且操作简单，普通人员就能胜任这项工作。
计算机数据终端利用短波电台的音频信道传输数据文件，其形式已超出了可打印字符的文本文件，不仅可以直接传输汉字，还能够传输图形、图像和应用程序文件。
应用计算机的数据处理技术，还能够对所传输的数据进行压缩和加密处理，使数据通信更加完善，在电子对抗和信息战的场合具有重要的意义。
短波通信新技术的发展，计算机技术与通信技术的有机结合，短波通信的自适应技术的采用，使传统的短波通信的弱点得以弥补。
虽然，短波信道的传输速率并不很高，但在军事指挥的实际应用中，所传输的信息量并不很大，而更重要的则是信道的可通性，有时几个代码的成功传递，足以表达上级首长的指挥意图。
0.2 国内外研究概况及发展趋势如何在极不稳定的短波信道上实现高速可靠的数据传输，成为通信领域中一个热门的研究课题，世界上的各大公司竞相大力投资，新技术、新产品不但涌现。
通信原理第4章
1. 概述 � 2. 脉冲编码调制 � 3. 增量调制 � 4. 差分脉码调制 � 5. 其他编码技术 � 6. 各种编码技术的应用
�
1
4.1 概述
�
与模拟通信相比，数字通信有许多优点，是当今通信的 发展方向。
� �
如何利用数字通信系统来传输模拟信号？ 模/数变换：脉冲编码调制（PCM） 处理过程： 抽样、量化、编码。
29
（2）非均匀量化的方法
�
非均匀量化的量化间隔与信号的大小有关。当信号 幅度小时，量化间隔小，其量化误差也小；当信号 幅度大时，量化间隔大，其量化误差也大。 实现非均匀量化的方法有两种： 直接非均匀编解码法 模拟压扩法（应用比较多）
� � �
30
�
(A) 直接非均匀量化 (小信号量化区间小 ,大信号量化区间大 )
�
8
PCM信号形成过程示意图
9
4.2.1 抽样
抽样是把时间上连续的模拟信号变成一系列时间上离散的 样值序列的过程。
图 抽样的输入与输出
关于抽样需要考虑两个问题： 第一，由抽样信号完全恢复出原始的模拟信号，对和抽 样频率有什么限制条件？ 第二，如何从抽样信号还原？
10
1.低通信号的抽样定理
11
�
模 拟 信 源 编 码 数字传 输系统 译 码 收 端
模拟信号数字化传输的系统框图
2
信源编码目的：压缩信源产生的冗余信息，减少传递不 必要信息的开销，从而提高整个传输链路的有效性。
�
模拟信号数字化后，再进行传输的方式分两类： 一、脉冲编码调制（PCM）通信； 二、增量调制 ∆M 通信
3
几种信源编码方法 波形编码：特点是利用抽样定理，恢复原始信号的 波形。如PCM等。 信源 编码 方法 参数编码：提取语音的一些特征信息进行编码，在 收端利用这些特征参数合成语声； 混合型编码：波形编码和参数型编码方式的混合。
扩频通信系统抗干扰分析
扩频通信系统抗干扰分析前言随着社会的不断进步和发展，21世纪已经成为了一个信息技术和生物技术蓬勃发展的世纪。
在如今这个科技含量高的信息时代，通信是必不可少，人类的历史和发展都离不开通信，对于以前来说传递消息可能不是很方便，但是随着电子产品和网络的出现，似乎不存在通信难的问题，当然在通信这一行业或者说这一技术领域所蕴含的知识和技术更是广泛。
为了保证通信的质量和信息传送安全，通信中的抗干扰能力尤为重要，良好的通信系统一定具有很好的抗干扰能力。
干扰和抗干扰一直存在着竞争，他们之间是不可调和的，一个系统的优劣只有通过无数次的调试才能得出结论。
直序扩频（DSSS）和跳频扩频（FHSS）是目前使用最广泛、最典型的了两种扩频工作方式。
扩频抗干扰通信作为信息时代三大高技术通信传输方式的一种，它是一种信息传输方式，在信号传输的过程中其信号占有的频带宽度远远大于所传信息所必需的最小带宽，频带的发送展宽是通过编码和调制的方法来实现的，频带的宽度与所传的信息数据无关，在接受数据的接收端则通过采用与发送端相同的方式进行相关解调技术，并恢复出所传送的信息数据，因而提高了系统的抗干扰能力。
随着超大规模集成电路技术和微电子技术等新型高科技技术的进一步发展，扩频技术在军事通信和名用通信中都得到了日益广泛的应用，主要是因为扩频抗干扰通信技术具有抗干扰能力强、隐蔽性好、多址能力强、误码率低、易于实现保密通信以及可以随机接入、任意选址的优点。
1 扩频通信系统的理论基础1.1 扩频通信技术的基本概念通信理论和通信技术主要是围绕着通信系统的有效性和可靠性进行研究，通信系统的有效性和可靠性是评价和衡量一个通信系统的主要性能指标。
通信系统的有效性是指通信系统传输信息的效率的高低。
因此为了提高系统的有效性我们必须采用最合理、最经济、最简单的方式传输尽可能多的数据和信息。
对于模拟通信系统，是通过多路复用技术来提高系统的有效性，因此，当信道复用的程度越高时系统传输信息的有效性也就越好。
1.1 无线电通信系统的构成
16
第五章 非线性电路分析方法 与混频器
1、非线性电路分析方法：幂级数、开关函数、模拟乘法器、时变跨导、 器件非线性的影响 2、混频器的功能和工作原理 3、二极管混频电路：平衡式、双平衡式 4、超外差式接收机的构成和工作原理 5、混频器干扰：镜像干扰、中频干扰、三阶互调干扰 6、混频器的中频选择、二次混频方案 7、接收机灵敏度和动态范围的计算 8、接收机方案：超外差、直放式、甚低中频式、镜频抑制方案、数字中频 9、接收机与发射机的性能指标
激励放大
输出功 率放大
载波 振荡器
先调制再功率放大
天线开关
扬 声 器
音频 放大器
解调器
中频放大 与滤波
混频器
高频放大
本地 振荡器
无线通信系统的基本组成
超外差式接收机
无线电通信调幅广播发射机、接收机组成与工作原理 高电平调制发射机框图
超外差式接收机框图
超外差接收机的主要特点就是由频率固定的中频放大 器来完成对接收信号的选择和放大。 当信号频率改变时, 只要相应地改PAM，PPM（UWB），PCM（PSTN）
1.3 线性VS非线性
非线性电路不满足组叠加定理 非线性产生新的频率分量 电子线路工作于非线性状态，因此存在与线性电子线路不同的分析
方法 解析法：幂级数分析方法，指数函数分析方法，折线法 时变参量分析方法：时变跨导电路分析，模拟乘法器电路分析，
第四章 高频小信号放大器
1、高频小信号放大器的质量指标 增益：电压增益、功率增益、增益的分贝表示 通频带：半功率点、3dB带宽 选择性：矩形系数（Kr0.1和Kr0.01）、抑制比 工作稳定性：增益、通频带和选择性三个参数的稳定性。 噪声系数：单级、多级
接收机的组成框图
绪 论
本章重点
• 接收设备、发送设备的组成框图及其 简单的工作原理、工作波形、各部分
的作用。
二、高频电子线路研究的主要内容及其特点
图0.2.5 地面波的发射与接收（地面波动画）
0.2
（2）天波：
利用电离层的折射与反射，使电磁波到达电 离层后，一部分能量被吸收，一部分被反射、折 射到地面。当频率升高时，电磁波被电离层吸收 的能量增加，当频率升高超过一定值时，电磁波 将会穿过电离层，不再返回地面。所以天波适用 于10m-200m的短波。
图0.2.1 无线通信系统
主要由三部分组成：发射装置、接收装 置、传输媒质（信道）。关键设备是发射机 和接收机。 0.2
三、发射机的组成框图
图0.2.2
发送设备框图（发送设备工作原理动画）
0.2
1、高频部分的作用： （A）交变得电振荡可利用天线向空中辐射出去，但 天线长度必须和电振荡的波长差不多。 如：音频频率范围 20-20kHz 语音分布在 300-3000Hz；
图0.2.6 天波的发射与接收（天波动画）
0.2
（3）空间波：
频率更高的电磁波（ ≤10m）,不再适用电离层 传播，而是沿空间直线传播，即利用直射和反射实现 电磁波的传播。但只限于视频距离范围内。通常，50 米高的天线通信距离约50公里。
图0.2.7 空间波的发射与接收（空间波动画）
0.2
参考书目
以应加混频器。将接收到的不同载频的电
信号转变成为固定的中频信号，即所谓的 外差作用。
移动通信系统的基本网络结构
图2-36 全国数字蜂窝PLMN的网络结 构及其与PSTN连接的示意图
※ 在各省或大区设有两个一级移动汇接中心,通常为单独 设置的移动业务汇接中心，它们以网状网方式相连；
※ 每个省内至少应设有两个以上的二级移动汇接中心，并 把它们置于省内主要城市，它们之间也是以网状网方式 相连，同时每个二级移动汇接中心还应与相应的两个一 级移动汇接中心都有电路连接，二级汇接中心可以只 作汇接中心，或者既作端局又作汇接中心的移动业务交 换中心。
3 网络子系统（NSS）
（1）移动交换中心（MSC） （2）拜访地位置寄存器（VLR） （3）归属地位置寄存器（HLR） （4）鉴权中心（AUC或AC） （5）设备识别寄存器（EIR） （6）短消息中心（SC）
4 操作支持子系统OSS
操作支持子系统是完成对BSS和NSS进行操作与维 护管理任务的，主要设备是操作与维护中心（OMC）。
电部门移动通信网中的HLR号码结构是客户号 码为全零的MSISDN号码，如1390HlH2H3000。
※ 省内数字蜂窝公用陆地蜂窝移动通信网中的每一个移动 端局，至少应与省内两个二级汇接中心相连，也就是说 本地移动交换中心和二级移动汇接中心以星型网连接， 移动端局与基站子系统相连，同时与VLR共同负责对来 访用户进行管理和接续。
2.5.3 移动通信网的区域、号码、 地址与识别
1 区域定义
移动通信中移动台 没有固定的位置，移动通 信网需要在服务区域内为 移动用户提供通话服务， 并实现位置更新越区切换 和自动漫游等功能。因此， 移动通信网络中，区域的 定义如图2-37所示。
用户分配一个唯一的TMSI号码，即为一个由MSC 自行分配的4字节的BCD编码，仅限在本MSC业务 区内使用。 （5）位置区识别码（LAI）
通信射频电路4 无线通信收发系统结构ppt课件
（1）两条变频支路特性完全一致 信号幅度、增益、时延特性等 （2）精确正交
超外差式接收机
为保证正交性，上方案有如下改进：
BPF2
VRF
本振 -п/2
BPF2
- VIF
π/2
+
Weaver镜频抑制方案
超外差式接收机
第四章 无线通信接收/发送系 统结构（方案）
概述
当今的无线通信系统一般都有接收和发送 两个部分组成。
发送系统的任务是完成基带信号对载波的 调制，并将其变频至通信频段，再以足够 的功率发射出去。因为在发射机附近其输 出信号为频段内的大功率信号，故应尽可 能减少它对相邻信道的干扰，故其主要指 标为：频谱、功率和效率。
fLOfRFfIF945~970M Hz fimfRF2fIF955~980M Hz
2.低本振 fLOfRFfIF925~950M Hz
fimfRF2fIF915~940M Hz
超外差式接收机
3.比较高本振时 当fRF位于频段低端，fim也位于频段内高端 低本振时
当fRF位于频段高端，fim也位于频段内低端 4.若增大fIF(=70MHz)，则无论是高本振还 是低本振，镜频都不会进入通信频段，故 可用BPF1滤除之。然而却不利于大增益的 IFA信道滤波及解调。
接收系统方案
系统方案的考虑 对接收系统来讲，其系统方案的考虑主要 针对选择性和灵敏度。 一、选择性 包含两个方面：
接收系统方案
1.选出有用信号 2.抑制干扰和无用信号。 二者通常是联在一起的。一般而言，选出 有用信号较为容易，而抑制干扰和无用信 号则更难。 例如：900MHz GSM通信，信道间隔 200KHz，这本身就要求选频滤波器要有 较高Q值。若中频再选取不当，镜像干扰 也很难抑制！
无线通信系统组成
3）消息 （NEWS，MESSAGE）： —— 关于人或事物情况的报道。 —— 通信过程中传输的具体对象：文字，语音，图 象，数据等。
4）信息 （INFORMATION）： —— 有用的消息 5）信号 （SIGNAL）： —— 信息的具体存载体。
16
3、 通信系统的分类 1） 通信系统
实现信息传送过程的系统。
8
教学重点及难点
无线通信系统的组成及调制、解调的基本概念
9
任务1.1高频电子技术的研究对象
§1.1.1 线性电路与非线性电路
电子器件严格上均为非线性的，故所构成的电子 线路均为非线性电子线路。但是，依据器件的使用条 件不同，所表现的非线性程度不同。
线性电路：对信号进行处理时，尽量使用器件特 性的线性部分。电路基本是线性的，但存在不希望有 的失真。
教学重点及难点
接收设备的功能、原理和组成
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1.1.2 无线电通信系统（二） 1、 接收机组成
采用调幅方式的无线广播超外差接收机组成方框图 无线电通信调幅广播接收机组成方框图动画演示请点击
38
1） 高频放大器：由小信号谐振放大器组成，放大有用 信号；并抑制干扰信号。是可调谐的。
2）混频器：两个输入信号。fc：高频已调信号，fL： 本振信号。将fc不失真的变换为fI，fI fc fL 。我国 中频fI =465kHz。
（a） 地面波; （b） 天波; （c） 空间波
22
无线电波的波段划分表
波段名称
波长范围
频率范围
长波波段 (LW)
1000～10000m
30～300KHz
频段名称
低频 (LF)
传播方式 地波
应用场合 远距离通信
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实用型太阳能热水器水位水温控制系统
一．简介：
本系统主要是用于太阳能热水器的水位水温控制系统，该系统实现的功能是水位的检测显示和水位的控制，水温的控制和水温的显示还有一些辅助的功能，比如说漏电故障的的报警，和防雷措施的智能处理，到达一个稳定，安全
，高效的使用电器产品，本系统加入无线控制模块，实现小距离的无线控制功能。
采用STC12C5204单片机控制器使系统的抗干扰能力上升。
二．各模块的简介：
1.电源模块：
输入热水器中的电源为市电220V交流电，而我们给单片机供电的电源电压为直流电5.5V，所以要进行变压和稳压的设计，其中稳压系数要高。
可以提高单片机的效率，但要考虑到交流和直流之间的互相影响，所以要考虑到两个电源的协调性。
2.微控制器
选择国产STC 公司出的STC12C5204的单时钟/机器周期（1T ）的单片机，是高速，低功耗，超强抗干扰的新一代8051单片机指令完全兼容51单片机，但是速度快8-12倍，与同系列的产品相差的是没有A/D （8位）模块，没有PCA （16）模块
.
3.无线遥控模块
无线遥控技术原理就是发射机把控制的电信号先编码，然后转换成无线电波发送出去。
接收机收到载有信息的无线电波接收，放大，解码，得到原先的控制电信号，这个电信号再进行功率放大用来驱动相关的电气元件，实现无线的遥控。
4.报警模块
报警模块，这里主要是采用语音报警或LED 灯闪烁报警来提醒用户应该做一些防范措施，比如说当热水器里面的水位下降到警戒水位，提示用于暂不能使用其中的热水器。
还有当热水器在保温状态是会存在漏电危险，如果检测器检测到漏电，则立即切换到保护措施，并提示用户不要使用，并停下来修理。
5.控制工作模块
控制工作模块主要用于在传感器检测出有要进行控制的量纲后，进行处理单片机的程序处理，假定水位下降到安全值之后，单片机会启动注水电池阀门，继续注水使之达到我们的初值。
假定水位上升到一定的之后还会继续上升的话，则会强制关闭注水电池阀门使之在我们的预定的范围内，如果注水速度过快或者过慢的话则会启动速度控制器，控制水流的速度。
还有我可以启动周期的加热，即我们可以事先设定一个时间，以这个时间为周期扫描水位水温，已决定是加热还是加水，还是继续进行原来的状态。
还有在温度下降到一定的范围时如果超过了我们单片机。