第五章-通信原理學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第五章第五章-通信通信(tng xn)原理原理第一頁(yè)，共83頁(yè)。第1頁(yè)/共83頁(yè)第二頁(yè)，共83頁(yè)。信道信道(xn do)(xn do)定義：定義：以傳輸以傳輸(chun sh)媒質(zhì)為基礎(chǔ)的信號(hào)通道。媒質(zhì)為基礎(chǔ)的信號(hào)通道。 狹義信道狹義信道: : 信號(hào)的傳輸媒質(zhì)信號(hào)的傳輸媒質(zhì) 廣義信道廣義信道: :包括有關(guān)的變換裝置包括有關(guān)的變換裝置 調(diào)制信道：調(diào)制信道： 編碼信道：編碼信道： 有線信道：有線信道：明線明線,電纜電纜,光纖光纖,波導(dǎo)管等。波導(dǎo)管等。 無(wú)線信道：無(wú)線信道：地波、短波電離層反射、超短波或微波視距中繼、人造衛(wèi)星中繼等。地波、短波電離層反射、超短波或微波視距中繼、人造衛(wèi)星中繼等。

2、 關(guān)心的是調(diào)制器輸出的信號(hào)形式、解調(diào)器輸入端信號(hào)與噪聲的最終特性。關(guān)心的是調(diào)制器輸出的信號(hào)形式、解調(diào)器輸入端信號(hào)與噪聲的最終特性。編碼器輸出端到譯碼器輸入端的部分。編碼器輸出端到譯碼器輸入端的部分。第2頁(yè)/共83頁(yè)第三頁(yè)，共83頁(yè)。編碼器收端轉(zhuǎn)換器解調(diào)器譯碼器媒質(zhì)發(fā)端轉(zhuǎn)換器調(diào)制器狹義狹義(xiy)(xiy)信道信道調(diào)制調(diào)制(tiozh)(tiozh)信道信道編碼編碼(bin m)(bin m)信道信道第3頁(yè)/共83頁(yè)第四頁(yè)，共83頁(yè)。5第4頁(yè)/共83頁(yè)第五頁(yè)，共83頁(yè)。雙絞線第5頁(yè)/共83頁(yè)第六頁(yè)，共83頁(yè)。568A標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)：綠白，綠，橙白，藍(lán)，藍(lán)白，橙，棕白，棕 568B標(biāo)準(zhǔn)(b

3、iozhn)：橙白，橙，綠白，藍(lán)，藍(lán)白，綠，棕白，棕 n抗干擾能力較差?？垢蓴_能力較差。n帶寬和傳輸帶寬和傳輸(chun sh)距離：決定于銅線的距離：決定于銅線的粗細(xì)粗細(xì)第6頁(yè)/共83頁(yè)第七頁(yè)，共83頁(yè)。同軸電纜同軸電纜(tn zhu din ln)(Coaxial Cable)第7頁(yè)/共83頁(yè)第八頁(yè)，共83頁(yè)。同軸電纜同軸電纜(tn zhu din ln)的分類的分類基帶同軸電纜：基帶同軸電纜：50歐姆電纜，用于數(shù)字傳輸歐姆電纜，用于數(shù)字傳輸(chun sh)。數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)傳輸(chun sh)速率：速率：10Mb/s，信號(hào)傳輸，信號(hào)傳輸(chun sh)距離：距離：1-1.2km。寬帶

4、同軸電纜：寬帶同軸電纜：75歐姆電纜，用于模擬傳輸歐姆電纜，用于模擬傳輸(chun sh)。CATV中標(biāo)準(zhǔn)傳輸中標(biāo)準(zhǔn)傳輸(chun sh)電纜，帶寬可達(dá)：電纜，帶寬可達(dá)：300-450MHz,傳輸傳輸(chun sh)距離：距離：100km。第8頁(yè)/共83頁(yè)第九頁(yè)，共83頁(yè)。同軸電纜同軸電纜(tn zhu din ln)的優(yōu)缺點(diǎn)的優(yōu)缺點(diǎn)q抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng)q帶寬寬，數(shù)據(jù)傳輸速率高，傳輸距離遠(yuǎn)。帶寬寬，數(shù)據(jù)傳輸速率高，傳輸距離遠(yuǎn)。q價(jià)格價(jià)格(jig)貴，很重，無(wú)法結(jié)構(gòu)化布線貴，很重，無(wú)法結(jié)構(gòu)化布線q 應(yīng)用：電視網(wǎng)絡(luò)、近距離計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、長(zhǎng)途電應(yīng)用：電視網(wǎng)絡(luò)、近距離計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、長(zhǎng)途電話傳輸話傳

5、輸?shù)?頁(yè)/共83頁(yè)第十頁(yè)，共83頁(yè)。光纖、光纜光纖、光纜(un ln)q軸心：玻璃材質(zhì)軸心：玻璃材質(zhì), 用來(lái)傳送光波訊號(hào)。用來(lái)傳送光波訊號(hào)。q被覆層：折射率極低的物質(zhì)。被覆層：折射率極低的物質(zhì)。q外皮：不透光的材質(zhì)外皮：不透光的材質(zhì), 用以隔絕外在的干擾源用以隔絕外在的干擾源, 保保護(hù)護(hù)(boh)脆弱的軸心。脆弱的軸心。第10頁(yè)/共83頁(yè)第十一頁(yè)，共83頁(yè)。折射率n1n2折射率n1n27101 25折射率n1n2單模階躍折射單模階躍折射率光纖率光纖(a)(b)(c)第11頁(yè)/共83頁(yè)第十二頁(yè)，共83頁(yè)。光電轉(zhuǎn)換器光電轉(zhuǎn)換器第12頁(yè)/共83頁(yè)第十三頁(yè)，共83頁(yè)。光纖的類型光纖的類型(lixng)

6、q單模光纖：軸心直徑較細(xì)單模光纖：軸心直徑較細(xì), 約約 510 微米微米, 傳輸距離傳輸距離(jl)長(zhǎng)長(zhǎng), 散射率小散射率小,傳輸效能極佳。傳輸效能極佳。q多模光纖：軸心直徑較寬多模光纖：軸心直徑較寬,約約50100 微米微米,傳輸距離傳輸距離(jl)短短, 傳輸效能略差。傳輸效能略差。第13頁(yè)/共83頁(yè)第十四頁(yè)，共83頁(yè)。光纖工作光纖工作(gngzu)波段波段目前，在試驗(yàn)室中光纖帶寬超過(guò)目前，在試驗(yàn)室中光纖帶寬超過(guò)50Tbps；8 2.5 Gbps，8 10 Gbps ，32 10 Gbps的光纖傳輸已經(jīng)實(shí)用的光纖傳輸已經(jīng)實(shí)用常用的三個(gè)波長(zhǎng)窗口（光纖波段）常用的三個(gè)波長(zhǎng)窗口（光纖波段）0.8

7、5um：衰減（：衰減（attenuation)大，傳輸速率和距離受限制大，傳輸速率和距離受限制，但價(jià)格便宜，但價(jià)格便宜1.30um：衰減小，無(wú)色散：衰減小，無(wú)色散(ssn)（dispersion）補(bǔ)償、功）補(bǔ)償、功率放大情況下，最大傳率放大情況下，最大傳40km（最壞情況）（最壞情況）1.55um：衰減小，無(wú)色散：衰減小，無(wú)色散(ssn)補(bǔ)償、功率放大情況下，補(bǔ)償、功率放大情況下，最大傳最大傳80km（最壞情況）（最壞情況）第14頁(yè)/共83頁(yè)第十五頁(yè)，共83頁(yè)。地 面對(duì)流層平流層電離層10 km60 km0 km 電離層對(duì)于(duy)傳播的影響 反射 散射 大氣層對(duì)于(duy)傳播的影響 散射

8、 吸收第15頁(yè)/共83頁(yè)第十六頁(yè)，共83頁(yè)。17傳 播 路徑地 面圖3-1 地波傳播地 面信號(hào)傳播路徑圖 3-2 天波傳播第16頁(yè)/共83頁(yè)第十七頁(yè)，共83頁(yè)。第17頁(yè)/共83頁(yè)第十八頁(yè)，共83頁(yè)。P105 圖6.1第18頁(yè)/共83頁(yè)第十九頁(yè)，共83頁(yè)。第19頁(yè)/共83頁(yè)第二十頁(yè)，共83頁(yè)。 在多路復(fù)用技術(shù)中，在多路復(fù)用技術(shù)中，“鏈路鏈路”一詞指的是物理路線。一詞指的是物理路線?！巴ǖ劳ǖ馈保ㄐ诺溃┮辉~指的鏈路的一部分，它能在一對(duì)（信道）一詞指的鏈路的一部分，它能在一對(duì)給定的線路間實(shí)現(xiàn)給定的線路間實(shí)現(xiàn)(shxin)(shxin)數(shù)據(jù)的傳輸。數(shù)據(jù)的傳輸。 一條鏈路可以有許多一條鏈路可以有許多(n

9、)(n)條通道。條通道。Note第20頁(yè)/共83頁(yè)第二十一頁(yè)，共83頁(yè)。異步時(shí)分復(fù)用異步時(shí)分復(fù)用: 亦稱統(tǒng)計(jì)亦稱統(tǒng)計(jì)(tngj)時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用(STDM)第21頁(yè)/共83頁(yè)第二十二頁(yè)，共83頁(yè)。第22頁(yè)/共83頁(yè)第二十三頁(yè)，共83頁(yè)。第23頁(yè)/共83頁(yè)第二十四頁(yè)，共83頁(yè)。頻分復(fù)用是一種模擬多路復(fù)用技術(shù)，用于將多頻分復(fù)用是一種模擬多路復(fù)用技術(shù)，用于將多路模擬信號(hào)合成路模擬信號(hào)合成(hchng)為一路復(fù)合信號(hào)。為一路復(fù)合信號(hào)。FDM is an analog multiplexing technique that combines analog signals.Note第24頁(yè)/共83頁(yè)第二十

10、五頁(yè)，共83頁(yè)。P106 圖6.3第25頁(yè)/共83頁(yè)第二十六頁(yè)，共83頁(yè)。第26頁(yè)/共83頁(yè)第二十七頁(yè)，共83頁(yè)。第27頁(yè)/共83頁(yè)第二十八頁(yè)，共83頁(yè)。復(fù)用器復(fù)用器第28頁(yè)/共83頁(yè)第二十九頁(yè)，共83頁(yè)。P106 圖6.5第29頁(yè)/共83頁(yè)第三十頁(yè)，共83頁(yè)。第30頁(yè)/共83頁(yè)第三十一頁(yè)，共83頁(yè)。第31頁(yè)/共83頁(yè)第三十二頁(yè)，共83頁(yè)。第32頁(yè)/共83頁(yè)第三十三頁(yè)，共83頁(yè)。解：解：5 100 + 4 10 = 540 kHz第33頁(yè)/共83頁(yè)第三十四頁(yè)，共83頁(yè)。第34頁(yè)/共83頁(yè)第三十五頁(yè)，共83頁(yè)。P108 圖 6.9第35頁(yè)/共83頁(yè)第三十六頁(yè)，共83頁(yè)。第36頁(yè)/共83頁(yè)第三十七

11、頁(yè)，共83頁(yè)。第37頁(yè)/共83頁(yè)第三十八頁(yè)，共83頁(yè)。第38頁(yè)/共83頁(yè)第三十九頁(yè)，共83頁(yè)。第39頁(yè)/共83頁(yè)第四十頁(yè)，共83頁(yè)。第40頁(yè)/共83頁(yè)第四十一頁(yè)，共83頁(yè)。P109 圖6.11第41頁(yè)/共83頁(yè)第四十二頁(yè)，共83頁(yè)。第42頁(yè)/共83頁(yè)第四十三頁(yè)，共83頁(yè)。時(shí)分復(fù)用是一種時(shí)分復(fù)用是一種(y zhn)數(shù)字多路復(fù)用技術(shù)數(shù)字多路復(fù)用技術(shù)，用于將多個(gè)低速通道組合成為一個(gè)高速通道，用于將多個(gè)低速通道組合成為一個(gè)高速通道。TDM is a digital multiplexing technique for combining several low-rate channels into o

12、ne high-rate one.Note第43頁(yè)/共83頁(yè)第四十四頁(yè)，共83頁(yè)。第44頁(yè)/共83頁(yè)第四十五頁(yè)，共83頁(yè)。第45頁(yè)/共83頁(yè)第四十六頁(yè)，共83頁(yè)。第46頁(yè)/共83頁(yè)第四十七頁(yè)，共83頁(yè)。第47頁(yè)/共83頁(yè)第四十八頁(yè)，共83頁(yè)。第48頁(yè)/共83頁(yè)第四十九頁(yè)，共83頁(yè)。第49頁(yè)/共83頁(yè)第五十頁(yè)，共83頁(yè)。第50頁(yè)/共83頁(yè)第五十一頁(yè)，共83頁(yè)。第51頁(yè)/共83頁(yè)第五十二頁(yè)，共83頁(yè)。n空分多址(SDMA),空間角度劃分,頻率/時(shí)隙/碼共享53第52頁(yè)/共83頁(yè)第五十三頁(yè)，共83頁(yè)。54第53頁(yè)/共83頁(yè)第五十四頁(yè)，共83頁(yè)。 FDMA TDMA CDMA FDMA TDMA CD

13、MAn數(shù)分多址概念(ginin)CDMA基本原基本原理理55第54頁(yè)/共83頁(yè)第五十五頁(yè)，共83頁(yè)。56SDMAFDMATDMACDMA頻分多址(FDMA),頻道劃分,頻帶獨(dú)享(d xin),時(shí)間共享時(shí)分多址(TDMA),時(shí)隙劃分,時(shí)隙獨(dú)享(d xin),頻率共享碼分多址(CDMA),碼型劃分，時(shí)隙、頻率共享空分多址(SDMA),空間角度劃分,頻率/時(shí)隙/碼共享第55頁(yè)/共83頁(yè)第五十六頁(yè)，共83頁(yè)。57系統(tǒng)(xtng)原理頻分多址（Frequency Division Multiple Access- FDMA): 頻道劃分，頻帶獨(dú)享，時(shí)間共享 第56頁(yè)/共83頁(yè)第五十七頁(yè)，共83頁(yè)。58信

14、道1信道2信道3信道N代碼頻率時(shí)間第57頁(yè)/共83頁(yè)第五十八頁(yè)，共83頁(yè)。nFDD, Frequency Division Duplex59.反向信道 保護(hù)(boh)頻帶 前向信道保護(hù)頻隙f1 f2 fN f1 f2 fN 第58頁(yè)/共83頁(yè)第五十九頁(yè)，共83頁(yè)。60FDMA系統(tǒng)的特點(diǎn)1.單路單載波傳輸(chun sh)：每個(gè)頻道只傳送一路業(yè)務(wù)信息。載波間隔必須滿足業(yè)務(wù)信息傳輸(chun sh)帶寬的要求。2.信號(hào)連續(xù)傳輸(chun sh)：在分配好話音信道后，基站和移動(dòng)臺(tái)同時(shí)連續(xù)不斷的發(fā)送和接收。3.需要周密的頻率規(guī)劃，是一個(gè)頻道受限和干擾受限系統(tǒng)。4.實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，無(wú)需自適應(yīng)均衡。5.基站需要

15、多個(gè)收發(fā)信道設(shè)備,越區(qū)切換復(fù)雜。6.頻率利用率低，容量小。第59頁(yè)/共83頁(yè)第六十頁(yè)，共83頁(yè)。61GSM系統(tǒng)的幀長(zhǎng)為系統(tǒng)的幀長(zhǎng)為4.6ms（每幀（每幀8個(gè)時(shí)隙），每一個(gè)個(gè)時(shí)隙），每一個(gè)(y )時(shí)隙分配給一個(gè)時(shí)隙分配給一個(gè)(y )用戶。用戶。時(shí)分多址系統(tǒng)原理時(shí)分多址系統(tǒng)原理 （Time Division Multiple Access- TDMA): 時(shí)隙劃分，時(shí)隙獨(dú)享時(shí)隙劃分，時(shí)隙獨(dú)享(d xin)，頻率共享，頻率共享 第60頁(yè)/共83頁(yè)第六十一頁(yè)，共83頁(yè)。627.3 時(shí)分多址時(shí)分多址時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用各個(gè)移動(dòng)臺(tái)在上行幀內(nèi)只能按指定的時(shí)隙向基站發(fā)送信號(hào)。各個(gè)移動(dòng)臺(tái)在上行幀內(nèi)只能按指定的時(shí)隙向

16、基站發(fā)送信號(hào)。為了保證在不同傳播時(shí)延情況下，各移動(dòng)臺(tái)到達(dá)基站處的信號(hào)為了保證在不同傳播時(shí)延情況下，各移動(dòng)臺(tái)到達(dá)基站處的信號(hào)不會(huì)重疊不會(huì)重疊(chngdi)，通常上行時(shí)隙內(nèi)必須有保護(hù)間隔，在該，通常上行時(shí)隙內(nèi)必須有保護(hù)間隔，在該間隔內(nèi)不傳送信號(hào)。間隔內(nèi)不傳送信號(hào)?；景错樞虬才旁陬A(yù)定的時(shí)隙中向各移動(dòng)臺(tái)發(fā)送信息。基站按順序安排在預(yù)定的時(shí)隙中向各移動(dòng)臺(tái)發(fā)送信息。第61頁(yè)/共83頁(yè)第六十二頁(yè)，共83頁(yè)。63頭比特 信息 尾比特 時(shí)隙1 時(shí)隙2 時(shí)隙3 時(shí)隙N 尾比特 同步比特 信息數(shù)據(jù) 保護(hù)比特一個(gè)TDMA幀保護(hù)(boh)間隙第62頁(yè)/共83頁(yè)第六十三頁(yè)，共83頁(yè)。64一個(gè)(y )幀.反向信道 保護(hù)間

17、隙 前向信道保護(hù)時(shí)隙t1 t2 tN t1 t2 tN 移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)臺(tái)A 基站基站基站基站 移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)臺(tái)B第63頁(yè)/共83頁(yè)第六十四頁(yè)，共83頁(yè)。65f前向信道反向信道tt t1 t2 t3 t4 tN t1 t2 t3 t4 tN延時(shí)延時(shí)3個(gè)時(shí)隙個(gè)時(shí)隙(sh x)移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)臺(tái)A 基站基站基站基站 移動(dòng)臺(tái)移動(dòng)臺(tái)A 第64頁(yè)/共83頁(yè)第六十五頁(yè)，共83頁(yè)。66矛盾(modn)第65頁(yè)/共83頁(yè)第六十六頁(yè)，共83頁(yè)。67第66頁(yè)/共83頁(yè)第六十七頁(yè)，共83頁(yè)。5 56 61 CDMA1 CDMA系統(tǒng)系統(tǒng)(xtng)(xtng)的基本原理的基本原理5 56 61 11 CDMA1 CDMA的基本概念的

18、基本概念頻分多址頻分多址FDMA FDMA 時(shí)分多址時(shí)分多址TDMA TDMA 碼分多址碼分多址CDMA CDMA 第67頁(yè)/共83頁(yè)第六十八頁(yè)，共83頁(yè)。第68頁(yè)/共83頁(yè)第六十九頁(yè)，共83頁(yè)。第69頁(yè)/共83頁(yè)第七十頁(yè)，共83頁(yè)。DSCDMADSCDMA收發(fā)收發(fā)(shuf)(shuf)框圖框圖 第70頁(yè)/共83頁(yè)第七十一頁(yè)，共83頁(yè)。載波發(fā)生器數(shù)據(jù)信息調(diào)制向上轉(zhuǎn)換器向下轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)信息解調(diào)本地PN碼生成本地載波發(fā)生PN碼生成同步追蹤第71頁(yè)/共83頁(yè)第七十二頁(yè)，共83頁(yè)。第72頁(yè)/共83頁(yè)第七十三頁(yè)，共83頁(yè)。第73頁(yè)/共83頁(yè)第七十四頁(yè)，共83頁(yè)。第74頁(yè)/共83頁(yè)第七十五頁(yè)，共83頁(yè)。n;n提高通話質(zhì)量的線性預(yù)測(cè)話音編碼技術(shù)。第75頁(yè)/共83頁(yè)第七十六頁(yè)，共83頁(yè)。路徑衰落。反向閉環(huán)功率控制根據(jù)接收信號(hào)估算出移動(dòng)臺(tái)的開環(huán)功率并立即進(jìn)行調(diào)整或補(bǔ)償，使移動(dòng)臺(tái)保持最適當(dāng)?shù)陌l(fā)射功率。前向功率控制基站根據(jù)測(cè)量結(jié)果自行調(diào)整每個(gè)移動(dòng)臺(tái)的發(fā)射功率，對(duì)路徑衰落小的移動(dòng)臺(tái)分派較小的前向鏈路功率，而對(duì)那些遠(yuǎn)離基站的和誤碼率較高的移動(dòng)臺(tái)分派較大的前向鏈路功率。第76頁(yè)/共83頁(yè)第七十七頁(yè)，共83頁(yè)。碼組間彼此獨(dú)立（互相(h xing)