通信系统概述.ppt
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★ 重传机制 •在系统能够监测到错误但不能纠正错误时 •需要更多冗余产生时延
19
纠错编码的意义
正确信息： 我们明天14:00——16:00开会
接收到的错误信息： 我们明天10:00——16：00开会
★：接收信息有错误，但接收端无法知道
20
纠错编码的意义
正确信息： 我们明天14:00—16:00开会
• 所给出的频带资源有多少-系统带宽 • 在保证系统特性情况下如何最为有效的利
用频带资源
– 系统特性得以保证 – 资源利用率最高
• 如何对其他系统干扰最小
25
调制: 将若干个二进制数字组成的序列映射成 一组相应时间波形
例：待传序列为：0010111001
3
数字 00 01 10 11
信号值 1 -1 3 -3
2
完整的通信系统
• 信源与信源处理单元 • 信号发射机与信号接收机 • 传输网络
3
application
通信协议
application
interface
protocol protocol protocol protocol protocol protocol protocol
transmission medium
7 Application Layer 6 Presentation Layer 5 Session Layer 4 Transport Layer 3 Network Layer 2 Data Link Layer 1 Physical Layer
4
通信系统分类
• 模拟通信系统：将采集的信号直接进行传输
1
T
2T 3T
t
T：一个波形占有的时间
26
载波调制后的信号:
27
通信系统的构成（点到点）
发射天线
信源 编码
信道 编码
信
信道
宿
解码
调
低通
载波
制
滤波
调制
通道 接收天线
解
低通
载波
调
滤波
解调
均衡
同步
28
载波调制与解调
基带（Baseband）信号的幅度在零频附近不全为零， 在其他频率幅度全为零。
带通（Bandpass）信号在以f= fc 为中心的一个 频带内幅度不全为零，其中 fc>>0. 叫做载波频率。
15
图像信号的压缩
• 图像信号是由一个个的像素组成(例 800X600)，每个像素的幅度表示灰度
• 彩色图像有三种不同的基色 • 图像信号具有更多的信息量需要传输（例:
800 X 600 X 25帧/秒 X 3) • 高清电视图像信号的传输需要几十兆比特/
秒
16
0110101001000101…
载波调制（Carrier modulation / demodulation）就是
把源信息映射到带通信号上的过程，这个带通信号以某个频率fc
为载波。
29
带宽限制导致低通滤波的需要
用户1
用户6
频率轴
30
经过低通滤波器后的载波调制信号:
1 0.5
0 -0.5
-1 0
1 0.5
0 -0.5
-1 0
实部
– 模拟信号直接进行传输 – 代表性系统：模拟电视，AM广播
• 数字传输系统：传输的信号只包括“0”，“1” 数字 化信号
– 将信号转变为数字信号后再进行传输 – 典型系统：手机信号，计算机网络
• 模拟通信系统正在逐步被数字通信系统取代
5
模拟通信系统
3.6V
＋
3.8V 接收到错误电平信号
0.2V（噪声）
制
滤波
调制
通道 接收天线
解
低通
载波
调
滤波
解调
均衡
同步
9
数字通信系统的构成（点到点）
发射天线
信源 编码
信道 编码
信
信道
宿
解码
调
低通
载波
制
滤波
调制
通道 接收天线
解
低通
载波
调
滤波
解调
均衡
同步
10
信源编码/信源解码
•信源编码是将信息转换成二进制数据，而后进行适当 的压缩。例如：语音编码。 •信源解码过程是这个过程的逆过程。
6
数字通信系统
3.6V
＋
3.8V
0.2V（噪声）
>1.8V
判决
“ 判决正确
1”
“1” Байду номын сангаас3.6v；“0” →0v
7
数字通信系统
3.6V
－ 1.0V
2.6V
>1.8V
判决
“ 判决正确
1”
“1” →3.6v；“0” →0v
8
通信系统的构成（点到点）
发射天线
信源 编码
信道 编码
信
信道
宿
解码
调
低通
载波
5
10
15
20
25
30
35
40
虚部
5
10
15
20
25
30
35
40
31
利用不同的通信频带传输信号
32
通信系统的基本定义
利用编码的方法可使错误被检测到： 我们明天下午10:00—16：00开会
★：错误可被检测到，但不能被纠正 ★：这里加入了一定的冗余信息
21
纠错编码的意义
利用编码的方法可使错误被检测到并被纠正 我们明天下午10:00—16:00开会两个小时 ★：错误可被检测，并可被纠正 ★：加入了更多的冗余信息
22
模拟信号 数字信号
采样
模拟/数字
信 源
数字信号
编
码
11
例：语音信号编码
• 语音信号的频 率：300Hz3400Hz（一般 为语音信号最 高频率是4KHz）
12
语音信号的采样
采样定理。。。
13
语音信号的量化
3.5v 01100011
4.7v 10010011
14
语音信号的压缩
• 原始信号：2 X 4k X 8 =64kbits/s • 语音信号压缩技术： • GSM系统中语音信号为9kbits/s • 语音信号可以压缩到1kbits/s以下
17
通信系统的构成（点到点）
发射天线
信源 编码
信道 编码
信
信道
宿
解码
调
低通
载波
制
滤波
调制
通道 接收天线
解
低通
载波
调
滤波
解调
均衡
同步
18
信道编码
用于保证接收到的“0”， “1 ”序列是正确
★ 错误检测 •可检查接收信息是否正确 •需要加入一些冗余信息
★ 错误纠正 •可以检测并可以纠正错误 •需要更多的冗余信息
纠错编码的意义
有些错误是无法检测到并被纠正的 我们明天下午16:00—18:00开会两个小时 ★：加入了足够的冗余信息 ★：错误无法被检测并被纠正
23
通信系统的构成（点到点）
发射天线
信源 编码
信道 编码
信
信道
宿
解码
调
低通
载波
制
滤波
调制
通道 接收天线
解
低通
载波
调
滤波
解调
均衡
同步
24
通信系统设计需要考虑的几个问题
内容简介
• 信息系统概述 • 信息的处理 • 无线通信系统概述 • 无线通信系统实例
通信系统概述
1
信息系统包括的内容
• 信息的产生与获取
– 数据信息 – 语音信息 – 图像信息
• 信息的处理与存储
– 模拟信息转换为数字信息 – 信息的压缩
• 信息的传输与网络
– 时间传输：信息存储以利于今后使用 – 空间传输：利用某种传输媒质信息进行传输
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纠错编码的意义
正确信息： 我们明天14:00——16:00开会
接收到的错误信息： 我们明天10:00——16：00开会
★：接收信息有错误，但接收端无法知道
20
纠错编码的意义
正确信息： 我们明天14:00—16:00开会
• 所给出的频带资源有多少-系统带宽 • 在保证系统特性情况下如何最为有效的利
用频带资源
– 系统特性得以保证 – 资源利用率最高
• 如何对其他系统干扰最小
25
调制: 将若干个二进制数字组成的序列映射成 一组相应时间波形
例：待传序列为：0010111001
3
数字 00 01 10 11
信号值 1 -1 3 -3
2
完整的通信系统
• 信源与信源处理单元 • 信号发射机与信号接收机 • 传输网络
3
application
通信协议
application
interface
protocol protocol protocol protocol protocol protocol protocol
transmission medium
7 Application Layer 6 Presentation Layer 5 Session Layer 4 Transport Layer 3 Network Layer 2 Data Link Layer 1 Physical Layer
4
通信系统分类
• 模拟通信系统：将采集的信号直接进行传输
1
T
2T 3T
t
T：一个波形占有的时间
26
载波调制后的信号:
27
通信系统的构成（点到点）
发射天线
信源 编码
信道 编码
信
信道
宿
解码
调
低通
载波
制
滤波
调制
通道 接收天线
解
低通
载波
调
滤波
解调
均衡
同步
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载波调制与解调
基带（Baseband）信号的幅度在零频附近不全为零， 在其他频率幅度全为零。
带通（Bandpass）信号在以f= fc 为中心的一个 频带内幅度不全为零，其中 fc>>0. 叫做载波频率。
15
图像信号的压缩
• 图像信号是由一个个的像素组成(例 800X600)，每个像素的幅度表示灰度
• 彩色图像有三种不同的基色 • 图像信号具有更多的信息量需要传输（例:
800 X 600 X 25帧/秒 X 3) • 高清电视图像信号的传输需要几十兆比特/
秒
16
0110101001000101…
载波调制（Carrier modulation / demodulation）就是
把源信息映射到带通信号上的过程，这个带通信号以某个频率fc
为载波。
29
带宽限制导致低通滤波的需要
用户1
用户6
频率轴
30
经过低通滤波器后的载波调制信号:
1 0.5
0 -0.5
-1 0
1 0.5
0 -0.5
-1 0
实部
– 模拟信号直接进行传输 – 代表性系统：模拟电视，AM广播
• 数字传输系统：传输的信号只包括“0”，“1” 数字 化信号
– 将信号转变为数字信号后再进行传输 – 典型系统：手机信号，计算机网络
• 模拟通信系统正在逐步被数字通信系统取代
5
模拟通信系统
3.6V
＋
3.8V 接收到错误电平信号
0.2V（噪声）
制
滤波
调制
通道 接收天线
解
低通
载波
调
滤波
解调
均衡
同步
9
数字通信系统的构成（点到点）
发射天线
信源 编码
信道 编码
信
信道
宿
解码
调
低通
载波
制
滤波
调制
通道 接收天线
解
低通
载波
调
滤波
解调
均衡
同步
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信源编码/信源解码
•信源编码是将信息转换成二进制数据，而后进行适当 的压缩。例如：语音编码。 •信源解码过程是这个过程的逆过程。
6
数字通信系统
3.6V
＋
3.8V
0.2V（噪声）
>1.8V
判决
“ 判决正确
1”
“1” Байду номын сангаас3.6v；“0” →0v
7
数字通信系统
3.6V
－ 1.0V
2.6V
>1.8V
判决
“ 判决正确
1”
“1” →3.6v；“0” →0v
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通信系统的构成（点到点）
发射天线
信源 编码
信道 编码
信
信道
宿
解码
调
低通
载波
5
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20
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虚部
5
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15
20
25
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利用不同的通信频带传输信号
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通信系统的基本定义
利用编码的方法可使错误被检测到： 我们明天下午10:00—16：00开会
★：错误可被检测到，但不能被纠正 ★：这里加入了一定的冗余信息
21
纠错编码的意义
利用编码的方法可使错误被检测到并被纠正 我们明天下午10:00—16:00开会两个小时 ★：错误可被检测，并可被纠正 ★：加入了更多的冗余信息
22
模拟信号 数字信号
采样
模拟/数字
信 源
数字信号
编
码
11
例：语音信号编码
• 语音信号的频 率：300Hz3400Hz（一般 为语音信号最 高频率是4KHz）
12
语音信号的采样
采样定理。。。
13
语音信号的量化
3.5v 01100011
4.7v 10010011
14
语音信号的压缩
• 原始信号：2 X 4k X 8 =64kbits/s • 语音信号压缩技术： • GSM系统中语音信号为9kbits/s • 语音信号可以压缩到1kbits/s以下
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通信系统的构成（点到点）
发射天线
信源 编码
信道 编码
信
信道
宿
解码
调
低通
载波
制
滤波
调制
通道 接收天线
解
低通
载波
调
滤波
解调
均衡
同步
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信道编码
用于保证接收到的“0”， “1 ”序列是正确
★ 错误检测 •可检查接收信息是否正确 •需要加入一些冗余信息
★ 错误纠正 •可以检测并可以纠正错误 •需要更多的冗余信息
纠错编码的意义
有些错误是无法检测到并被纠正的 我们明天下午16:00—18:00开会两个小时 ★：加入了足够的冗余信息 ★：错误无法被检测并被纠正
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通信系统的构成（点到点）
发射天线
信源 编码
信道 编码
信
信道
宿
解码
调
低通
载波
制
滤波
调制
通道 接收天线
解
低通
载波
调
滤波
解调
均衡
同步
24
通信系统设计需要考虑的几个问题
内容简介
• 信息系统概述 • 信息的处理 • 无线通信系统概述 • 无线通信系统实例
通信系统概述
1
信息系统包括的内容
• 信息的产生与获取
– 数据信息 – 语音信息 – 图像信息
• 信息的处理与存储
– 模拟信息转换为数字信息 – 信息的压缩
• 信息的传输与网络
– 时间传输：信息存储以利于今后使用 – 空间传输：利用某种传输媒质信息进行传输