通信基礎(chǔ)知識(shí)介紹課件

1第一章緒論

2第一章緒論1.1引言

1.2通信系統(tǒng)模型

1.3通信系統(tǒng)的分類及通信方式1.4信息及其度量

1.5通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)

2023/2/63１.1引言

1、通信概念：信息的傳遞過(guò)程稱為通信.2、通信網(wǎng)概念：為了完成多用戶中任意兩個(gè)用戶之間信源與信宿之間的通信過(guò)程,一般需要建立一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)多用戶通信系統(tǒng)互連的通信體系稱之為通信網(wǎng)。

2023/2/651.2通信系統(tǒng)模型

1．2．1通信系統(tǒng)模型基于點(diǎn)與點(diǎn)之間的通信系統(tǒng)的模型可用圖1.2-1來(lái)描述。圖1.2-1通信系統(tǒng)的一般模型61.2.1

通信系統(tǒng)模型-信源信源是消息的產(chǎn)生地，其作用是把各種消息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)(基帶信號(hào))。發(fā)送設(shè)備的基本功能是將信源和信道匹配起來(lái)，即將信源產(chǎn)生的消息信號(hào)變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào)(如已調(diào)信號(hào)）。信道是指?jìng)鬏斝盘?hào)的物理媒質(zhì)。在無(wú)線信道中，信道可以是大氣（自由空間），在有線信道中，信道可以是明線、電纜、波導(dǎo)或光纖。2023/2/671.2.1

通信系統(tǒng)模型-發(fā)送設(shè)備噪聲源接收設(shè)備信宿圖1.2-1概括地描述了一個(gè)通信系統(tǒng)的組成，它反映了通信系統(tǒng)的共性，因此稱之為通信系統(tǒng)的一般模型。2023/2/691.2.2模擬通信模型和字通信模型

按信號(hào)參量的取值方式不同可把信號(hào)分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)：模擬信號(hào)圖1.2-2(a)所示的信號(hào)。數(shù)字信號(hào)圖1.2-3(a)所示的信號(hào)。101.2.2模擬通信模型和數(shù)字通信模型

圖1.2–2模擬信號(hào)波形

(a)連續(xù)信號(hào)；(b)抽樣信號(hào)2023/2/6111.2.2模擬通信模型和數(shù)字通信模型

圖1.2-3數(shù)字信號(hào)波形

(a)二進(jìn)制波形；(b)2PSK波形2023/2/6131.模擬通信系統(tǒng)模型圖1.2-4模擬通信系統(tǒng)模型2023/2/6141.

模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信的主要特點(diǎn)

1）抗干擾能力差

2）不易于保密通信

3）設(shè)備不易于大規(guī)模集成

4）不適應(yīng)飛速發(fā)展的計(jì)算機(jī)通信的要求

5）簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)。2023/2/6152．?dāng)?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)，如圖

1.2-5所示。圖1.2–5數(shù)字通信系統(tǒng)模型2023/2/6173.數(shù)字通信的主要特點(diǎn)其優(yōu)點(diǎn)：（1）抗干擾能力強(qiáng)；（2）差錯(cuò)可控，；（3）易于與各種數(shù)字終端接口；（4）易于集成化；（5）易于加密處理。不足：（1）占用帶寬大；（2）需要同步。2023/2/6181.3通信系統(tǒng)分類與通信方式按通信業(yè)務(wù)分:話務(wù)通信和非話務(wù)通信。按調(diào)制方式分類:基帶傳輸和頻帶（調(diào)制）傳輸。按信號(hào)特征分類:模擬信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)按傳輸媒質(zhì)分類:有線通信系統(tǒng)和無(wú)線通信系統(tǒng)按工作波段分類按信號(hào)復(fù)用方式分類:頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和碼分復(fù)用。2023/2/619表1-1常見的調(diào)制方式

調(diào)制方式用途連續(xù)波調(diào)制線性調(diào)制常規(guī)雙邊帶調(diào)制廣播抑制載波雙邊帶調(diào)幅立體聲廣播單邊帶調(diào)幅SSB載波通信、無(wú)線電臺(tái)、數(shù)傳殘留邊帶調(diào)幅VSB電視廣播、數(shù)傳、傳真非線性調(diào)制頻率調(diào)制FM微波中繼、衛(wèi)星通信、廣播相位調(diào)制PM中間調(diào)制方式數(shù)字調(diào)制幅度鍵控ASK數(shù)據(jù)傳輸相位鍵控?cái)?shù)據(jù)傳輸2023/2/621

表1–2通信波段與常用傳輸媒質(zhì)

頻率范圍波長(zhǎng)符號(hào)傳輸媒質(zhì)用途3Hz~30kHz104~108m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)30~300kHz103~104m低頻LF有線線對(duì)長(zhǎng)波無(wú)線電導(dǎo)航、信標(biāo)、電力線通信300kHz~3MHz102~103m中頻MF同軸電纜短波無(wú)線電調(diào)幅廣播、移動(dòng)陸地通信、業(yè)余無(wú)線電3~30MHz10~102m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30~300MHz1~10m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2023/2/622續(xù)表（2）頻率范圍波長(zhǎng)符號(hào)傳輸媒質(zhì)用途300MHz~3GHz10~100cm特高頻UHF波導(dǎo)分米波無(wú)線電微波接力、衛(wèi)星和空間通信、雷達(dá)3~30GHz1~10cm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)30~300GHz1~10mm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)107~108GHz3×10-5~3×10-4cm紫外可見光紅外光纖激光空間傳播光通信2023/2/6231.3.2通信方式通信過(guò)程中涉及通信方式與信道共享問(wèn)題。下面只對(duì)通信方式作一簡(jiǎn)單介紹。1．按消息傳遞的方向與時(shí)間關(guān)系分對(duì)于點(diǎn)與點(diǎn)之間的通信，按消息傳遞的方向與時(shí)間關(guān)系，通信方式可分為單工、半雙工及全雙工通信三種。

2．按數(shù)字信號(hào)排列順序分在數(shù)字通信中，按數(shù)字信號(hào)代碼排列的順序可分為并行傳輸和串行傳輸。2023/2/625假設(shè)P(x)是一個(gè)消息發(fā)生的概率，I是從該消息獲悉的信息。（1）信息量是概率的函數(shù)，即I=f［P(x)］（2）P(x)越小，I越大；反之，I越小，且P(x)→1時(shí)，I→0；P(x)→0時(shí)，I→∞3）若干個(gè)互相獨(dú)立事件構(gòu)成的消息，所含信息量等于各獨(dú)立事件信息量之和，也就是說(shuō)，信息具有相加性，即

I［P(x1)P(x2)…］=I［P(x1)］+I［P(x2)］+…2023/2/626信息量的單位與對(duì)數(shù)底數(shù)a有關(guān)。a=2時(shí)，信息量的單位為比特(bit)；a=e時(shí)，信息量的單位為奈特(nit)；a=10時(shí)，信息量的單位為哈特萊。目前廣泛使用的單位為比特。2023/2/6271.4信息及其度量等概例1–1設(shè)二進(jìn)制離散信源，以相等的概率發(fā)送數(shù)字0或1，則信源每個(gè)輸出的信息含量為P=1/4的信息量為2比特P=1/8的信息量為3比特P=1/M的信息量為log2M(bit)若M是2的整冪次，則2023/2/6291.5主要性能指標(biāo)有效性和可靠性。有效性是指在給定信道內(nèi)所傳輸?shù)男畔?nèi)容的多少，或者說(shuō)是傳輸?shù)摹八俣取眴?wèn)題；而可靠性是指接收信息的準(zhǔn)確程度，也就是傳輸?shù)摹百|(zhì)量”問(wèn)題。這兩個(gè)問(wèn)題相互矛盾而又相對(duì)統(tǒng)一，通常還可以進(jìn)行互換。2023/2/630模擬通信系統(tǒng)主要性能指標(biāo)有效性可用有效傳輸頻帶來(lái)度量，同樣的消息用不同的調(diào)制方式，則需要不同的頻帶寬度?？煽啃杂媒邮斩俗罱K輸出信噪比來(lái)度量。不同調(diào)制方式在同樣信道信噪比下所得到的最終解調(diào)后的信噪比是不同的。

2023/2/631數(shù)字通信系統(tǒng)主要性能指標(biāo)有效性可用傳輸速率來(lái)衡量?？煽啃钥捎貌铄e(cuò)率來(lái)衡量。2023/2/6321.傳輸速率

碼元傳輸速率RB簡(jiǎn)稱傳碼率，又稱符號(hào)速率等。它表示單位時(shí)間內(nèi)傳輸碼元的數(shù)目，單位是波特（Baud），記為B。例如，若1秒內(nèi)傳2400個(gè)碼元，則傳碼率為2400B。數(shù)字信號(hào)有多進(jìn)制和二進(jìn)制之分，但碼元速率與進(jìn)制數(shù)無(wú)關(guān)，只與傳輸?shù)拇a元長(zhǎng)度T有關(guān):2023/2/633在保證信息速率不變的情況下，M進(jìn)制的碼元速率RBM與二進(jìn)制的碼元速率RB2之間有以下轉(zhuǎn)換關(guān)系：信息傳輸速率Rb簡(jiǎn)稱傳信率，又稱比特率等。它表示單位時(shí)間內(nèi)傳遞的平均信息量或比特?cái)?shù)。單位是比特/秒，可記為bit/s，或b/s，或bps。2023/2/634碼元速率和信息速率有確定的關(guān)系，即式中，H為信源中每個(gè)符號(hào)所含