《通信基礎(chǔ)知識》PPT課件

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(yuǎn)的地方，如何進(jìn)行信息交換呢？ 人類是通過嘴巴、耳朵、眼睛等與對方進(jìn)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)代人們利用電話、傳真、電視、國際互聯(lián)網(wǎng)等進(jìn)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(jìn)行傳輸，達(dá)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(zhǔn)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(dá)出來，通常可以用聲音、圖像、文字、符號等來表達(dá)。 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(dá)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(jìn)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(jìn)行發(fā)射。如果接收機(jī)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(jī)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(jī)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(jìn)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) 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(qiáng) 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(qiáng) 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(qiáng) 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(dǎo)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(dǎo)纖維（光纖）是一種直徑很細(xì)的柔軟、 能傳導(dǎo)光波的介質(zhì)。 構(gòu)成： 纖芯 包層 保護(hù)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(yuǎn) 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，它們都是以光速3108m/s傳播的，人們根據(jù)電波的波長對它進(jìn)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(qiáng) （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(biāo) 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(zhǔn)確度。 1）模擬通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo) 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(biāo) 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,