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1、現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,第1章 通信基礎(chǔ)知識,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,主要內(nèi)容,1.1 通信的基本概念 1.2 模擬信號數(shù)字化 1.3 信號的基帶傳輸 1.4 模擬調(diào)制與解調(diào) 1.5 數(shù)字調(diào)制與解調(diào) 1.6 復(fù)用技術(shù),現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,1.1 通信的基本概念,人們在相隔較遠的地方，如何進行信息交換呢？ 人類是通過嘴巴、耳朵、眼睛等與對方進行信息交換的 。 通信的基本任務(wù)：是解決兩地之間消息的傳遞和交換。例如，將地點A的信息傳輸?shù)降攸cB，或者將地點A和地點B的信息雙向傳輸。,A,B,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,實現(xiàn)通信的方式: 古代人們曾利用信物、烽火、金鼓、旗語等作為通信工具傳遞信息 。 現(xiàn)代人們利
2、用電話、傳真、電視、國際互聯(lián)網(wǎng)等進行信息傳遞和交換。 現(xiàn)代通信是電通信方式： 利用電信號攜帶所要傳遞的信息，然后經(jīng)過各種信道進行傳輸，達到通信的目的。由于電通信幾乎能在任意的通信距離上實現(xiàn)迅速而又準確的傳遞，因而獲得了飛速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,1.1.1 信號,信息要用某種物理方式表達出來，通常可以用聲音、圖像、文字、符號等來表達。 信號的 定義：是信息的載體，是信息的表現(xiàn)形式。一般講的信號是指電信號，它的表達形式可以是電壓、電流或電場等 信號的描述：可以有兩種方法，即時域法和頻域法。,天氣預(yù)報 “明天是晴天”,字幕“明天是晴天” 文字,播音員說“明天是晴天” 語言, 圖
3、形,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,時域法：信號的電量（電壓或電流等）隨時間變化的情況，可以用觀察波形的方法進行。例如，聲音信號與時間t的關(guān)系可用一維函數(shù)f (t)來描述，如圖（a）所示。 頻域法：信號的電量在頻域中的分布情況，可用頻譜分析儀觀察信號的頻譜，語音信號的頻率范圍大約為2020000Hz，如圖（b）所示。,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,電信號的分類 以頻率劃分，可分為基帶信號和頻帶信號。 以信號參數(shù)的狀態(tài)劃分，可以分為模擬信號和數(shù)字信號。,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,1.基帶信號與頻帶信號 基帶信號是指含有低頻成份甚至直流成份的信號，通常原始信號都是基帶信號。 例如:話音信號是一種典型的基帶信號，它是由人
4、的聲音經(jīng)過話筒轉(zhuǎn)換而成的。 頻帶信號的中心頻率較高，而帶寬相對中心頻率很窄，因此適合于在信道中傳輸。 例如:調(diào)頻廣播電臺的FM88.5MHz就是一個頻帶信號，它是將話音信號調(diào)制到88.5MHz的中心頻率上，然后進行發(fā)射。如果接收機的頻率與電臺的頻率相同，就能夠接收到所發(fā)射的信號。,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,在檢波電路中的應(yīng)用（無線通信）,用音頻信號去控制高頻信號的幅值,音頻信號,高頻信號,載波信號,調(diào)制的過程,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,檢波的過程,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,2.模擬信號與數(shù)字信號 模擬信號是指電信號參量的取值隨時間連續(xù)變化的信號。因此，模擬信號也叫連續(xù)信號。 常見的模擬信號有語音信號、圖像
5、信號以及來自各種傳感器的檢測信號等。 數(shù)字信號是指電信號參量的取值是離散的且只有有限個狀態(tài)的信號。因此，數(shù)字信號也叫離散信號。 常見的數(shù)字信號有電報、傳真、計算機數(shù)據(jù)等信號。,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,傳輸技術(shù)相關(guān)的概念,傳輸速率：單位bps（bits per second） Kbps，Mbps，Gbps 帶寬：頻譜寬度，單位Hz 誤碼率：是比率，錯誤比特數(shù)/傳輸總比特數(shù) 需要檢糾錯技術(shù)。 傳輸距離：信號在介質(zhì)中傳輸都有衰減 安全性.,用什么表現(xiàn)你家里的計算機上網(wǎng)速度快？,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,1.1.2 信道,信道是信號的傳輸媒質(zhì)，它可分為有線信道和無線信道兩類。 有線信道包括明線、雙絞線、同軸
6、電纜和光纖等。 無線信道是由無形的空間構(gòu)成，利用電波進行通信。 1、有線信道 有線信道主要有雙絞線、同軸電纜和光纖，它們的構(gòu)造、特征及主要用途如表1.1所示。,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,表1.1 有線信道的線路種類、構(gòu)造、特征和主要用途,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,2.2 雙絞線TP（ twisted pair） 可以傳模擬/數(shù)字信號,結(jié)構(gòu),分類 （1）UTP （2） STP,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,1) UTP( unshielded twisted pair ) 無屏蔽雙絞線 結(jié)構(gòu) 特性：最大傳輸距離=100 m 傳輸速率 10M100M 信號衰減大，抗干擾性較差 價格低,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,2)
7、STP( shielded twisted pair ) 屏蔽雙絞線（金屬封裝的屏蔽層） 結(jié)構(gòu) 特性： 抗干擾性比UTP強 價格UTP 傳輸距離UTP,我們一般選擇哪一種？,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,雙絞線的應(yīng)用,優(yōu)點：成本低、易于安裝、應(yīng)用廣泛 缺點：帶寬有限、傳輸距離短、抗干擾性不強 應(yīng)用： 電話線 ISDN 網(wǎng)線 xDSL：ADSL、VDSL、SDSL,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,2.3 同軸電纜 結(jié)構(gòu) 特性： 抗干擾性強 傳輸距離雙絞線 價格高 安裝復(fù)雜,比雙絞線有更粗的銅導體，更好的屏蔽層。,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,同軸電纜的分類,50歐姆，用于數(shù)字傳輸，基帶傳輸，基帶同軸電纜 75歐姆，模擬傳
8、輸，寬帶同軸電纜 局域網(wǎng)、中繼線路 有線電視,同軸電纜的應(yīng)用,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,2.6 光纖 光導纖維（光纖）是一種直徑很細的柔軟、 能傳導光波的介質(zhì)。 構(gòu)成： 纖芯 包層 保護層,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,光纖分類（主要） 單模光纖：只有一種傳輸模式 遠 速率高 多模光纖：存在多種傳輸模式,由于多模光纖會產(chǎn)生干擾、干涉等復(fù)雜問題，因此在帶寬、容量上都不如單模光纖。,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,2無線信道 無線信道是利用電波傳輸信號。電波是一種在空間傳播的物質(zhì)，是全世界共同擁有的資源和財產(chǎn)。 電波是指頻率在3000GHz以下的電磁波，電磁波包括電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和 射線等，它們都是
9、以光速3108m/s傳播的，人們根據(jù)電波的波長對它進行命名。,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,電波是從天線發(fā)射出來的，不同的頻率其天線的形狀、尺寸也各不相同，并且電波傳播方式也多種多樣。 電波的主要傳播方式：地表面波、直射波和電離層反射波。,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,1.1.3 信息的傳輸方式,按照通過傳輸線路信息的形式不同可以將傳輸方式分為模 擬傳輸和數(shù)字傳輸； 按照傳輸方法可分為串行傳輸和并行傳輸； 按照信號的流向可分為單工、半雙工和全雙工三種通信方式,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,1.1.4 通信系統(tǒng),1通信系統(tǒng)的基本組成 信號的傳遞與處理由通信系統(tǒng)完成。通信系統(tǒng)的
10、一般模型如圖1.8所示，它包括信源、發(fā)送設(shè)備、信道、噪聲源、接收設(shè)備和信宿六個部分。,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,模擬基帶傳輸系統(tǒng) 模擬通信系統(tǒng) 模擬調(diào)制傳輸系統(tǒng) 通信系統(tǒng) 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) 數(shù)字通信系統(tǒng) 數(shù)字調(diào)制傳輸系統(tǒng),判斷：模擬通信系統(tǒng)只能使用模擬傳輸方式，數(shù)字通信系統(tǒng)只能使用數(shù)字傳輸方式。,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,與模擬通信相比，數(shù)字通信更能適應(yīng)現(xiàn)代社會通信技術(shù)越來越高的要求。這是由于它本身具有一系列模擬通信無法比擬的特點。其主要優(yōu)點如下： （1）抗干擾能力強 （2）便于加密處理 （3）易于實現(xiàn)集成化，使通信設(shè)備體積小、功耗低 （4）利于采用時分復(fù)用實現(xiàn)多路通信 數(shù)字通信系統(tǒng)的許多優(yōu)點是用比模擬信號占用更寬的頻帶而換得的,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,3通信系統(tǒng)的性能指標 衡量通信系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，最重要的是看它的有效性和可靠性。有效性指的是傳輸信息的效率，可靠性指的是接收信息的準確度。 1）模擬通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標 模擬通信系統(tǒng)的有效性用有效傳輸頻帶來度量。 模擬通信的可靠性用接收端輸出的信噪比來度量。 2）數(shù)字通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標 數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性用信息速率來度量。 數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性用誤碼率來度量,現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,1.1.5 通信網(wǎng),1通信網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu),現(xiàn)代通信技術(shù) 何紅軍,2通信網(wǎng)的基本構(gòu)成 終端設(shè)備 通信鏈路 轉(zhuǎn)接交換設(shè)備部,
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