第1章1.3 通信技术入门(专转本)

对通信系统的一般要求
• 远距离：传输距离要远 • 低成本：传输成本要低 • 高速度：从发生到接收延迟时间要短 • 可靠：传输的信息不能有错误 • 方便：任何时间和地点都能通信 • 安全：传输的信息要保密，不能泄漏
通信系统的模型
信道的任务是迅速、可靠而准确地将 信号从信源传输到信宿
• 通信的三要素： 信号
信号
信源(宿)
调制 (解调)器
调制后 的载波
载波
信道
调制后 的载波
(调制)
信号
解调器
载波
信宿(源)
信源信号通过调制器 调整载波的某个参数 (幅度、频率或相位)
经过调制后的载波信号， 携带着被传输的信号在信 道中进行长距离传输
到达目的地后，使用解调器 把载波所携带的信号检测出 来，恢复为原始信号的形式
怎样实现低成本传输？
• 分析： – 通信系统中，传输线路的建设和维护成本占整个系统成本的相当大的份额 – 一条传输线路（铜线、光纤、无线电波）的容量通常远超过传输1路用户 信号所需的能力
• 采用的技术——多路复用技术(Multiplexing).（考点） – 多路信号使用同一条传输线同时进行传输
• 方法： – 频分多路复用（FDM） （考点） – 时分多路复用（TDM） （考点） – 波分多路复用（WDM）（考点）
例：现代通信系统常常在信号的发送端用调制解调器对发送的 信号进行调制，调制只是改变了信息的表示方式，并没有改 变信息的内容。(2007判断)
频分多路复用(Frequency Division Multiplexing, FDM)
• 思想：将每个通信终端发送的信号调制在不同频率的载波上，通过频分多路复用 器(MUX)将它们复合成为一个信号，然后在同一传输线路上进行传输。抵达接收 端之后，借助分路器(DEMUX)把不同频率的载波分离出来，送到不同的接收设备
例：下列关于多路复用技术的叙述，正确的是__(2008) A、将多路信号沿同一信道传输，以提高利用率 B、将多路信号沿多条路线传输，以减少干扰 C、将同一信号多次传输，以提高传输正确性 D、将同一信号沿多条路线传输，以提高可靠性
例：使用_____技术后，同轴电缆、光线等传输线路可以同时 传输成千上万路不同信源的信号。(2010)
t 模拟信号
– 数字信号形式: 使用有限个状态(一般是2 信号 个状态)来表示（编码）信息，例如电报 强度
机、传真机和计算机发出的信号都是数字
信号
t 数字信号
模拟信号如何传输？
• 近距离传输：
– 直接传输 (如：MP3播放器 －>耳机 ；计算机输出信号－> 投影仪)
• 远距离传输：
– 通过载波来传输模拟信号(如：广播电台－>收音机)
（telecommunication），如电报、电话、传真、电子邮件、BBS、QQ 等 • 通信的发展历史： – 1836年，英国建成第一条电报线路(Morse电报) – 1876年，美国人A.G.Bell研制成可供实用的电话 – 20世纪初，马可尼实现了跨越大西洋的无线电报通信 – 1918年出现收音机和无线电广播 – 1938年第一个电视台开始播出 – 1940’s 出现彩色电视 – 1960’s 出现计算机网络
计算机
（网卡）
（网卡）
含有直流成分，不便于 同步，不适合直接传输
平均直流电平为0，电 平的变化可作为同步信 号
二进位信号的 不归零制(NRZ)编码
二进位信号的 曼彻斯特编码
001101
电平从低到 高表示0,从 高到低表示1
数字信号的三种调制方法
载波信号 调制信号 (两个状态)
00
(高频正弦波)
11
0
1
幅移键控 (ASK)
频移键控 (FSK)
相移键控 (PSK)
数字调制、解调器：
传输
调制后的
信号
载波信号
调制器
00 0
1
0
调制后的
传输
载波信号
信号
解调器
载波信号
载波信号
小结1: 远距离通信必须使用MODEM
• 通信一般是双向进行的，收发双方都需要调制器与解调器，它们通常做在 一起，称为调制解调器(MODEM)
双绞线、集线器、路由器、光 纤等
模拟信号与数字信号
• 通信系统中被传输的信息必须转换成某种电信号(或光信号) 才能进行 传输
• 电信号(或光信号) 有两种形式：
– 模拟信号形式: 通过连续变化的物理量
信号 强度
（如信号的幅度）来表示信息，例如人们
打电话或者播音员播音时声音经话筒(麦 克风)转换得到的电信号；
—— 三种调制方法
载波信号 调制信号 (连续信号)
调幅(AM)
(高频正弦波)
调频(FM)
调相(PM)
实现信号调制与解调的设备分别称为“调制器”和“解调器”：
传输
调制后的
信号
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ载波信号
调制器
调制后的 载波信号
传输 信号
解调器
载波信号
载波信号
例：高频振荡的正弦波信号可作为携带信息的载波。信息传输 时，利用信源信号 去调整载波的某个参数，这个过程称为 解调。(2011判断)
• 什么是载波？(考点) – 研究发现，高频振荡的正弦波信号在长距离通信中能够比其他信 号传送得更远。因此若把高频振荡的正弦波信号作为携带信息的 载波，把模拟信号放在(调制在)载波上传输，则可比直接传输远得 多
例：载波信号是频率比被传输信号高得多的正弦波。(2010 判断)
模拟信号如何进行载波传输？
1.3 通信技术入门
1.3.1 通信的基本原理 1.3.2 模拟通信与数字通信 1.3.3 光纤通信和无线通信 1.3.4 移动通信
1.3.1 通信的基本原理
（1） 通信系统的基本模型 （2） 调制与解调 （3） 多路复用技术
什么是通信(communication)？
• 广而言之，通信就是信息的(远距离)传递与交流 • 现代通信——使用电波或光波传递信息的技术，也称为电信
信源(宿)
信道
信号 信宿(源)
发送信息的 设备
被传输的信息都必须以某种电 (或光)信号的形式才能进行传输
• 举例:
有线电话
移动电话
信源/信宿
电话座机
手机
接收信息的设 备
计算机通信
计算机
信号
话音经电话机转换成 话音经电话机转换成为压缩编 编码、打包后的数字信号 为变化的电流信号 码后的数字信号
信道
电话线和中继器等传 无线电波、基站等 输设备
数字信号如何传输？
• 远距离传输方法——通过载波来传输数字信号(频带传输)
• 近距离传输方法——基带传输
– 近距离传输时：不加处理直接进行（如：USB连接）
– 较长距离传输：需作码型转换（如：以太网中传输数字信号）
计算机
NRZ 码
码型 变换器
曼彻斯特 编码
双绞线
曼彻斯特 编码
码型 变换器
NRZ 码