通信技术基础
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
u(t) S(t)
0
t
0 Ts
τ
（b）抽样信号 ）
t
（a）连续信号 ）
图1.1 模拟信号波形
1.1
通信系统构成
2.数字信号：如果信号的幅度是离散的， 2.数字信号：如果信号的幅度是离散的，并且在时 数字信号 间上也是离散的，这样的信号则称为数字信号。 间上也是离散的，这样的信号则称为数字信号。如 1.2（ 、（b)所示。 b)所示 图1.2（a） 、（b)所示。
中等职业学校教学用书（通信技术专业） 中等职业学校教学用书（通信技术专业）
《通信技术基础（第2版）》 通信技术基础（ 电子教案
主 编 刘松 刘松 幻灯制作
第1章
1.1
绪
论
通信系统构成 通信系统的主要性能指标 通信技术发展过程
1.2
1.3
1.1
通信系统构成
1.1.1 信息与信号 • 信息（Information）是指对收信者来说有意义 信息（Information） 的内容，它是一个比较抽象的概念。 的内容，它是一个比较抽象的概念。信息可以有多 种表现形式，如语言、文字、数据、图像等。 种表现形式，如语言、文字、数据、图像等。 • 信号（Signal）是信息的载体，是运载信息的工 信号（Signal）是信息的载体， 具。人们要想交换和传递信息，就必须借助信号， 人们要想交换和传递信息，就必须借助信号， 以信号作为载体。 以信号作为载体。 • 通信（Communication）是信息的传递和交换。 通信（Communication）是信息的传递和交换。 • 电通信（包括光通信），即携带信息的载体是电 电通信（包括光通信）， ），即携带信息的载体是电 信号（或光信号）。 信号（或光信号）。 •电通信的突出优点是能使信号在任意距离上实现 电通信的突出优点是能使信号在任意距离上实现 快速、有效、准确、可靠的传递。 快速、有效、准确、可靠的传递。
1.1
通信系统构成
1.1.2 模拟信号与数字信号 1.模拟信号 如果信号的幅度值是连续（ 模拟信号： 1.模拟信号：如果信号的幅度值是连续（连续的含 义是在某一取值范围内可以取无限多个数值） 义是在某一取值范围内可以取无限多个数值）的而 不是离散的，则这样的信号称为模拟信号。如图1.1 不是离散的，则这样的信号称为模拟信号。如图1.1 、（b)所示。 b)所示 （a） 、（b)所示。
u(t) A 1 0 （a）二进制 ） 1 0 0 1 u(t) −3 1 3 −1 −1 3 2 1 t 0 −1 −2 −3 （b）多进制 ） t
图1.2 数字信号
1.1
通信系统构成
1.1.4 通信系统的分类
1.通信系统的模型 1.通信系统的模型 通信系统的一般模型如图1.3所示，由信源、 1.3所示 通信系统的一般模型如图1.3所示，由信源、发送设 信道、接收设备和信宿五部分组成。 备、信道、接收设备和信宿五部分组成。
1.2.2 传输速率和传输差错率
1．传输速率 传输速率是指在单位时间内通过信道的平均信息量，一 传输速率是指在单位时间内通过信道的平均信息量， 般有两种表示方法。 般有两种表示方法。 比特速率，又称为传信率， （1）比特速率，又称为传信率，指系统每秒钟传送的比特 单位是比特／ bit/s）， ），用 表示。 数，单位是比特／秒（bit/s），用fb表示。
1.2
通信系统的主要性能指标
2．传输差错率 衡量数字通信系统可靠性的主要指标是误码率 和误比特率。 和误比特率。 误码率， （1）误码率，指在传输的码元总数中错误接收的码 元数所占的比例， 表示。 元数所占的比例，用Pe表示。 P e=
发生误码个数n 传输总码数N
误比特率，又称为误信率， （2）误比特率，又称为误信率，指在传输的信息量 表示。 总数中错误接收的比特数所占的比例， 总数中错误接收的比特数所占的比例，用Peb表示。
1.2
通信系统的主要性能指标
1.2.1 码元与比特
码元：携带信息的数字单元称为码元。 码元：携带信息的数字单元称为码元。它是指在数字信道 中传送数字信号的一个波形符号，它可能是二进制的， 中传送数字信号的一个波形符号，它可能是二进制的，也 可能是多进制的。 可能是多进制的。 比特：是信息的度量单位。 比特：是信息的度量单位。1位二进制数所携带的信息量即 比特。例如，10010110， 位二进制数字， 为1比特。例如，10010110，8位二进制数字，所携带的信 息量为8比特。 息量为8比特。
1.1
通信系统构成
2．数字通信的特点 与模拟通信比较，数字通信具有如下特点。 与模拟通信比较，数字通信具有如下特点。 抗干扰能力强， 1）抗干扰能力强，无噪声积累 灵活性强， 2）灵活性强，能适应各种业务要求 3）便于与计算机连接 4）便于加密处理 设备便于集成化、 5）设备便于集成化、小型化 6）占用频带宽
1.3
通信技术发展过程
1.3.2 模拟通信系统
模拟通信利用模拟信号作为信息载体。对于一个正弦载波信号， 模拟通信利用模拟信号作为信息载体。对于一个正弦载波信号，可 以用三个参量（幅度、频率和相位）来描述。 以用三个参量（幅度、频率和相位）来描述。用有用信号分别控制载波 信号的幅度、频率和相位，就分别得到调幅、调频和调相。 信号的幅度、频率和相位，就分别得到调幅、调频和调相。 调幅分为标准调幅（AM）、抑制载波双边带调幅（DSB）、 ）、抑制载波双边带调幅 ）、单边带 调幅分为标准调幅（AM）、抑制载波双边带调幅（DSB）、单边带 调幅（SSB）和残留边带调幅（VSB） 调幅（SSB）和残留边带调幅（VSB）等。 单边带调幅（SSB）在通信中最为常用。 单边带调幅（SSB）在通信中最为常用。 调幅信号的频谱成分包括载波、上边带和下边带三部分。 调幅信号的频谱成分包括载波、上边带和下边带三部分。载波本身 并未携带信息，被传递的信息包含在两个边带之中，每个边带都包含了 并未携带信息，被传递的信息包含在两个边带之中， 全部的被传输信息。因此，可以将载波和一个边带抑制掉， 全部的被传输信息。因此，可以将载波和一个边带抑制掉，只传输另一 个边带。 个边带。这种把消息调制在一个边带上进行传输的通信方式称为单边带 通信，这种调制方式称为单边带调制。它的最大优点是， AM和DSB的 通信，这种调制方式称为单边带调制。它的最大优点是，比AM和DSB的 带宽减小1 因此提高了信道利用率。同时， 带宽减小1倍，因此提高了信道利用率。同时，因为不发送载波而仅发 送一个边带，所以更节省功率。 送一个边带，所以更节省功率。
1.1.4 通信系统的分类
1．按传输媒介可分为有线通信和无线通信 2．按信号传送类型可分为模拟通信和数字通信
1.2
通信系统的主要性能指标
• 衡量通信系统性能优劣的主要技术指标是系统的有效性 和可靠性。有效性是指信息的传输速度， 和可靠性。有效性是指信息的传输速度，而可靠性是指信 息传输的质量。 息传输的质量。 • 模拟通信系统的有效性可用有效传输频带来度量，同样 模拟通信系统的有效性可用有效传输频带来度量， 的消息采用不同的调制方式，则需不同的频带宽度。 的消息采用不同的调制方式，则需不同的频带宽度。可靠 性用系统输出信号噪声功率比来度量。 性用系统输出信号噪声功率比来度量。 • 与模拟通信相对应，衡量数字通信系统的主要性能指标 与模拟通信相对应， 为传输速率和传输差错率。 为传输速率和传输差错率。
1.3
通信技术发展过程
调频和调相的最终结果都是载波的相角受到调制信号的 控制，因此统称为角度调制。 控制，因此统称为角度调制。 产生调频波的方法有两种：直接调频和间接调频。 产生调频波的方法有两种：直接调频和间接调频。直接 调频就是直接用基带调制信号控制高频振荡器内的电抗元件 的参数，使高频振荡频率随调制信号变化而变化。目前， 的参数，使高频振荡频率随调制信号变化而变化。目前，最 常见的调频器是变容二极管调频器。 常见的调频器是变容二极管调频器。间接调频是指由调相法 产生调频信号的方法，调制信号经积分后， 产生调频信号的方法，调制信号经积分后，再对高频载波调 相而得到调频信号。 相而得到调频信号。
1.2
通信系统的主要性能指标
（2）码元速率，又称为传码率，指系统每秒钟传送 ）码元速率，又称为传码率， 的码元数，单位是波特（ ），用 表示。 的码元数，单位是波特（Baud），用fB表示。因为 ）， 码元速率并没有限定是何种进制的码元， 码元速率并没有限定是何种进制的码元，所以给出 码元速率时，必须说明这个码元的进制。 码元速率时，必须说明这个码元的进制。 对于M进制码元， 对于 进制码元，其码元速率和比特速率的关系式 进制码元 为： fb=fB log2M 显然，对二进制码元， 显然，对二进制码元，fb=fB。
信源 发送设备 信道 接收设备 信宿
噪声源
图1.3 通信系统模型
1.1
通信系统构成
数字通信系统模型如图1.4所示。 数通信系统模型如图1.4所示。 1.4所示
信 信 源 源 编 码 加 密 器 信 道 编 码 调 制 信 道 解 调 信 道 解 码 解 密 器 信 源 解 码
信 宿
噪声源
图1.4 数字通信系统模型
1.3
通信技术发展过程
1.3.1 通信的发展概况
通信发展划分为四个历史阶段。 通信发展划分为四个历史阶段。 第一阶段是语言通信，人们通过人力、马力以及烽火台等原 第一阶段是语言通信，人们通过人力、 始通信手段传递消息； 始通信手段传递消息； 第二阶段是出现文字后的邮政通信； 第二阶段是出现文字后的邮政通信； 第三阶段是电气通信时代，其主要代表性的通信方式是电话、 第三阶段是电气通信时代，其主要代表性的通信方式是电话、 电报和广播等； 电报和广播等； 第四阶段是信息时代，它不仅要求对信息的传递， 第四阶段是信息时代，它不仅要求对信息的传递，还包括了 对信息的存储、处理和加工， 对信息的存储、处理和加工，其主要代表为计算机网络和信 息高速公路等。 息高速公路等。
0
t
0 Ts
τ
（b）抽样信号 ）
t
（a）连续信号 ）
图1.1 模拟信号波形
1.1
通信系统构成
2.数字信号：如果信号的幅度是离散的， 2.数字信号：如果信号的幅度是离散的，并且在时 数字信号 间上也是离散的，这样的信号则称为数字信号。 间上也是离散的，这样的信号则称为数字信号。如 1.2（ 、（b)所示。 b)所示 图1.2（a） 、（b)所示。
中等职业学校教学用书（通信技术专业） 中等职业学校教学用书（通信技术专业）
《通信技术基础（第2版）》 通信技术基础（ 电子教案
主 编 刘松 刘松 幻灯制作
第1章
1.1
绪
论
通信系统构成 通信系统的主要性能指标 通信技术发展过程
1.2
1.3
1.1
通信系统构成
1.1.1 信息与信号 • 信息（Information）是指对收信者来说有意义 信息（Information） 的内容，它是一个比较抽象的概念。 的内容，它是一个比较抽象的概念。信息可以有多 种表现形式，如语言、文字、数据、图像等。 种表现形式，如语言、文字、数据、图像等。 • 信号（Signal）是信息的载体，是运载信息的工 信号（Signal）是信息的载体， 具。人们要想交换和传递信息，就必须借助信号， 人们要想交换和传递信息，就必须借助信号， 以信号作为载体。 以信号作为载体。 • 通信（Communication）是信息的传递和交换。 通信（Communication）是信息的传递和交换。 • 电通信（包括光通信），即携带信息的载体是电 电通信（包括光通信）， ），即携带信息的载体是电 信号（或光信号）。 信号（或光信号）。 •电通信的突出优点是能使信号在任意距离上实现 电通信的突出优点是能使信号在任意距离上实现 快速、有效、准确、可靠的传递。 快速、有效、准确、可靠的传递。
1.1
通信系统构成
1.1.2 模拟信号与数字信号 1.模拟信号 如果信号的幅度值是连续（ 模拟信号： 1.模拟信号：如果信号的幅度值是连续（连续的含 义是在某一取值范围内可以取无限多个数值） 义是在某一取值范围内可以取无限多个数值）的而 不是离散的，则这样的信号称为模拟信号。如图1.1 不是离散的，则这样的信号称为模拟信号。如图1.1 、（b)所示。 b)所示 （a） 、（b)所示。
u(t) A 1 0 （a）二进制 ） 1 0 0 1 u(t) −3 1 3 −1 −1 3 2 1 t 0 −1 −2 −3 （b）多进制 ） t
图1.2 数字信号
1.1
通信系统构成
1.1.4 通信系统的分类
1.通信系统的模型 1.通信系统的模型 通信系统的一般模型如图1.3所示，由信源、 1.3所示 通信系统的一般模型如图1.3所示，由信源、发送设 信道、接收设备和信宿五部分组成。 备、信道、接收设备和信宿五部分组成。
1.2.2 传输速率和传输差错率
1．传输速率 传输速率是指在单位时间内通过信道的平均信息量，一 传输速率是指在单位时间内通过信道的平均信息量， 般有两种表示方法。 般有两种表示方法。 比特速率，又称为传信率， （1）比特速率，又称为传信率，指系统每秒钟传送的比特 单位是比特／ bit/s）， ），用 表示。 数，单位是比特／秒（bit/s），用fb表示。
1.2
通信系统的主要性能指标
2．传输差错率 衡量数字通信系统可靠性的主要指标是误码率 和误比特率。 和误比特率。 误码率， （1）误码率，指在传输的码元总数中错误接收的码 元数所占的比例， 表示。 元数所占的比例，用Pe表示。 P e=
发生误码个数n 传输总码数N
误比特率，又称为误信率， （2）误比特率，又称为误信率，指在传输的信息量 表示。 总数中错误接收的比特数所占的比例， 总数中错误接收的比特数所占的比例，用Peb表示。
1.2
通信系统的主要性能指标
1.2.1 码元与比特
码元：携带信息的数字单元称为码元。 码元：携带信息的数字单元称为码元。它是指在数字信道 中传送数字信号的一个波形符号，它可能是二进制的， 中传送数字信号的一个波形符号，它可能是二进制的，也 可能是多进制的。 可能是多进制的。 比特：是信息的度量单位。 比特：是信息的度量单位。1位二进制数所携带的信息量即 比特。例如，10010110， 位二进制数字， 为1比特。例如，10010110，8位二进制数字，所携带的信 息量为8比特。 息量为8比特。
1.1
通信系统构成
2．数字通信的特点 与模拟通信比较，数字通信具有如下特点。 与模拟通信比较，数字通信具有如下特点。 抗干扰能力强， 1）抗干扰能力强，无噪声积累 灵活性强， 2）灵活性强，能适应各种业务要求 3）便于与计算机连接 4）便于加密处理 设备便于集成化、 5）设备便于集成化、小型化 6）占用频带宽
1.3
通信技术发展过程
1.3.2 模拟通信系统
模拟通信利用模拟信号作为信息载体。对于一个正弦载波信号， 模拟通信利用模拟信号作为信息载体。对于一个正弦载波信号，可 以用三个参量（幅度、频率和相位）来描述。 以用三个参量（幅度、频率和相位）来描述。用有用信号分别控制载波 信号的幅度、频率和相位，就分别得到调幅、调频和调相。 信号的幅度、频率和相位，就分别得到调幅、调频和调相。 调幅分为标准调幅（AM）、抑制载波双边带调幅（DSB）、 ）、抑制载波双边带调幅 ）、单边带 调幅分为标准调幅（AM）、抑制载波双边带调幅（DSB）、单边带 调幅（SSB）和残留边带调幅（VSB） 调幅（SSB）和残留边带调幅（VSB）等。 单边带调幅（SSB）在通信中最为常用。 单边带调幅（SSB）在通信中最为常用。 调幅信号的频谱成分包括载波、上边带和下边带三部分。 调幅信号的频谱成分包括载波、上边带和下边带三部分。载波本身 并未携带信息，被传递的信息包含在两个边带之中，每个边带都包含了 并未携带信息，被传递的信息包含在两个边带之中， 全部的被传输信息。因此，可以将载波和一个边带抑制掉， 全部的被传输信息。因此，可以将载波和一个边带抑制掉，只传输另一 个边带。 个边带。这种把消息调制在一个边带上进行传输的通信方式称为单边带 通信，这种调制方式称为单边带调制。它的最大优点是， AM和DSB的 通信，这种调制方式称为单边带调制。它的最大优点是，比AM和DSB的 带宽减小1 因此提高了信道利用率。同时， 带宽减小1倍，因此提高了信道利用率。同时，因为不发送载波而仅发 送一个边带，所以更节省功率。 送一个边带，所以更节省功率。
1.1.4 通信系统的分类
1．按传输媒介可分为有线通信和无线通信 2．按信号传送类型可分为模拟通信和数字通信
1.2
通信系统的主要性能指标
• 衡量通信系统性能优劣的主要技术指标是系统的有效性 和可靠性。有效性是指信息的传输速度， 和可靠性。有效性是指信息的传输速度，而可靠性是指信 息传输的质量。 息传输的质量。 • 模拟通信系统的有效性可用有效传输频带来度量，同样 模拟通信系统的有效性可用有效传输频带来度量， 的消息采用不同的调制方式，则需不同的频带宽度。 的消息采用不同的调制方式，则需不同的频带宽度。可靠 性用系统输出信号噪声功率比来度量。 性用系统输出信号噪声功率比来度量。 • 与模拟通信相对应，衡量数字通信系统的主要性能指标 与模拟通信相对应， 为传输速率和传输差错率。 为传输速率和传输差错率。
1.3
通信技术发展过程
调频和调相的最终结果都是载波的相角受到调制信号的 控制，因此统称为角度调制。 控制，因此统称为角度调制。 产生调频波的方法有两种：直接调频和间接调频。 产生调频波的方法有两种：直接调频和间接调频。直接 调频就是直接用基带调制信号控制高频振荡器内的电抗元件 的参数，使高频振荡频率随调制信号变化而变化。目前， 的参数，使高频振荡频率随调制信号变化而变化。目前，最 常见的调频器是变容二极管调频器。 常见的调频器是变容二极管调频器。间接调频是指由调相法 产生调频信号的方法，调制信号经积分后， 产生调频信号的方法，调制信号经积分后，再对高频载波调 相而得到调频信号。 相而得到调频信号。
1.2
通信系统的主要性能指标
（2）码元速率，又称为传码率，指系统每秒钟传送 ）码元速率，又称为传码率， 的码元数，单位是波特（ ），用 表示。 的码元数，单位是波特（Baud），用fB表示。因为 ）， 码元速率并没有限定是何种进制的码元， 码元速率并没有限定是何种进制的码元，所以给出 码元速率时，必须说明这个码元的进制。 码元速率时，必须说明这个码元的进制。 对于M进制码元， 对于 进制码元，其码元速率和比特速率的关系式 进制码元 为： fb=fB log2M 显然，对二进制码元， 显然，对二进制码元，fb=fB。
信源 发送设备 信道 接收设备 信宿
噪声源
图1.3 通信系统模型
1.1
通信系统构成
数字通信系统模型如图1.4所示。 数通信系统模型如图1.4所示。 1.4所示
信 信 源 源 编 码 加 密 器 信 道 编 码 调 制 信 道 解 调 信 道 解 码 解 密 器 信 源 解 码
信 宿
噪声源
图1.4 数字通信系统模型
1.3
通信技术发展过程
1.3.1 通信的发展概况
通信发展划分为四个历史阶段。 通信发展划分为四个历史阶段。 第一阶段是语言通信，人们通过人力、马力以及烽火台等原 第一阶段是语言通信，人们通过人力、 始通信手段传递消息； 始通信手段传递消息； 第二阶段是出现文字后的邮政通信； 第二阶段是出现文字后的邮政通信； 第三阶段是电气通信时代，其主要代表性的通信方式是电话、 第三阶段是电气通信时代，其主要代表性的通信方式是电话、 电报和广播等； 电报和广播等； 第四阶段是信息时代，它不仅要求对信息的传递， 第四阶段是信息时代，它不仅要求对信息的传递，还包括了 对信息的存储、处理和加工， 对信息的存储、处理和加工，其主要代表为计算机网络和信 息高速公路等。 息高速公路等。