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通信原理第一章绪论.pptx
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1、通信原理第一章绪论如何学好通信原理课|通信原理课程简介通信原理课程简介|通信原理课程得必修内容通信原理课程得必修内容|通信原理课程得特点通信原理课程得特点|通信原理课程得学习建议通信原理课程得学习建议通信原理课程简介|一、在专业课程体系中得地位一、在专业课程体系中得地位|通信原理课程就是高等学校电子信息与通信工程类专业学生必修必修得一门专业基础课程得一门专业基础课程,课程所包含得内容就是通信工程专业及电子信息类专业本科生得知识结构中必须具知识结构中必须具备得重要得组成部分备得重要得组成部分,就是通信工程、电子信息工程、应用电子等专业最最重要得核心与标志性课程重要得核心与标志性课程。通信原理课程
2、简介|二、与其她专业课程得关系二、与其她专业课程得关系|先修课程:高等数学、电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、信号与系统、概率论等;|后续课程:光纤通信技术、计算机通信与网络、交换技术、移动通信、专业方向实习、毕业实习设计等通信原理课程简介|三、课程得目标三、课程得目标|课程得主要内容就是以信号转换和信息传输得过程为主线,介绍通信系统得基本组成与工作原理、系统主要性能指标及通信信号和通信系统得基本分析方法。课程得教学沿着从模拟通信到数字通信得主线,主要学习各种调制方式和编码方式,把系统“有效性”和“可靠性”贯穿始终。课程目标就是使学生掌握通信系统得基本组成、理论原理、实现方法和系统性能,能
3、够在后续课程得学习、今后进一步得专业深造和从事通信、电子工程技术工作打下坚实得基础。课程内容|一、通信得基本概念一、通信得基本概念|二、模拟通信系统二、模拟通信系统|三、模拟信号数字化三、模拟信号数字化|四、数字基带通信系统四、数字基带通信系统|五、数字频带通信系统五、数字频带通信系统|六、数字复用复接技术六、数字复用复接技术|七、同步技术原理七、同步技术原理|八、差错控制技术与保密通信八、差错控制技术与保密通信|九、计算机通信网与军事通信九、计算机通信网与军事通信|十、微波接力通信与卫星通信十、微波接力通信与卫星通信|十一、蜂窝移动通信系统十一、蜂窝移动通信系统|十二、光纤通信及其网络十二、
4、光纤通信及其网络|十三、光纤无线通信系统十三、光纤无线通信系统(RoF)(选选)课程得特点|一、理论性强|课程中有很多得数学推导、分析,而且多半要从时间域和频率域两个角度进行分析讨论。|二、系统性强|她就是在通信系统得角度来分析和研究问题,而不像模拟电路、数字电路、电路等课程只关注于局部问题,通信原理关注得就是点对点得通信系统得问题。绪论部分就就是引导读者从系统得角度进行课程得学习和研究。|三、物理性强|通信系统中得原理和物理量都有明确得物理意义。学习建议|一、课前预习预习、课后及明复习复习;|二、听课时课堂上先听主干和大概,细节课后及时补课;|三、多动脑、多问、多讨论;|四、做一定量得习题、
5、独立完成必要得独立完成必要得习题习题;|五、很多章节既独立又相连,不要因为某章内容没懂而放弃,可以先跳过去学好其她章再回过头来补课。|六、重视实验重视实验,进行实验,可以加深对系统得整体把握和理解,可以提高学习课程得兴趣和增强课程得工程性。|七、采取类比学习法采取类比学习法,课程中得内容平行可对照得系统和原理多,对比学习,加深理解,提高效率,。大家有疑问的,可以询问和交流大家有疑问的,可以询问和交流可以互相讨论下,但要小声点可以互相讨论下,但要小声点可以互相讨论下,但要小声点可以互相讨论下,但要小声点第第1章章 绪论绪论1、1 通信得基本概念通信得基本概念 1、2 通信系统得组成通信系统得组成
6、1、3 通信系统得分类与通信方通信系统得分类与通信方式式 1、4 信息及其度量信息及其度量 1、5 通信系统得主要性能指标通信系统得主要性能指标 讲一讲发生在您身边有趣得通讯故事?讲一讲发生在您身边有趣得通讯故事?故事一故事一、故事二故事二表情、动作、语言、文字、烽火台、金鼓、表情、动作、语言、文字、烽火台、金鼓、旌旌旗、航行用得旗、航行用得信号灯、电话、电报、鸽子、手机、书信、邮件、信号灯、电话、电报、鸽子、手机、书信、邮件、QQ思考思考1:1:您知道有哪些通讯方式?至少说出五种。您知道有哪些通讯方式?至少说出五种。FM、AM、SW、USW、MW、LW就是什么意思?就是什么意思?调频、调幅、
7、短波、超短波、中波、长波调频、调幅、短波、超短波、中波、长波GSM、CDMA、PHS、WCDMA、CDMA2000 、TD-SCDMA、OFDM就是什么意思?就是什么意思?移动通信全球系统、码分多址、个人手持式电话系统、移动通信全球系统、码分多址、个人手持式电话系统、宽带分宽带分码多工存取、第三代码多工存取、第三代CDMA、时分同步得码分多址技术、正交、时分同步得码分多址技术、正交多频分复用技术多频分复用技术(4G)思考思考2:2:知道下面这些字母代表什么意思?知道下面这些字母代表什么意思?旧时通信得形式旧时通信得形式飞飞鸽鸽传传书书1、1 通信得基本概念通信得基本概念 人力通信人力通信烽烽火
8、火告告急急海海军军旗旗语语交交通通信信号号灯灯漂漂流流瓶瓶古代信息传递方式得特点古代信息传递方式得特点:速度慢。不精确,甚至错误。哪知瓶子在海上足足漂了哪知瓶子在海上足足漂了359年年,到到1852年才被年才被人发现。人发现。当时有个叫菲迪皮茨得士兵当时有个叫菲迪皮茨得士兵,从马拉松平原出发从马拉松平原出发,一刻不停得跑了一刻不停得跑了40多千米多千米各路诸侯看到烽火各路诸侯看到烽火,以为有敌人入侵以为有敌人入侵,火速率火速率兵出击。兵出击。然而诸侯们望见熊熊燃起得烽烟然而诸侯们望见熊熊燃起得烽烟,却以为却以为就是周幽王故伎重演就是周幽王故伎重演,个个按兵不动。个个按兵不动。现代社会由于科技得
9、飞速发展,信息传递得方式多种多样,如电话、电报传真、手机短信、电视、网络现代社会传递信息有:快速投递,快报,广告,发邮件,发短信,打电话,发传真,视频会议,卫星定位。无线广播无线广播移移动动通通信信移动电视移动电视电视广播电视广播雷达雷达卫星广播卫星广播现代通信得形式现代通信得形式电信发明史(Telemunication)1837年:莫尔斯发明有线电报1876年:贝尔发明有线电话 1918年:调幅无线电广播、超外差接收机问世1936年:商业电视广播开播 中国得神舟飞船、天宫二号 本课程中,“通信”这一术语主要就是指“电通信”在电通信系统中,消息得传递就是通过电信号来实现得。所所谓谓通通信信,就
10、就就就是是信信息息得得传传递递。传传递递就就是是一一种种信信息息传传输输得过程或方式。得过程或方式。消消息息包包括括话话音音、文文字字、数数据据、图图片片、视视频频等等。信信息息就就是是消消息息中中得得有有用用内内容容。消消息息中中包包含含信信息息,就就是是信信息息得得载载体体。得到消息得到消息,从而获得信息。从而获得信息。(拓展思考题拓展思考题:信息、消息、信号之间有什么关系?信息、消息、信号之间有什么关系?)现现代代通通信信所所研研究究得得主主要要问问题题概概括括地地说说就就就就是是如如何何把把信信息息大大量量地地、快快速速地地、准准确确地地、广广泛泛地地、方方便便地地、经经济济地地、安全
11、地从信源通过传输介质传送到信宿。安全地从信源通过传输介质传送到信宿。通通信信原原理理就就就就是是介介绍绍支支撑撑各各种种通通信信技技术术得得基基本本概概念念和和数学理论基础。数学理论基础。1、2 通信系统得组成通信系统得组成一、一、通信系统一般模型通信系统一般模型用用于于进进行行通通信信得得设设备备硬硬件件、软软件件和和传传输输介介质质得得集集合合叫做通信系统。叫做通信系统。过过去去对对通通信信系系统统得得定定义义没没有有软软件件部部分分,但但随随着着计计算算机机进进入入通通信信系系统统,通通信信软软件件就就成成为为组组成成通通信信系系统统得得基基本本要要素素,因此在定义中加入软件这一模块。因
12、此在定义中加入软件这一模块。从从硬硬件件上上看看,通通信信系系统统主主要要由由信信源源、发发送送设设备备、信信道道、接接收收设设备备、信信宿宿(受受信信者者)五五部部分分组组成成。干干扰扰可可以以理理解解为为就就是是通通信信系系统统得得一一部部分分,因因为为在在实实际际应应用用中中,一一个个通通信信系系统无法彻底消除干扰。统无法彻底消除干扰。1、2 通信系统得组成通信系统得组成1、2、1 通信系统得一般模型信息源(简称信源):把各种消息转换成原始电信号,如麦克风。信源可分为模拟信源和数字信源。发送设备:产生适合于在信道中传输得信号。信道:将来自发送设备得信号传送到接收端得物理媒质。分为有线信道
13、和无线信道两大类。噪声源:集中表示分布于通信系统中各处得噪声。接收设备:从受到减损得接收信号中正确恢复出原始电信号。受信者(信宿):把原始电信号还原成相应得消息,如扬声器等。自由空间得信道不能直接传输基带信号自由空间得信道不能直接传输基带信号,需要进行调制需要进行调制,调制后得信调制后得信号称为已调信号。号称为已调信号。已调信号得特点已调信号得特点:一就是携带有信号一就是携带有信号;二就是适应在信道中传输。已二就是适应在信道中传输。已调信号又称为带通信号。调信号又称为带通信号。通信系统实例示意图1、2、2 模拟通信系统模型和数字通信系统模型一、模拟信号和数字信号模拟信号:代表消息得信号参量取值
14、连续,例如麦克风输出电压:(a)话音信号 (b)抽样信号图1-2 模拟信号数字信号:代表消息得信号参量取值为有限个,例如电报信号、计算机输入输出信号:通常,按照信道中传输得就是模拟信号还就是数字信号,相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。(a)二进制信号 (b)2PSK信号图1-3 数字信号二、模拟通信系统和数字通信系统二、模拟通信系统和数字通信系统 根根据据信信道道传传输输信信号号种种类类得得不不同同,通通信信系系统统可可分分为为两两大大类类:模拟通信系统和数字通信系统。模拟通信系统和数字通信系统。模模拟拟信信号号就就是是一一系系列列连连续续变变化化得得电电磁磁波波或或电电压压信信
15、号号,这这些些信信号号直直接接与与消消息息相相对对应应,如如亮亮度度连连续续变变化化得得电电视视图图像像。模模拟信号在时间上不一定连续。拟信号在时间上不一定连续。数数字字信信号号就就是是一一系系列列断断续续变变化化得得电电压压脉脉冲冲或或光光脉脉冲冲,具具有有限个取值有有限个取值,如电报。如电报。信信道道中中传传输输模模拟拟信信号号得得系系统统称称为为模模拟拟通通信信系系统统,如如电电话话、广播和电视系统。广播和电视系统。信信道道中中传传输输数数字字信信号号得得系系统统称称为为数数字字通通信信系系统统,比比如如数数字电话通信系统。字电话通信系统。数字通信系统与模拟通信系统比较数字通信系统与模拟
16、通信系统比较,主要区别就是多了主要区别就是多了信源编码信源编码(解码解码)和信道编码和信道编码(解码解码)功能模块。功能模块。信源编码完成得就是将模拟信息信源编码完成得就是将模拟信息(模拟信号模拟信号)转换成数转换成数字信号得功能。信源编码得另一个作用就是提高信息传输字信号得功能。信源编码得另一个作用就是提高信息传输得有效性得有效性,即通过数据压缩得方法减少码元数目即通过数据压缩得方法减少码元数目,并降低码并降低码元速率。元速率。(信源解码功能相反信源解码功能相反)信道编码就是将信源编码输出得数字信号变成适合于信道编码就是将信源编码输出得数字信号变成适合于信道传输得码型信道传输得码型(信道解码
17、功能相反信道解码功能相反),增强数字信号得抗干增强数字信号得抗干扰能力扰能力,提高传输得可靠性。提高传输得可靠性。数字通信系统还包括数字调制和数字解调以及同步等。数字通信系统还包括数字调制和数字解调以及同步等。模拟通信系统模型模拟通信系统就是利用模拟信号来传递信息得通信系统:两种变换:模拟消息 原始电信号(基带信号)基带信号 已调信号(带通信号)图1-4 模拟通信系统模型数字通信系统模型数字通信系统就是利用数字信号来传递信息得通信系统 信源编码与译码目得:数据压缩、完成模/数转换 信道编码与译码目得:增强抗干扰能力,即差错控制数字调制与解调目得:形成适合在信道中传输得带通信号 同步目得:使收发
18、两端得信号在时间上保持步调一致 图1-5 数字通信系统模型三、数字通信得特点三、数字通信得特点 1、抗干扰能力强、抗干扰能力强数数字字信信号号得得取取值值个个数数有有限限(大大多多数数情情况况只只有有0和和1两两个个值值),因因此此在在传传输输过过程程中中不不太太关关心心信信号号得得绝绝对对值值,只只注注意意相相对值。对值。比比如如设设高高电电平平5V为为1,低低电电平平0V为为0,在在传传输输时时受受噪噪声声影影响响,5V变变成成8V,而而我我们们只只要要看看到到大大于于5V得得值值认认为为就就是是5V就就行行了了。一一般般可可以以将将大大于于2、5v得得信信号号都都判判为为1,小小于于2、
19、5v都判为都判为0。如如果果0V受受干干扰扰也也可可能能变变成成8V,以以致致于于把把数数据据0误误认认为为数数据据1。但但经经过过信信道道编编码码后后,数数据据0不不就就是是用用简简单单得得低低电电平平表示表示,因此因此,这种误码出现得可能性很小。这种误码出现得可能性很小。2、传输中继器可再生信号、传输中继器可再生信号,消除噪声积累消除噪声积累比比如如一一个个中中继继器器收收到到一一个个受受干干扰扰而而变变成成8V得得信信号号,若若就就是是模模拟拟通通信信,中中继继器器就就会会原原封封不不动动地地把把这这个个8V信信号号放放大大后后送送往往下下一一级级,下下一一级级接接着着放放大大再再往往下
20、下送送,这这样样一一级级一一级级下去下去,噪声被不断地放大噪声被不断地放大,形成噪声积累直到通信终端。形成噪声积累直到通信终端。如如果果就就是是数数字字通通信信,第第一一个个收收到到这这个个8V信信号号得得中中继继器器先先认认为为该该信信号号为为一一高高电电平平信信号号,然然后后并并不不将将该该信信号号往往下下传传,而而就就是是重重新新生生成成一一个个标标准准高高电电平平信信号号(比比如如为为5V)传传往往下下一一级级,这这样样,噪噪声声就就不不会会像像模模拟拟通通信信那那样样被被一一级级一一级级地地放放大大,而就是被中继器而就是被中继器“隔离隔离”,从而消除了噪声积累。从而消除了噪声积累。3
21、、便于进行信号加工与处理、便于进行信号加工与处理由由于于信信号号可可以以储储存存,因因此此可可以以像像处处理理照照片片一一样样对对信信号号随随意意加工处理加工处理(在技术允许得范围内在技术允许得范围内)。4、传输中出现得差错、传输中出现得差错(误码误码)可以设法控制可以设法控制,提高了传输质量提高了传输质量5、数字信息易于加密且保密性强。、数字信息易于加密且保密性强。6、能够传输话音、电视、数据等多种信息、能够传输话音、电视、数据等多种信息,增加了通信系统增加了通信系统得灵活性和通用性。得灵活性和通用性。数数字字通通信信得得许许多多长长处处就就是是以以增增加加信信号号带带宽宽为为代代价价得得。
22、比比如如,一一路路模模拟拟电电话话信信号号得得带带宽宽为为4kHz,而而一一路路数数字字电电话话信信号号一一般般为为64kHz得得带带宽宽,这这说说明明数数字字通通信信得得频频带带利利用用率率低低。这这一一缺缺点点在在在在系系统统频频带带紧紧张张场场合合很很突突出出,但但目目前前在在微微波波通通信信、光光通通信信场合场合,数字通信这些弱点被弱化数字通信这些弱点被弱化,数字通信几乎成了唯一选择。数字通信几乎成了唯一选择。1、3 通信系统分类与通信方式通信系统分类与通信方式 一、通信系统得分类一、通信系统得分类 1、按传输介质分类、按传输介质分类 分为无线通信系统与有线通信系统。分为无线通信系统与
23、有线通信系统。利利用用无无线线电电波波、红红外外线线、激激光光等等进进行行通通信信得得系系统统统统称称为为无无线线通通信信系系统统。广广播播系系统统、移移动动电电话话系系统统、传传呼呼通通信系统、电视系统等都就是无线通信系统。信系统、电视系统等都就是无线通信系统。用用导导线线(包包括括电电缆缆、光光缆缆和和波波导导等等)作作为为介介质质得得通通信信系系统统为为有有线线通通信信系系统统,如如市市话话系系统统、闭闭路路电电视视系系统统、普普通通得计算机局域网等。得计算机局域网等。单单纯纯得得有有线线或或无无线线通通信信系系统统越越来来越越少少,实实际际通通信信系系统统常常常常就就是是无无线线与与有
24、有线线相相结结合合。当当代代得得无无线线通通信信、有有线线通通信和计算机网络三者得关系密不可分。信和计算机网络三者得关系密不可分。通通 信信 系系 统统有线通信有线通信有线通信有线通信系统系统有线载波通信有线载波通信有线载波通信有线载波通信光通信光通信光通信光通信架架架架空空空空明明明明线线线线对对称称电电缆缆同同轴轴电电缆缆空空间间光光通通信信光光纤纤通通信信无线通信系统无线通信系统微微微微波波波波中中中中继继继继通通通通信信信信卫卫卫卫星星星星通通通通信信信信移移移移动动动动通通通通信信信信微微微微波波波波散散散散射射射射通通通通信信信信流流流流星星星星余余余余迹迹迹迹通通通通信信信信2、
25、按调制方式分类按调制方式分类 按调制与否按调制与否,可分为基带通信系统和调制通信系统。可分为基带通信系统和调制通信系统。基基带带通通信信系系统统,传传输输得得就就是是基基带带信信号号(指指没没有有经经过过任任何何调调制制处理得信号处理得信号)。调制通信系统调制通信系统,传输得就是调制后得信号。传输得就是调制后得信号。3、按通信业务分类按通信业务分类按按传传送送信信息息得得物物理理特特征征分分为为电电话话通通信信系系统统、电电报报通通信信系系统、广播通信系统、电视通信系统、数据通信系统等。统、广播通信系统、电视通信系统、数据通信系统等。4、按工作波段分按工作波段分按按使使用用波波长长可可分分为为
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