通信原理的基本概念

1、通信原理之 基本概念山西華瑞電子工程有限公司2013.4170%工作實(shí)踐、生活積累、環(huán)境20%學(xué)習(xí)經(jīng)歷、培訓(xùn)、參觀10%自學(xué)人的能力從哪里來(lái)國(guó)際HR界公認(rèn)721定律2學(xué)習(xí)要求掌握通信的基本概念通信的定義通信重大事件通信的方式通信的分類通信的工作方式通信系統(tǒng)的組成衡量通信系統(tǒng)的主要質(zhì)量指標(biāo)3通信的定義：通信是指一地向另一地進(jìn)行消息的有效傳遞。通信的目的：傳遞消息中所包含的信息。消息：是物質(zhì)或精神狀態(tài)的一種反映，例如語(yǔ)音、文字、音樂(lè)、數(shù)據(jù)、圖片或活動(dòng)圖像等。信息：是消息中包含的有效內(nèi)容。實(shí)現(xiàn)通信的方式和手段：非電的：如旌旗、消息樹(shù)、烽火臺(tái) 電的：如電報(bào)、電話、廣播、電視、遙控、遙測(cè)、因特網(wǎng)和計(jì)算機(jī)

2、通信等。 一、通信的定義4二、通信的定義對(duì)于華瑞公司而言：“通信”這一術(shù)語(yǔ)是指“電通信”，包括光通信，因?yàn)楣庖彩且环N電磁波。在電通信系統(tǒng)中，消息的傳遞是通過(guò)電信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，簡(jiǎn)稱“電信”。通信的本質(zhì)：實(shí)現(xiàn)信息傳遞功能的一門(mén)科學(xué)技術(shù)，它即要把大量有用信息無(wú)失真、高效率的傳輸，也要在傳輸過(guò)程中將無(wú)用信息和有害信息抑制。當(dāng)今的通信不僅要有效傳遞信息，還要有存儲(chǔ)、處理、采集及顯示等功能。比如“云”5二、通信重大事件表1837年：莫爾斯發(fā)明有線電報(bào)1864年：麥克斯韋發(fā)明電磁輻射理論1876年：貝爾發(fā)明有線電話 1896年：馬可尼發(fā)明無(wú)線電報(bào)1918年：調(diào)幅無(wú)線電廣播、超外差接收機(jī)問(wèn)世1936年：商業(yè)電視

3、廣播開(kāi)播 ，1946年計(jì)算機(jī)誕生60后：衛(wèi)星通信，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字技術(shù)70后：數(shù)字通信、光纖通信，蘋(píng)果、微軟誕生80后：綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)、有線電視誕生90后：衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信、互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展00后：高清數(shù)字電視、智能手機(jī)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、IPAD、云 6高琨 1933年生于上海，英藉、華裔學(xué)者1966-七月，高錕博士在PIEE 雜志上發(fā)表論文光頻率的介質(zhì)纖維表面波導(dǎo)，從理論上分析證明了實(shí)現(xiàn)光纖通信的可能性，并預(yù)言了超低耗光纖的可能性 1970-美國(guó)康寧公司成功研制成世界上第一根低損耗石英光纖，光纖為信息時(shí)代的到來(lái)奠下基石 全球公認(rèn)“光纖之父”，北京郵電大學(xué)名譽(yù)教授、2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主

4、7 三、通信方式按消息傳送的方向與時(shí)間分 有線電視 對(duì)講機(jī) 電話、手機(jī)8按數(shù)字信號(hào)排序分串序傳輸 并序傳輸 三、通信方式9按通信網(wǎng)絡(luò)形式分 兩點(diǎn)間直通方式 分支方式 交換方式 三、通信方式10 四、通信的分類按傳輸媒質(zhì)分 有線通信：導(dǎo)線、電纜、光纜等 無(wú)線通信：無(wú)線電波、紅外線等按工作頻率分 長(zhǎng)波通信、中波通信 短波通信、微波通信按傳輸信號(hào)類型分 模擬通信系統(tǒng)傳輸模擬信號(hào)的通信系統(tǒng) 數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸數(shù)字信號(hào)的通信系統(tǒng)11模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)：代表消息的信號(hào)參量取值連續(xù)，例如麥克風(fēng)輸出電壓： (a) 話音信號(hào) (b) 抽樣信號(hào)圖1-2 模擬信號(hào) 四、通信的分類12數(shù)字信號(hào)：代表消息的信號(hào)參

5、量取值為有限個(gè)，例如電報(bào)信號(hào)、計(jì)算機(jī)輸入輸出信號(hào)：通常，按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。 (a) 二進(jìn)制信號(hào) (b) 2PSK信號(hào)圖1-3 數(shù)字信號(hào) 四、通信的分類13四、通信的分類按信號(hào)復(fù)用方式分類：頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、碼分復(fù)用 按通信業(yè)務(wù)分類：電報(bào)通信系統(tǒng)、電話通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、圖像通信系統(tǒng) 按調(diào)制方式分類：基帶傳輸系統(tǒng)和帶通（調(diào)制）傳輸系統(tǒng)按收信者運(yùn)動(dòng)分：固定通信和移動(dòng)通信141.基帶信號(hào)由信源輸出的電信號(hào) 特點(diǎn)：具有頻率較低的頻率分量 一般不適合直接作為傳輸信號(hào) 舉例2.已調(diào)信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后的信號(hào) 特點(diǎn)：攜帶信息 適合在信道中

6、傳輸 具有較高頻率成分 且中心頻率遠(yuǎn)離零頻四、通信的分類15四、通信的分類16頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和碼分復(fù)用四、通信的分類17五、通信使用頻段所有的通信頻段的使用要經(jīng)過(guò)國(guó)家無(wú)線電管理委員會(huì)批準(zhǔn)才能使用，當(dāng)然也有開(kāi)放的頻段。 18五、通信使用頻段通信使用的頻段、常用傳輸媒介及主要用途頻率范圍（） 波長(zhǎng)（）符號(hào)常用傳輸媒介用途3Hz30kHz10m8104m甚低頻VLF有線線對(duì)長(zhǎng)波無(wú)線電音頻、電話、數(shù)據(jù)終端、長(zhǎng)距離導(dǎo)航、時(shí)標(biāo)30kHz300kHz10m4103m低頻 LF有線線對(duì)長(zhǎng)波無(wú)線電導(dǎo)航、時(shí)標(biāo)、電力線通信300kHz3MHz10m3102m中頻 MF同軸電纜，中波無(wú)線電調(diào)幅廣播、移動(dòng)陸地通信、

7、業(yè)余無(wú)線電3MHz30MHz10m210m高頻 HF同軸電纜，短波無(wú)線電移動(dòng)無(wú)線電話、短波廣播、定點(diǎn)軍用通信、業(yè)余無(wú)線電30MHz300MHz10m1m甚高頻VHF同軸電纜，米波無(wú)線電電視、調(diào)頻廣播、空中管制、車輛通信、導(dǎo)航、集群通信、無(wú)線尋呼300MHz3GHz100cm10cm特高頻UHF波導(dǎo)，分米波無(wú)線電電視、空間遙測(cè)、雷達(dá)導(dǎo)航、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信、移動(dòng)通信3GHz30GHz10cm1cm超高頻SHF波導(dǎo)，厘米波無(wú)線電微波接力、衛(wèi)星和空間通信、雷達(dá)30GHz300GHz100mm1mm極高頻EHF波導(dǎo)，毫米波無(wú)線電雷達(dá)、微波接力、射電天文學(xué)105GHz107GHz310-4cm 310-6cm紫

8、色、可見(jiàn)光紅外線光纖， 激光空間傳播光通信19六、通信系統(tǒng)的組成 通信系統(tǒng)的一般模型信息源（簡(jiǎn)稱信源）：把各種消息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)，如麥克風(fēng)。信源可分為模擬信源和數(shù)字信源。發(fā)送設(shè)備：產(chǎn)生適合于在信道中傳輸?shù)男盘?hào)。信道：將來(lái)自發(fā)送設(shè)備的信號(hào)傳送到接收端的物理媒質(zhì)。分為有線信道和無(wú)線信道兩大類。噪聲源：集中表示分布于通信系統(tǒng)中各處的噪聲。20接收設(shè)備：從受到減損的接收信號(hào)中正確恢復(fù)出原始電信號(hào)。 受信者（信宿）：把原始電信號(hào)還原成相應(yīng)的消息，如揚(yáng)聲器等。六、通信系統(tǒng)的組成21模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)：兩種變換：模擬消息 原始電信號(hào)（基帶信號(hào)）基帶信號(hào) 已調(diào)信號(hào)

9、（帶通信號(hào)）圖1-4 模擬通信系統(tǒng)模型六、通信系統(tǒng)的組成22數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng) 信源編碼與譯碼目的：提高信息傳輸?shù)挠行酝瓿赡?數(shù)轉(zhuǎn)換 信道編碼與譯碼目的：增強(qiáng)抗干擾能力加密與解密目的：保證所傳信息的安全數(shù)字調(diào)制與解調(diào)目的：形成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘?hào) 同步目的：使收發(fā)兩端的信號(hào)在時(shí)間上保持步調(diào)一致 六、通信系統(tǒng)的組成231.2.3 數(shù)字通信的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)抗干擾能力強(qiáng)，且噪聲不積累傳輸差錯(cuò)可控便于處理、變換、存儲(chǔ)便于將來(lái)自不同信源的信號(hào)綜合到一起傳輸易于集成，使通信設(shè)備微型化，重量輕易于加密處理，且保密性好缺點(diǎn)：需要較大的傳輸帶寬對(duì)同步要求高六、通信系

10、統(tǒng)的組成24通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)：有效性和可靠性有效性：指通信系統(tǒng)中傳輸消息的“速率”問(wèn)題，即快慢問(wèn)題可靠性：指通信系統(tǒng)中傳輸消息的“質(zhì)量”問(wèn)題，即好壞問(wèn)題其它還有：適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性、保密性、標(biāo)準(zhǔn)性、維修性、工藝性等。七、通信系統(tǒng)主要性能指標(biāo)25 通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)：有效性消息傳輸?shù)乃俣葐?wèn)題可靠性消息傳輸?shù)馁|(zhì)量問(wèn)題 以上二者是一對(duì)矛盾，通常根據(jù)實(shí)際應(yīng)用求得相對(duì)的統(tǒng)一。即在滿足一定可靠性指標(biāo)下，盡量提高傳輸速度，在維持一定有效性指標(biāo)基礎(chǔ)上，使消息傳輸質(zhì)量盡量提高。七、通信系統(tǒng)主要性能指標(biāo)26 模擬通信系統(tǒng)：有效性：可用有效傳輸頻帶來(lái)度量?？煽啃裕嚎捎媒邮斩俗罱K輸出信噪比來(lái)度量。數(shù)字通信系統(tǒng)有

11、效性：用傳輸速率衡量?？煽啃裕撼Ｓ谜`碼率表示。七、通信系統(tǒng)主要性能指標(biāo)27 模擬通信系統(tǒng)有效性：帶寬七、通信系統(tǒng)主要性能指標(biāo)8M8M8M8M8M載波1載波2載波3載波5載波4頻道1頻道2頻道3頻道4頻道5F (MHz)0 在有線電視系統(tǒng)中，PAL制每套節(jié)目帶寬是8MHz，NTSC制是6M，因此，在48MHz的帶寬范圍內(nèi)，PAL制可傳6套電視節(jié)目，NTSC制可傳8套，在節(jié)目傳輸數(shù)量上，顯然后者占優(yōu)，但PAL制信號(hào)質(zhì)量更好28 模擬通信系統(tǒng)可靠性：信噪比。七、通信系統(tǒng)主要性能指標(biāo)信號(hào)噪聲信噪比：信號(hào)功率與噪聲功率之比。C/N=Pc/PnPc：信號(hào)功率 Pn：噪聲功率29 模擬通信系統(tǒng)可靠性：信噪比。七、通信系統(tǒng)主要性能指標(biāo) 模擬通信系統(tǒng)中（模擬監(jiān)控或有線電視），信噪比下降或不足，容易產(chǎn)生雪花點(diǎn)。信號(hào)噪聲30 數(shù)字通信系統(tǒng)有效性：傳輸速率 比特率（信息傳輸速率Rb）：定義為單位時(shí)間內(nèi)傳遞的平均信息量或比特?cái)?shù)，單位為比特/秒，簡(jiǎn)記為 b/s ，或bps 七、