通信技术授课讲义

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时分多址:TDMA (Time Division Multiple Access)
码分多址:CDMA (Code Division Multiple Access)
30
1.2 通信系统的组成与分类
按工作波段分类
频率
3KHz 30KHz 300KHz 3MHz 30MHz 300MHz 3GHz 30GHz 300GHz
9
主要内容 第1章 绪论
1.1 通信技术的发展与信息社会 1.2 通信系统的组成与分类 1.3 通信方式 1.4 信息及其度量 1.5 通信系统主要性能指标 1.6 信道
10
1.1 通信技术的发展与信息社会
通信的目的是传递消息中包含的信息。
中国古代的一种重要 通信方式是烽火狼烟
fL
fH
慢速跳频通信即可对抗定频干扰
跳频信号
Hale Waihona Puke Baidu
干扰信号 34
1.2 通信系统的组成与分类
快速跳频通信可对抗瞄准式干扰
工作时间
fL
工作频率 fH
跳频信号
干扰信号
35
1.2 通信系统的组成与分类
扩频(直扩)是用速率比信息码高得多 的伪随机扩频码改造发送信号,使发射信 号频谱大大展宽,在接收端经过相应的解 扩处理恢复原始信息、同时抑制干扰信号 的通信技术。
VLF 甚低频
VLW 甚长波
LF 低频
LW 长波
MF 中频
MW 中波
HF VHF UHF SHF EHF 高频 甚高频 超高频 特高频 极高频
SW VSW 分米波 厘米波 毫米波 短波 甚短波
105m 104m
波长
103m 102m
101m 1m
10-1m 10-2m 10-3m
31
1.2 通信系统的组成与分类
抗干扰能力强,噪声不积累。 接收端抽样判决;远距离传输时,如数字 微波中继,可以消除噪声积累。
传输差错可控:纠错编码。 易于加密处理,且保密性好。 便于利用现代信号处理技术进行处理、变换
和存储。 易于集成,有利于实现通信设备的小型化。
42
1.2 通信系统的组成与分类
数字通信的缺点
32
1.2 通信系统的组成与分类
按频带利用方式,无线电通信可分为 定频窄带通信、跳频通信、扩频通信等 系统。
跳频通信与扩频通信具有较强的抗 有意干扰的能力,是军事通信的重要手 段。
33
1.2 通信系统的组成与分类
跳频通信是收发双方按照伪随机的规律快速 改变发射和接收频率以躲避敌方干扰的无线 通信技术。
按传输信号的特征分类
模拟通信 数字通信
按传输媒介分类
有线通信 无线通信
28
1.2 通信系统的组成与分类
按传送信号的复用方式分类
频分复用 时分复用 码分复用 波分复用
f
f
频分复用
t
t
时分复用
29
1.2 通信系统的组成与分类
按传送信号的多址方式分类
频分多址:FDMA (Frequency Division Multiple Access)
半双工通信: 通信双方都能收发,但不能同时收和发。
全双工通信(Full Duplex) 收发双方可同时进行双向消息传输的方式 双向信道
46
1.3 通信方式
按数据代码排列的方式分
并行传输:速度快,但多个并行信道成本高; 串行传输:速度慢,但只需单个信道。
47
主要内容 第1章 绪论
36
普扩通频窄通带信系统
幅度
幅度
幅度
fc
频率
扩频处理
fc
频率
解扩处理
fc 频频率率
幅度
fc 频率
存在窄带干扰时的扩频系统
幅度 扩频处理 fc
幅度
经滤波可滤除大部分干 扰能量而保留有用信号 幅度 能量,使系统在强干扰 存在时仍幅能度正常工作。
频率
叠加干扰
fc
频率
幅度
fc
频率
fc 频率 解扩 处理
fc 频率
16
1.2 通信系统的组成与分类
传输信息所需的一切技术设备和传输媒介的总和称为 通信系统。
1.2.1 通信系统的基本构成
将信源产生的消息信号 变换成便于传送的形式
信 发送设备

信道
传 输 媒 介
从带有干扰的
接收信号中正
确恢复出原始
信号
信 接收设备
宿
产生或发出 消息的人或
噪声
通信系统一般模型
接收消息的人 或机器
4、了解同步的原理。
3
课程简介
前期课程:
信号与系统、随机信号分析、电子线路等。
后续课程:
编码理论、无线通信系统、通信网络等。
考核方式:
笔试占85%,实验占15%。
4
学时安排
讲授内容安排
讲授学时 实验内容 实验学时
第 1 章 绪论
4
第 2章 模拟调制技术
4
第 3 章 模拟信源数字化与编码
授课对象:
大三本科学员
2
课程简介
课程要求:
1、掌握数字通信系统的基本组成、工作原理、 常用的性能指标和分析方法;了解数字通信 系统的特点;
2、掌握脉冲编码调制、增量调制、差分脉码调 制等常用的模拟信号数字化方法;
3、掌握数字信号基带传输和频带传输的基本原 理,掌握数字通信中常用的调制方式与解调 方法。

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主要内容 第1章 绪论
1.1 通信技术的发展与信息社会 1.2 通信系统的组成与分类 1.3 通信方式 1.4 信息及其度量 1.5 通信系统主要性能指标 1.6 信道
45
1.3 通信方式
按消息传送的方向与时间分
单工通信 消息只能单向传输的通信工作方式,如,广 播、遥控、无线寻呼等。
内涵
信息 是消息和信号中 包含的某种有意义的抽 象的东西。
49
1.4 信息及其度量
利用驿站 传递文书
1837年莫尔斯电报 传输线
发 报
收 报
11
1.1 通信技术的发展与信息社会
1876年贝尔电话

话耳

筒机
1864年麦克斯韦从 理论上预言了电磁 波的存在
1887年赫兹用实验证实了 电磁波的存在
12
1.1 通信技术的发展与信息社会
1895年,意大利的马可尼和俄国的波波夫把电磁波 应用到无线电报通信中;
通信原理
国防科技大学电子科学与工程学院 主讲:马东堂 电话:75776,13319601215 Email: dongtongma@gfkd.mtn(军网) 网上课程: 通信原理_合训
1
课程简介
课程性质和任务:
《通信原理》是电子、通信、计算机和信息 处理等专业的一门重要的专业基础课,主要讲述 信息传输的基本理论和技术,本课程通过课堂教 学、习题练习和实验等教学环节,旨在给同学们 奠定扎实的通信理论基础的同时,让大家学习和 了解更多的现代通信技术和理论。
一般比模拟通信占据的系统频带宽; 需要严格的同步,实现较复杂。
43
1.2 通信系统的组成与分类
数字通信涉及的主要技术:
信源编码与解码技术:预测编码,变换编码 加密与解密技术:对称密钥体制,公钥体制 信道编码与解码技术: TURBO,LDPC 调制与解调技术: PSK,QAM,OFDM 多路复用技术:频分复用,时分复用 定时与同步技术:载波同步,位同步,网同
8
抽样定理与 ADPCM
2
第 4 章 数字基带传输
8
AMI与HDB3 码
2
第 5 章 数字频带传输
12
DPSK、串行 通信和FSK
2
第 6章 同步与数字复接
4
位同步
2
习题课
2
合计
42
8
5
教材
“通信原理” 通信原理教学组
6
参考书
“现代通信原理” 曹志刚、钱亚生 清华大学出版社
“通信原理”(第6 版) 樊昌信、曹丽娜 国防工业出版社
信道
传 输 媒 介
噪声
接收设备
混 频
解信
放 大

宿
模拟通信系统的组成
40
1.2 通信系统的组成与分类
1.2.4 数字通信系统
发送设备
信源
信源 编码
加密
信道 编码
调制
同步
噪声
传输 信道
信宿
信源 解码
解密
信道 译码
解调
接收设备 数字通信系统的组成
41
1.2 通信系统的组成与分类
1.2.5 数字通信的特点 数字通信的主要优点:
1.1 通信技术的发展与信息社会 1.2 通信系统的组成与分类 1.3 通信方式 1.4 信息及其度量 1.5 通信系统主要性能指标 1.6 信道
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1.4 信息及其度量
消息、信号和信息
载体
消息 是一组有序符 号序列(如文字、语 音、图像...)
载体
信号 是消息的具体表 现形式(电信号、声信 号、光信号...)
脉冲模拟调制
脉宽调制 PDM ( PWM)
中间调制方式

脉位调制 PPM
遥测,光纤传输
冲 调
脉码调制PCM
程控数字交换,卫星,空间通信

增量调制 DM
军用,民用话音编码
脉冲数字调制 差分脉码调制 DPCM 话音、图像编码
其它语音编码方式 ADPCM、LPC等
中低速率话音压缩 编码
27
1.2 通信系统的组成与分类
国际通用的频段名称
频段 名称 VHF UHF
L
S
C
X Ku K Ka F
E
V
频段 0.03 0.3 1.0 2.0 4.0 8.0 12.5 18.0 26.5 40.0 60.0 90.0 ~ ~~~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~
(GHz) 0.3 1.0 2.0 4.0 8.0 12.5 18.0 26.5 40.0 60.0 90.0 140.
7
第一章 绪论
8
学习目标
理解通信的基本概念和常用术语; 区别模拟信号和数字信号; 掌握数字通信系统的组成、分类和通信方式,了
解数字通信系统的主要特点; 理解信息的内涵,分析离散信源的平均信息量; 理解码元速率、信息速率、频带利用率、误码率
误比特率等通信系统性能指标; 了解各种实际信道以及信道容量的概念。
1906年,26岁的美国青年德弗雷斯特发明了真空电 子管并首先应用于通信;
1918年,出现无线电广播; 1948年,香农奠定了经典信息论基础; 1958年,第一颗通信卫星上天; 1960年,激光器问世; 1961年,发明集成电路; 1977年,第一个光纤通信系统投入使用。
13
1.1 通信技术的发展与信息社会
17
1.2 通信系统的组成与分类
信源和信宿
模拟信源:输出模拟信号 数字信源:输出数字信号 如何区别数字信号和模拟信号?
18
1.2 通信系统的组成与分类
模拟信号 特征量取值 连续的信号
数字信号 特征量取值 离散的信号
f(t)
f(nt)
t
t
连续信号
抽样信号
模拟信号波形
f(t)
f(t) 0 3 1 2 3 1
调制方式
幅度键控 ASK


频率键控 FSK

数字调制
相位键控 PSK,

DPSK,QPSK 等

其他数字调制
QAM, MSK 等
用途
数据传输
数据传输 数据传输,数字微波, 卫星通信,移动通信 数字微波,空间通
信,移动通信
26
1.2 通信系统的组成与分类
调制方式
用途
脉幅调制 PAM
中间调制方式,遥测
3
11 0 0 1 0
2
1
1
0
t0
t
二进制码
多进制码
数字信号波形
19
1.2 通信系统的组成与分类
1.2.2 通信系统的分类 按照通信业务和用途分类
常规通信 话务通信 非话务通信
控制通信 遥测、遥控、指令通信等。
23
1.2 通信系统的组成与分类
按调制方式分类
根据是否采用调制,可分为基带传输和调 制传输。 基带传输:将未调制的信号直接传送。 调制传输:将信号变换成适合信道传输 的形式后传送,目的是便于信息的传 送、提高系统的抗干扰能力、改善通信 系统性能。
150年来人类通信能力增长示意图
公 里 X 每 秒 比 特
14
1.1 通信技术的发展与信息社会
军事通信的能力要求:
立体覆盖能力 互连互通能力 宽带传输、交换能力 多业务综合能力 多功能综合能力 运动中通信能力 保密与抗干扰能力
15
主要内容 第1章 绪论
1.1 通信技术的发展与信息社会 1.2 通信系统的组成与分类 1.3 通信方式 1.4 信息及其度量 1.5 通信系统主要性能指标 1.6 信道
1.2 通信系统的组成与分类
1.2.3 模拟通信系统 通信系统根据所传信息的信号表示
形式不同,可分为模拟通信系统和数字 通信系统。
模拟通信系统——利用模拟信号传输信息 的系统。
数字通信系统——利用数字信号传输信息 的系统。
39
1.2 通信系统的组成与分类
发送设备


混 频


放 大
调幅、调频、调相
24
1.2 通信系统的组成与分类
调制方式
用途
常规双边带调幅 AM 中波广播、短波广播

抑制载波双边带调幅 DSB-SC
立体声广播


模拟调制
单边带调幅 SSB
载波通信,无线电台

残留边带调幅 VSB 电视广播,数传,传真

频率调制 FM
卫星通信, 调频广播
相位调制 PM
中间调制方式
25
1.2 通信系统的组成与分类
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