通信原理01概述概要.pptx

现代通信原理现代通信原理Modern Communication Theorywujing现代通信原理第一章 绪论2本讲内容：本讲内容：1课程内容说明课程内容说明2通信技术发展通信技术发展3主要通信方式主要通信方式4通信系统一般模型通信系统一般模型5通信系统的性能度量通信系统的性能度量 wujing现代通信原理第一章 绪论3什么是通信？什么是通信？v广义广义通信的目的是传递消息，消息中含有信息通信的目的是传递消息，消息中含有信息跨越距离的障碍完成信息的转移和交流跨越距离的障碍完成信息的转移和交流v狭义狭义 通信通信电通信电通信v用电信号携带信息wujing现代通信原理第一章 绪论4本课程学什么？本课程学什么？v学习以电信号为载体进行通信的基本知识学习以电信号为载体进行通信的基本知识v提出一种通信技术就是提出了一种编码的方提出一种通信技术就是提出了一种编码的方法及相应的解码方法，本课程的大部分内容法及相应的解码方法，本课程的大部分内容都是在讨论各种不同的方法。都是在讨论各种不同的方法。v为什么会由不同的方法？为什么会由不同的方法？实际中存在各种各样的限制，各种通信技术其实实际中存在各种各样的限制，各种通信技术其实都是为了对抗这些限制；都是为了对抗这些限制；大部分的限制来自信道大部分的限制来自信道wujing现代通信原理第一章 绪论5课程介绍课程介绍v本课程是通信及相关专业的专业基础理论课，是电子本课程是通信及相关专业的专业基础理论课，是电子信息工程和通信工程专业的必修课程，信息工程和通信工程专业的必修课程，64学时，学时，4个个学分学分v以现代通信技术为背景，介绍现代通信系统的基本原以现代通信技术为背景，介绍现代通信系统的基本原理，包括三个问题：理，包括三个问题：通信系统的组成通信系统的组成通信系统的工作原理通信系统的工作原理通信系统的性能指标通信系统的性能指标第一章第一章 绪论绪论wujing现代通信原理第一章 绪论7内内 容容1通信技术发展简史通信技术发展简史2主要通信方式主要通信方式3通信系统的基本概念通信系统的基本概念4通信频段划分通信频段划分5通信系统的发展方向通信系统的发展方向wujing现代通信原理第一章 绪论8基本要求基本要求v了解通信的基本概念及常用通信术语了解通信的基本概念及常用通信术语v熟悉通信系统组成及各部分功能熟悉通信系统组成及各部分功能v了解数字通信系统的特点了解数字通信系统的特点v掌握系统的主要技术指标及计算方法；掌握系统的主要技术指标及计算方法；v了解信道的概念了解信道的概念一、通信发展简史wujing现代通信原理第一章 绪论10通信技术发展简史通信技术发展简史v利用电磁波通信的历史可大致划分三个阶段：利用电磁波通信的历史可大致划分三个阶段：v1838年电报开始的年电报开始的通信初级阶段通信初级阶段；v1948年香农提出信息论开始的年香农提出信息论开始的近代通信阶段近代通信阶段；v80年代以后光纤通信应用、综合业务数字网崛起的年代以后光纤通信应用、综合业务数字网崛起的现代通信阶段现代通信阶段。wujing现代通信原理第一章 绪论11通信发展简史通信发展简史(1)(1)v1838年年,摩尔斯发明有线电报摩尔斯发明有线电报,开始了电通信阶段开始了电通信阶段v1843年年,亚历山大亚历山大本取得电传打字电报的专利本取得电传打字电报的专利v1864年年,麦克斯韦创立了电磁辐射理论麦克斯韦创立了电磁辐射理论,并被当时的并被当时的赫兹证明赫兹证明,促使了后来无线通信的出现促使了后来无线通信的出现v1876年年,贝尔利用电磁感应原理发明了电话贝尔利用电磁感应原理发明了电话v1879年年,第一个专用人工电话交换系统投入运行第一个专用人工电话交换系统投入运行v1880年年,第一个付费电话系统运营第一个付费电话系统运营v1892年年,加拿大政府开始规定电话速率加拿大政府开始规定电话速率v1896年年,马可尼发明无线电报马可尼发明无线电报wujing现代通信原理第一章 绪论12通信发展简史通信发展简史(2)(2)vv19071907年年年年,电子管问世电子管问世电子管问世电子管问世,通信进入电子信息时代通信进入电子信息时代通信进入电子信息时代通信进入电子信息时代vv19151915年年年年,横贯大陆电话开通横贯大陆电话开通横贯大陆电话开通横贯大陆电话开通;实现越洋语音连接实现越洋语音连接实现越洋语音连接实现越洋语音连接vv19181918年年年年,调幅无线电广播、超外差式接收机问世调幅无线电广播、超外差式接收机问世调幅无线电广播、超外差式接收机问世调幅无线电广播、超外差式接收机问世vv19251925年年年年,开通三路明线载波电话开通三路明线载波电话开通三路明线载波电话开通三路明线载波电话,开始多路通信开始多路通信开始多路通信开始多路通信vv19361936年年年年,调频无线电广播开播调频无线电广播开播调频无线电广播开播调频无线电广播开播vv19371937年年年年,雷沃斯发明脉冲编码调制雷沃斯发明脉冲编码调制雷沃斯发明脉冲编码调制雷沃斯发明脉冲编码调制,奠定了数字通信奠定了数字通信奠定了数字通信奠定了数字通信基础基础基础基础vv19381938年年年年,电视广播开播电视广播开播电视广播开播电视广播开播wujing现代通信原理第一章 绪论13通信发展简史通信发展简史(3)(3)vv2020世纪世纪世纪世纪4040年代二战期间年代二战期间年代二战期间年代二战期间,雷达与微波通信得到发展雷达与微波通信得到发展雷达与微波通信得到发展雷达与微波通信得到发展vv19461946年年年年,第一台数字电子计算机问世第一台数字电子计算机问世第一台数字电子计算机问世第一台数字电子计算机问世vv19471947年年年年,晶体管在贝尔实验室问世晶体管在贝尔实验室问世晶体管在贝尔实验室问世晶体管在贝尔实验室问世,为通信器件的进为通信器件的进为通信器件的进为通信器件的进步创造了条件步创造了条件步创造了条件步创造了条件vv19481948年年年年,香农提出了信息论香农提出了信息论香农提出了信息论香农提出了信息论,建立了通信统计理论建立了通信统计理论建立了通信统计理论建立了通信统计理论vv19501950年年年年,时分多路通信应用于电话系统时分多路通信应用于电话系统时分多路通信应用于电话系统时分多路通信应用于电话系统vv19511951年年年年,直拨长途电话开通直拨长途电话开通直拨长途电话开通直拨长途电话开通vv19561956年年年年,敷设越洋通信电缆敷设越洋通信电缆敷设越洋通信电缆敷设越洋通信电缆vv19571957年年年年,发射第一颗人造地球卫星发射第一颗人造地球卫星发射第一颗人造地球卫星发射第一颗人造地球卫星vv19581958年年年年,发射第一颗通信卫星发射第一颗通信卫星发射第一颗通信卫星发射第一颗通信卫星wujing现代通信原理第一章 绪论14通信发展简史通信发展简史(4)(4)vv19621962年年年年,发射第一颗同步通信卫星发射第一颗同步通信卫星发射第一颗同步通信卫星发射第一颗同步通信卫星,开通国际卫星电开通国际卫星电开通国际卫星电开通国际卫星电话话话话;脉冲编码调制进入实用阶段脉冲编码调制进入实用阶段脉冲编码调制进入实用阶段脉冲编码调制进入实用阶段vv2020世纪世纪世纪世纪6060年代年代年代年代,彩色电视问世彩色电视问世彩色电视问世彩色电视问世;阿波罗宇宙飞船登月阿波罗宇宙飞船登月阿波罗宇宙飞船登月阿波罗宇宙飞船登月;数字传输理论与技术得到迅速发展；计算机网络开数字传输理论与技术得到迅速发展；计算机网络开数字传输理论与技术得到迅速发展；计算机网络开数字传输理论与技术得到迅速发展；计算机网络开始出现始出现始出现始出现vv19691969年年年年,电视电话业务开通电视电话业务开通电视电话业务开通电视电话业务开通vv2020世纪世纪世纪世纪7070年代年代年代年代,商用卫星通信、程控数字交换机、光商用卫星通信、程控数字交换机、光商用卫星通信、程控数字交换机、光商用卫星通信、程控数字交换机、光纤通信系统投入使用；一些公司制定计算机网络体纤通信系统投入使用；一些公司制定计算机网络体纤通信系统投入使用；一些公司制定计算机网络体纤通信系统投入使用；一些公司制定计算机网络体系结构系结构系结构系结构wujing现代通信原理第一章 绪论15通信发展简史通信发展简史(5)(5)vv20世纪世纪80年代年代,开通数字网络的公用业务开通数字网络的公用业务;个个人计算机和计算机局域网出现人计算机和计算机局域网出现;网络体系结构网络体系结构国际标准陆续制定国际标准陆续制定vv20世纪世纪90年代年代,蜂窝电话系统开通，各种无线蜂窝电话系统开通，各种无线通信技术不断涌现通信技术不断涌现;光纤通信得到迅速普遍的光纤通信得到迅速普遍的应用应用;国际计算机互联网得到极大发展国际计算机互联网得到极大发展vv1997年年,68个国家签定国际协定个国家签定国际协定,互相开放电互相开放电信市场信市场wujing现代通信原理第一章 绪论161.1.上帝创造了何等奇迹！上帝创造了何等奇迹！电报的发明电报的发明vv1838年年,摩尔斯发明有线电报摩尔斯发明有线电报v1843年，莫尔斯建成了从华盛顿到巴尔的摩年，莫尔斯建成了从华盛顿到巴尔的摩的电报线路，全长的电报线路，全长64.4公里。公里。v1844年年5月月24日，在座无虚席的国会大厦里，日，在座无虚席的国会大厦里，莫尔斯用他那激动得有些颤抖的双手，操纵莫尔斯用他那激动得有些颤抖的双手，操纵着他倾十余年心血研制成功的电报机，向巴着他倾十余年心血研制成功的电报机，向巴尔的摩发出了人类历史上的第一份电报：尔的摩发出了人类历史上的第一份电报：“上帝创造了何等奇迹！上帝创造了何等奇迹！”wujing现代通信原理第一章 绪论17wujing现代通信原理第一章 绪论18wujing现代通信原理第一章 绪论19wujing现代通信原理第一章 绪论202.“2.“沃森特先生，快来帮我啊沃森特先生，快来帮我啊”电话的发明电话的发明 v1875年年6月月2日，贝尔和沃森特正在进行模型日，贝尔和沃森特正在进行模型的最后设计和改进，最后测试的时刻到了，的最后设计和改进，最后测试的时刻到了，沃森特在紧闭了门窗的另一房间把耳朵贴在沃森特在紧闭了门窗的另一房间把耳朵贴在音箱上准备接听，贝尔在最后操作时不小心音箱上准备接听，贝尔在最后操作时不小心把硫酸溅到自己的腿上，他痛苦地叫了起来：把硫酸溅到自己的腿上，他痛苦地叫了起来：“沃森特先生，快来帮我啊！沃森特先生，快来帮我啊！”没有想到，没有想到，这句话通过他实验中的电话传到了在另一个这句话通过他实验中的电话传到了在另一个房间工作的沃森特先生的耳朵里。这句极普房间工作的沃森特先生的耳朵里。这句极普通的话，也就成为人类第一句通过电话传送通的话，也就成为人类第一句通过电话传送的话音被记入史册。的话音被记入史册。wujing现代通信原理第一章 绪论21wujing现代通信原理第一章 绪论2218761919191019281879wujing现代通信原理第一章 绪论23第一代人工交换机第一代人工交换机wujing现代通信原理第一章 绪论24人工交换过程人工交换过程wujing现代通信原理第一章 绪论25现代程控交换机现代程控交换机wujing现代通信原理第一章 绪论26v1864年剑桥大学科学家马克士威结合了电和磁的知识，在理年剑桥大学科学家马克士威结合了电和磁的知识，在理论上证明了无线电波的存在。论上证明了无线电波的存在。v赫兹发现电磁波的消息远远扩散开来，到了俄国一位正从事赫兹发现电磁波的消息远远扩散开来，到了俄国一位正从事电灯推广工作的青年波波夫那儿，他兴奋地说：电灯推广工作的青年波波夫那儿，他兴奋地说：“用我一生用我一生的精力去装电灯，对广阔的俄罗斯来说，只不过照亮了很小的精力去装电灯，对广阔的俄罗斯来说，只不过照亮了很小一角，要是我能指挥电磁波，就可飞越整个世界！一角，要是我能指挥电磁波，就可飞越整个世界！”v1894年，波波夫改进了无线电接收机并为之增加了天线，使年，波波夫改进了无线电接收机并为之增加了天线，使其灵敏度大大提高。其灵敏度大大提高。v1896年，波波夫成功地用无线电进行莫尔斯电码的传送，距年，波波夫成功地用无线电进行莫尔斯电码的传送，距离为离为250米，电文内容为米，电文内容为“海因里斯海因里斯赫兹赫兹”。3.“3.“要是我能指挥电磁波，就可飞要是我能指挥电磁波，就可飞越整个世界越整个世界”无线电报的发明无线电报的发明wujing现代通信原理第一章 绪论27无线电无线电v1894年意大利人马可尼制作了第一架电波发年意大利人马可尼制作了第一架电波发射机，后来由于发明了电波的调谐电路，增射机，后来由于发明了电波的调谐电路，增加了无线电信号传送的距离，而且是两台发加了无线电信号传送的距离，而且是两台发射机可在同一地区发报而互不干扰射机可在同一地区发报而互不干扰v1901年年12月，马可尼实现了从英国到加拿大月，马可尼实现了从英国到加拿大长达二千多英里的跨洋通讯，这一天标志着长达二千多英里的跨洋通讯，这一天标志着无线电已成为全球性事业。无线电已成为全球性事业。1909年，马可尼年，马可尼荣获诺贝尔物理学奖。荣获诺贝尔物理学奖。wujing现代通信原理第一章 绪论28wujing现代通信原理第一章 绪论294.4.无线电广播无线电广播v1918年年,调幅无线电广播、超外差式接收机问调幅无线电广播、超外差式接收机问世世v1920年年11月月2日，美国西屋公司广播美国总统日，美国西屋公司广播美国总统选举消息选举消息发射功率发射功率100wwujing现代通信原理第一章 绪论305.5.电视广播开播电视广播开播v1897年德国物理学家伯朗恩发明一种阴极射年德国物理学家伯朗恩发明一种阴极射线管在管內裝上电极，加热就会释出电子，线管在管內裝上电极，加热就会释出电子，撞击荧光屏幕的荧光涂料时会产生光点。由撞击荧光屏幕的荧光涂料时会产生光点。由于阴极射线管的发明，才有今日的电视机。于阴极射线管的发明，才有今日的电视机。v1936年，美国广播公司在伦敦郊外转播了一年，美国广播公司在伦敦郊外转播了一场盛大的歌舞，使电视这一最具现代化的传场盛大的歌舞，使电视这一最具现代化的传媒工具迅速发展，风靡全球。媒工具迅速发展，风靡全球。v1938年，电视正式开播年，电视正式开播wujing现代通信原理第一章 绪论316.6.个人通信的发源地个人通信的发源地传呼的诞生传呼的诞生v1941年，摩托罗拉生产出了美军参战时惟一年，摩托罗拉生产出了美军参战时惟一的便携式无线电通信工具的便携式无线电通信工具5磅重手持对讲磅重手持对讲无线电样机及此后的无线电样机及此后的SCR-300型高频率调频型高频率调频背负式通话机，背负式通话机，v1956年，第一个无线电寻呼机也在该公司问年，第一个无线电寻呼机也在该公司问世了。世了。wujing现代通信原理第一章 绪论32v20世纪世纪70年代初，贝尔实验室提出蜂窝系统的覆盖年代初，贝尔实验室提出蜂窝系统的覆盖小区的概念和相关的理论，将移动电话的服务区划小区的概念和相关的理论，将移动电话的服务区划分成若干个小区，每个小区设立一个基站，构成蜂分成若干个小区，每个小区设立一个基站，构成蜂窝移窝移 动通信系统。动通信系统。v在在1975年，美国联邦通信委员会（年，美国联邦通信委员会（FCC）开放了移）开放了移动电话市场，移动电话投入商用做好了准备，动电话市场，移动电话投入商用做好了准备，v1978年在美国芝加哥开通世界上第一个移动电话通年在美国芝加哥开通世界上第一个移动电话通信系统是的，在信系统是的，在1979年，年，AMPS制模拟蜂窝式移动制模拟蜂窝式移动电话系统在美国芝加哥试验后，在电话系统在美国芝加哥试验后，在1983年年12月在美月在美国投入商用。国投入商用。v我国在我国在1987年开始使用模拟式蜂窝电话通信，年开始使用模拟式蜂窝电话通信，1987年年11月，第一个移动电话局在广州建立。月，第一个移动电话局在广州建立。7.7.实现个人电话的梦想实现个人电话的梦想 蜂窝式移动电话的诞生蜂窝式移动电话的诞生wujing现代通信原理第一章 绪论338.8.让手机走近每一个人让手机走近每一个人 GSMGSM手机的出现手机的出现v1982年，欧洲成立了年，欧洲成立了GSM（移动通信特别组），任（移动通信特别组），任务是制订泛欧移动通信漫游的标准。务是制订泛欧移动通信漫游的标准。v随着随着GSM的迅猛发展，的迅猛发展，GSM自然而然成为全球移动自然而然成为全球移动通信系统的代名词。通信系统的代名词。v1993年年9月月18日，浙江嘉兴首先开通了我国第一个数日，浙江嘉兴首先开通了我国第一个数字移动通信网。字移动通信网。v1994年年10月，第一个省级数字移动通信网在广东省月，第一个省级数字移动通信网在广东省开通，容量为开通，容量为5万门。万门。wujing现代通信原理第一章 绪论348.8.卫星上天卫星上天v世界上第一颗人造卫星是世界上第一颗人造卫星是1957年年10月由苏联月由苏联发射成功，四個月后，美国第一具载运人造发射成功，四個月后，美国第一具载运人造卫星的火箭探险者卫星的火箭探险者l号发射升空。从此，号发射升空。从此，人造卫星便广泛地应用在通讯、军事、气象、人造卫星便广泛地应用在通讯、军事、气象、太空探测及娱乐等各方面，开创了人类传播太空探测及娱乐等各方面，开创了人类传播科技史的新纪元。科技史的新纪元。wujing现代通信原理第一章 绪论35v1982年年 国际海事通信组织开通由四颗地球同步卫星国际海事通信组织开通由四颗地球同步卫星组成的组成的INMARSAT系统，实现全球移动通信。系统，实现全球移动通信。v1998年年 中、低轨道的卫星系统得以研究成功并陆续中、低轨道的卫星系统得以研究成功并陆续开通，其中有开通，其中有 美国美国Motorala公司的铱星公司的铱星(Iridium)系统系统美国美国LORAL公司的全球星公司的全球星(Global Star)系统系统国际海事通信组织的国际海事通信组织的ICO系统系统v1999年年 国际卫星组织发射电视直播卫星、应用于高国际卫星组织发射电视直播卫星、应用于高速信息公路。速信息公路。wujing现代通信原理第一章 绪论36未来通信业的前景未来通信业的前景v一个人能够在任何地方、任何时候和任何一一个人能够在任何地方、任何时候和任何一个人进行任何形式的通信。个人进行任何形式的通信。v美国科学家指出，到美国科学家指出，到2010年，信息技术的应年，信息技术的应用范围将涉及用范围将涉及90%的劳动。的劳动。二、主要通信方式二、主要通信方式2012/2/10381 1、通信线路的工作方式、通信线路的工作方式v单工传输单工传输(simplex transmission)v全双工传输全双工传输(duplex transmission)v半双工传输半双工传输(half-duplex transmission)2012/2/10392 2、串行传输和并行传输、串行传输和并行传输v串行传输串行传输(serial transmission)数据流以串行方式逐位地在一条信道上传输。数据流以串行方式逐位地在一条信道上传输。串行传输具有易于实现，在长距离连接中可靠性高等优点。适合远距串行传输具有易于实现，在长距离连接中可靠性高等优点。适合远距离的数据通信，但需要在收发双方采取同步措施。离的数据通信，但需要在收发双方采取同步措施。v并行传输并行传输(parallel transmission)数据以成组的方式在两条以上的并行通道上同时传输。可以同时传输数据以成组的方式在两条以上的并行通道上同时传输。可以同时传输一组数据位，每个数据位使用单独的一条导线。一组数据位，每个数据位使用单独的一条导线。v例如：采用例如：采用8条导线并行传输一个字节的条导线并行传输一个字节的8个数据位，另外用一条个数据位，另外用一条“选通选通”线通知接收者接收该字节，接收方可对并行通道上各条导线的数据位线通知接收者接收该字节，接收方可对并行通道上各条导线的数据位信号并行取样。信号并行取样。v区别：区别：串行传输和并行传输的区别在于组成一个字符或字节的各数据位是依串行传输和并行传输的区别在于组成一个字符或字节的各数据位是依顺序逐位传输还是同时并行地传输。顺序逐位传输还是同时并行地传输。2012/2/10401）同步）同步 v同步包含了两个方面的要求：同步包含了两个方面的要求：接收方基准时钟接收方基准时钟起始位置起始位置必须和收到的位串的起必须和收到的位串的起始位置对准始位置对准,即即帧同步、字符同步帧同步、字符同步；接收方基准时钟要和位串接收方基准时钟要和位串每一位每一位对准对准,即位同步即位同步。v实现帧同步和字符同步的方法：实现帧同步和字符同步的方法：一般是在帧和字符前后增加一般是在帧和字符前后增加标志字符和标志位标志字符和标志位。v实现位同步有两种方法：实现位同步有两种方法：外同步外同步（时钟信号线、数据传输线）（时钟信号线、数据传输线）;内同步内同步（时钟和数据一起编码）。（时钟和数据一起编码）。3 3、同步传输与异步传输、同步传输与异步传输2012/2/10412）异步传输异步传输(asynchronous transmission)通信双方使用独立的定位时钟通信双方使用独立的定位时钟,但要事先约定好但要事先约定好同同样的传输速率样的传输速率,以便进行以便进行位同步位同步；以字符为单位进行数据传输以字符为单位进行数据传输,每一个字符前后各加每一个字符前后各加一个一个起始位起始位和一个和一个停止位停止位,以便实现以便实现字符同步字符同步；异步传输速率异步传输速率常有：常有：300、600、1 200、2 400、3 600、9 600和和19 200 b/s；RS-232C接口接口,使用异步传输方式。使用异步传输方式。2012/2/1042异步传输异步传输 的字符格式的字符格式起始位起始位“0”,1比特：比特：标志着字符的开始标志着字符的开始,引起接引起接收方的注意收方的注意,准备接收后面的有效字符；准备接收后面的有效字符；停止位停止位“1”,12比特：比特：标志着传送字符的结束标志着传送字符的结束,使接收方有一个缓冲处理的时间；使接收方有一个缓冲处理的时间；Bit1Bit7是是7比特的字符：比特的字符：有有5、6、7及及8比特；比特；奇偶校验位奇偶校验位Bp:易于实现易于实现,编码效率高编码效率高,但只能检测但只能检测出奇数个错而不能检测出偶数个错。出奇数个错而不能检测出偶数个错。起始位起始位Bit1Bit1 Bit2Bit2Bit3Bit3Bit4Bit4Bit5Bit5Bit6Bit6Bit7Bit7BpBp停止位停止位2012/2/10433.同步传输同步传输(synchronous transmission)：所有设备都使用一个共同的时钟所有设备都使用一个共同的时钟v所有传输的数据位都和这个时钟信号同步，即传输的每个数据所有传输的数据位都和这个时钟信号同步，即传输的每个数据位只在时钟信号跳变位只在时钟信号跳变(上升或者下降沿上升或者下降沿)之后的一个规定的时间之后的一个规定的时间内有效。内有效。v接收方利用时钟跳变来决定什么时候读取一个输入的数据位接收方利用时钟跳变来决定什么时候读取一个输入的数据位数据不是以字符而是数据不是以字符而是以帧以帧(frame)为单位为单位进行传送；进行传送；帧同步帧同步：帧定界符帧定界符；位同步位同步：通信双方使用：通信双方使用同一时钟同一时钟发送与接收；发送与接收；适用于适用于快速的和较大规模快速的和较大规模的信息传输，的信息传输，以太网以太网中应用；中应用；wujing现代通信原理第一章 绪论44wujing现代通信原理第一章 绪论45通信种类通信种类v通信的种类可有多种划分的形式，如从通信内容上、通信的种类可有多种划分的形式，如从通信内容上、传输信号的性质上、信道上等进行划分。传输信号的性质上、信道上等进行划分。从通信内容上可有：语音通信(电话)图象通信 多媒体通信从传输信号形式有：模拟信号通信 数字信号通信从信道划分从信道划分 还有其它一些分类方法，如窄带通信和宽带通信之分。语言、低速数据属窄带通信，而图像、多媒体、高速数据属宽带通信。wujing现代通信原理第一章 绪论461.电缆通信v同轴电缆、双绞线传输v有线通信wujing现代通信原理第一章 绪论47双绞线双绞线v一对绝缘的铜导线扭绞在一起组成的物理通信链路一对绝缘的铜导线扭绞在一起组成的物理通信链路v通过扭绞减少线间的低频干扰，扭绞越紧密抗干扰性能越好通过扭绞减少线间的低频干扰，扭绞越紧密抗干扰性能越好v非屏蔽双绞线（非屏蔽双绞线（UTP)和屏蔽双绞线和屏蔽双绞线(STP)v双绞线级别双绞线级别1类类：带宽：带宽1，传输距离，传输距离24公里，普通电话线公里，普通电话线3类类UTP（UTP CAT3)：10M以太网、普通电话线、以太网、普通电话线、ISDN、ADSL5类类UTP（UTP CAT5）：）：10M/100M局域网局域网增强增强5类：类：1000 M局域网局域网v特点：特点：便宜、便于安装便宜、便于安装抗干扰能力差，频率升高串音增加抗干扰能力差，频率升高串音增加复用度不高复用度不高wujing现代通信原理第一章 绪论48同轴电缆同轴电缆v由内、外导体和中间绝缘层组成一种同轴结构由内、外导体和中间绝缘层组成一种同轴结构v带宽：带宽：500750MHz外部保护套外部保护套外导体外导体绝缘层绝缘层内导体内导体v特点：特点：抗干扰能力强，适合高频传输成本高、不易安装埋设wujing现代通信原理第一章 绪论494.4.光纤通信光纤通信v有线通信有线通信v以光导纤维作为传输介质，以光波作为载波以光导纤维作为传输介质，以光波作为载波的通信方式的通信方式光纤之父？光纤之父？原香港中文大学校长高锟教授在1966年发表的一篇题为“光频率的介质纤维表面波导”的论文，提出以一条比头发丝还要细的光纤代替体积庞大的千百万条铜线，用以传送容量几近无限的信息传送，当时被外界笑称为“痴人说梦”，但高锟教授的理论于九十年代被广泛利用，造就了今天互联网的大发展，被誉为“光纤之父”。2009年获得诺贝尔物理学奖。wujing现代通信原理第一章 绪论50光纤光纤 (Fiber)v由折射率不同的两种玻璃介质纤维构成。由折射率不同的两种玻璃介质纤维构成。？外套外套包层纤芯wujing现代通信原理第一章 绪论51Figure 7-16光纤类型光纤类型 wujing现代通信原理第一章 绪论52Multimode Step-IndexFigure 7-17wujing现代通信原理第一章 绪论53Multimode Graded-IndexFigure 7-18wujing现代通信原理第一章 绪论54Single ModeFigure 7-19wujing现代通信原理第一章 绪论55光纤的带宽光纤的带宽1005010510.50.10.050.010.81.01.21.41.61.8Wavelength(m)Loss(dB/km)Infrared absorptionRayleigh scatteringwujing现代通信原理第一章 绪论56SC Connector FC/PC ConnectorFC/APC and SC/APC Connectors ESCON+Connector and ESCON-ST Adapter wujing现代通信原理第一章 绪论57光光 缆缆wujing现代通信原理第一章 绪论58光纤性能光纤性能v光纤直径光纤直径2125umv传输容量大传输容量大10G以上以上v传输距离远传输距离远100KMv光波：光波：850nm、1300nm、1500nmv发光二极管发光二极管LED、激光、激光ILDwujing现代通信原理第一章 绪论59光纤优点光纤优点v容量大容量大:光纤能传输的带宽很宽，估计可以达到数万光纤能传输的带宽很宽，估计可以达到数万GHZ以上。以上。目前实验系统已达到目前实验系统已达到 40Tb/s/100kmv损耗小。损耗小。光纤的衰减系数比同轴电缆衰减系数要低约光纤的衰减系数比同轴电缆衰减系数要低约23-50倍倍v同轴电缆在最高使用频率下的衰减系数约为11.5dB/km，vG652单模光纤在1310nm、1550nm波长下实际的衰减系数值分别为0.36-0.5dB/km和0.23-0.35 dB/km，v防电磁干扰能力强防电磁干扰能力强v光纤成本逐步下降，而铜缆成本却逐年上升。光纤成本逐步下降，而铜缆成本却逐年上升。v体积小、重量轻体积小、重量轻wujing现代通信原理第一章 绪论60无线通信无线通信v利用电磁波在空间的传播来实现通信利用电磁波在空间的传播来实现通信v用于通信的电磁波频率通常较高用于通信的电磁波频率通常较高接收机天线与电磁波波长的关系？接收机天线与电磁波波长的关系？v传输方式传输方式地波传输地波传输天波传输天波传输视距传输视距传输散射传输散射传输wujing现代通信原理第一章 绪论6110210410610810101012101410161018102010221024Frequency(Hz)Wavelength(meters)1061041021010-210-410-610-810-1010-1210-14power&telephonebroadcastradiomicrowaveradioinfrared lightvisible lightultraviolet lightx raysgamma raysFigure 3.35电磁波频谱的划分电磁波频谱的划分wujing现代通信原理第一章 绪论62自由空间电波传播自由空间电波传播电磁波频谱电磁波频谱无线电的频率与波长满足以下关系:其中，是无线电的波长f 是无线电的频率c 是光速，c=3108 m/s例：GSM系统使用900 MHz频段，其波长是：3108 /900106=0.33m。wujing现代通信原理第一章 绪论63自由空间电波传播自由空间电波传播无线电波的传播方式无线电波的传播方式无线电波的传播方式主要有以下几种形式:是直达波，又称视距传播(Line of Sight,LOS)是地面反射波是地表面波是经大气层反射的天波移动通信系统大都采用视距传播方式。wujing现代通信原理第一章 绪论643.微波通信v载波在微波波段的通信载波在微波波段的通信v频段：频段：300MHz300GHz，波长在毫米范围，波长在毫米范围v微波信号在空间沿直线传播，只能在视距范围内实微波信号在空间沿直线传播，只能在视距范围内实现点对点通信现点对点通信v中继距离中继距离80kmv应用：应用：专用网络专用网络无线接入无线接入蜂窝移动通信系统蜂窝移动通信系统卫星通信系统卫星通信系统wujing现代通信原理第一章 绪论65wujing现代通信原理第一章 绪论664.4.卫星通信卫星通信v本质上是一种微波通信本质上是一种微波通信无线通信无线通信v以卫星为中继站以卫星为中继站v传输距离远、覆盖范围广、传输稳定可靠、传输容传输距离远、覆盖范围广、传输稳定可靠、传输容量大量大v技术要求高、一次性投入大技术要求高、一次性投入大v同步地球轨道卫星同步地球轨道卫星(GEO-Geosynchronous Earth Orbiting satellites)位于近赤道的轨道上，高度位于近赤道的轨道上，高度35858公里公里最少三颗卫星可实现全球通信最少三颗卫星可实现全球通信wujing现代通信原理第一章 绪论67MEO不同轨道的卫星不同轨道的卫星wujing现代通信原理第一章 绪论68三、通信系统一般概念三、通信系统一般概念一、消息、信息、信号一、消息、信息、信号v消息（消息（MESSAGE）：）：通信系统传输的对象。随机的、无法预知的。是信通信系统传输的对象。随机的、无法预知的。是信息的载体，信号的内容。息的载体，信号的内容。连续消息连续消息/离散消息离散消息v信息（信息（INFORMATION）：）：是消息的有效内容。抽象的、本质的。是消息的有效内容。抽象的、本质的。v信号（信号（SINGNAL）：）：消息的载体形式。消息的载体形式。模拟信号模拟信号/数字信号数字信号wujing现代通信原理第一章 绪论70如：语音、图如：语音、图像、音乐等像、音乐等如：如：温度、音乐温度、音乐如：文字、如：文字、消息是信息的物理表现形式消息是信息的物理表现形式信息是消息的内涵信息是消息的内涵信号是消息的载体信号是消息的载体wujing现代通信原理第一章 绪论71v通信的基本目的是由信源向信宿传送消息。通信的基本目的是由信源向信宿传送消息。v通信的最基本要求是迅速和可靠。通信的最基本要求是迅速和可靠。1 1、通信模型、通信模型wujing现代通信原理第一章 绪论72信信源源。顾名思义，指信息产生的源头，可以是人或设备。其发出的信息也可以是多种多样的，如语音、文字、图像、数据等。这些信息可以是离散的，也可以是连续的。wujing现代通信原理第一章 绪论73 发发送送器器。种类及其功能多样化，如编码、调制、放大、滤波、发射等。发送器含有与传输线路匹配的接口，其基本作用是将信源发出的信息转换成便于传输的某种信号。模拟与数字通信系统两者的发送器功能有很大差异。wujing现代通信原理第一章 绪论74 信信道道。即信息传输通道，也是传递物质信号的媒介。信道可以是明线、电缆、波导、光纤、无线电波等。wujing现代通信原理第一章 绪论75信道信道v狭义信道狭义信道信号传输媒介信号传输媒介电缆电缆光纤光纤微波微波v广义信道广义信道为了便于通信系统性能分析，将收发设备之间的为了便于通信系统性能分析，将收发设备之间的媒介和设备都定义为信道。媒介和设备都定义为信道。v调制信道v编码信道wujing现代通信原理第一章 绪论76信道模型信道模型调制器发转换器媒介收转换器解调器调制信道编码信道编码器译码器时变线性网络调制信道编码信道0101P(0/0)P(1/1)P(1/0)P(0/1)发送端接收端wujing现代通信原理第一章 绪论77信道特性对信号传输的影响信道特性对信号传输的影响v恒参信道恒参信道/随参信道随参信道恒参信道：信道的传输特性恒定或缓慢变化恒参信道：信道的传输特性恒定或缓慢变化随参信道：信道的传输特性随时间不断变化随参信道：信道的传输特性随时间不断变化v恒参信道对信号传输的影响恒参信道对信号传输的影响幅频特性幅频特性相频特性相频特性v恒参信道对信号传输的影响恒参信道对信号传输的影响信号的衰减随时间变化信号的衰减随时间变化传输的延时随时间而变化传输的延时随时间而变化多径传播多径传播wujing现代通信原理第一章 绪论78 噪噪声声源源。是整个系统噪声与干扰的总折合，用以表征信息在信道中传输时遭受的干扰情况。在任何通信系统中，干扰的性质与强弱都是影响系统性能的重要因素。wujing现代通信原理第一章 绪论79信道中的加性噪声信道中的加性噪声v以相加的方式对信号进行干扰的噪声以相加的方式对信号进行干扰的噪声v按来源分类按来源分类人为噪声：人为活动产生的噪声，如其他电台、电火花、开关通断人为噪声：人为活动产生的噪声，如其他电台、电火花、开关通断自然噪声：自然界存在的各种电磁波，如闪电、大气噪声自然噪声：自然界存在的各种电磁波，如闪电、大气噪声内部噪声：系统设备内部产生的各种噪声，如热噪声内部噪声：系统设备内部产生的各种噪声，如热噪声v按性质分类按性质分类窄带噪声：频率范围较窄的连续波噪声窄带噪声：频率范围较窄的连续波噪声脉冲噪声：突发性、大幅度干扰脉冲噪声：突发性、大幅度干扰起伏噪声：以热噪声、散粒噪声和宇宙噪声为代表的随机噪声，在时起伏噪声：以热噪声、散粒噪声和宇宙噪声为代表的随机噪声，在时域、频域内都普遍存在，是影响通信质量的主要因素之一。域、频域内都普遍存在，是影响通信质量的主要因素之一