通信工程專業(yè)導(dǎo)論(第1-3章)

通信工程專業(yè)導(dǎo)論(第1-3章)匯報(bào)人：AA2024-01-20CATALOGUE目錄通信工程概述通信系統(tǒng)基本原理通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)光纖傳輸技術(shù)及應(yīng)用移動(dòng)通信技術(shù)及應(yīng)用衛(wèi)星通信技術(shù)及應(yīng)用CHAPTER01通信工程概述通信工程定義與特點(diǎn)定義通信工程是電子工程的一個(gè)重要分支，關(guān)注的是通信過(guò)程中的信息傳輸和信號(hào)處理的原理和應(yīng)用。特點(diǎn)通信工程涉及電磁波傳播、信號(hào)處理、信息編碼等領(lǐng)域，具有廣泛的應(yīng)用范圍，如電話、電視、無(wú)線電、衛(wèi)星通信等。早期的通信方式主要包括烽火臺(tái)、鼓聲、旗語(yǔ)等，這些方式受限于傳輸距離和速度。早期通信19世紀(jì)中葉，隨著電報(bào)和電話的發(fā)明，人類進(jìn)入了電信時(shí)代，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離的實(shí)時(shí)通信。電報(bào)與電話的發(fā)明20世紀(jì)初，無(wú)線通信開始嶄露頭角，如無(wú)線電報(bào)、無(wú)線電話等，使得通信不再受限于有線連接。無(wú)線通信的出現(xiàn)近幾十年來(lái)，隨著數(shù)字通信、光纖通信、衛(wèi)星通信等技術(shù)的快速發(fā)展，通信工程領(lǐng)域不斷取得新的突破?，F(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展通信工程發(fā)展歷程電話通信通過(guò)有線或無(wú)線方式傳輸語(yǔ)音信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通話。廣播電視通過(guò)無(wú)線電波或有線網(wǎng)絡(luò)傳輸音頻和視頻信號(hào)，為大眾提供娛樂(lè)和信息服務(wù)。移動(dòng)通信利用無(wú)線電波實(shí)現(xiàn)移動(dòng)設(shè)備和基站之間的通信，提供手機(jī)通話、短信、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确?wù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)有線或無(wú)線方式連接計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備，實(shí)現(xiàn)資源共享和信息交換。衛(wèi)星通信利用人造衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的通信和廣播服務(wù)。軍事通信為軍隊(duì)提供安全、可靠的通信手段，保障軍事行動(dòng)的順利進(jìn)行。通信工程應(yīng)用領(lǐng)域CHAPTER02通信系統(tǒng)基本原理信號(hào)的定義與分類信號(hào)是攜帶信息的物理量，可分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。信道的定義與特性信道是信號(hào)傳輸?shù)拿浇?，具有帶寬、噪聲、失真等特性。信?hào)與信道的關(guān)系信號(hào)需適應(yīng)信道的特性才能實(shí)現(xiàn)有效傳輸，信道對(duì)信號(hào)有傳輸限制。信號(hào)與信道03模擬通信與數(shù)字通信的比較兩者在信號(hào)形式、傳輸方式、抗干擾能力等方面存在差異。01模擬通信原理模擬通信傳輸連續(xù)的信號(hào)，如語(yǔ)音、視頻等，通過(guò)調(diào)制技術(shù)將低頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為高頻信號(hào)進(jìn)行傳輸。02數(shù)字通信原理數(shù)字通信傳輸離散的數(shù)字信號(hào)，具有抗干擾能力強(qiáng)、易于加密和集成化等優(yōu)點(diǎn)。模擬通信與數(shù)字通信調(diào)制是將低頻信號(hào)加載到高頻載波上的過(guò)程，常見(jiàn)的調(diào)制方式有幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制。調(diào)制技術(shù)解調(diào)技術(shù)調(diào)制與解調(diào)的意義解調(diào)是從已調(diào)信號(hào)中提取出原始信號(hào)的過(guò)程，解調(diào)方式與調(diào)制方式相對(duì)應(yīng)。調(diào)制可以提高信號(hào)的傳輸效率，適應(yīng)信道特性；解調(diào)則是還原原始信號(hào)的必要步驟。030201調(diào)制與解調(diào)技術(shù)CHAPTER03通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)星型拓?fù)洵h(huán)型拓?fù)淇偩€型拓?fù)渚W(wǎng)狀拓?fù)渫ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所有節(jié)點(diǎn)通過(guò)中央節(jié)點(diǎn)連接，中央節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)和處理。所有節(jié)點(diǎn)連接在一條公共傳輸線上，數(shù)據(jù)通過(guò)總線進(jìn)行傳輸。節(jié)點(diǎn)之間形成一個(gè)閉環(huán)，數(shù)據(jù)在環(huán)中單向或雙向傳輸。節(jié)點(diǎn)之間任意連接，形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有較高的可靠性和靈活性。01HTTP協(xié)議：用于Web瀏覽器和服務(wù)器之間的通信，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)的瀏覽和數(shù)據(jù)的傳輸。SMTP、POP3、IMAP等郵件協(xié)議：用于電子郵件的發(fā)送、接收和管理。Wi-Fi、藍(lán)牙、ZigBee等無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：定義了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的通信方式和數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)。TCP/IP協(xié)議族：包括TCP、UDP、IP等協(xié)議，是互聯(lián)網(wǎng)通信的基礎(chǔ)。020304通信協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)采用Wi-Fi技術(shù)，實(shí)現(xiàn)局部范圍內(nèi)的無(wú)線通信。無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）采用WiMAX等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)城市范圍內(nèi)的無(wú)線通信。無(wú)線城域網(wǎng)（WMAN）采用4G、5G等移動(dòng)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大范圍內(nèi)的無(wú)線通信。無(wú)線廣域網(wǎng)（WWAN）利用衛(wèi)星作為中繼站，實(shí)現(xiàn)地球表面任意兩點(diǎn)之間的無(wú)線通信。衛(wèi)星通信無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)CHAPTER04光纖傳輸技術(shù)及應(yīng)用利用光的全反射原理，將光信號(hào)在光纖內(nèi)部進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸。傳輸容量大、傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)、保密性好。光纖傳輸原理及特點(diǎn)光纖傳輸特點(diǎn)光纖傳輸原理光纖傳輸系統(tǒng)組成產(chǎn)生光信號(hào)，通常采用半導(dǎo)體激光器或發(fā)光二極管。傳輸光信號(hào)的介質(zhì)，由纖芯和包層組成。接收光信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通常采用光電二極管或雪崩光電二極管。對(duì)光信號(hào)進(jìn)行放大，以補(bǔ)償傳輸過(guò)程中的損耗。光源光纖光檢測(cè)器光放大器光纖傳輸技術(shù)應(yīng)用案例通信網(wǎng)絡(luò)光纖傳輸技術(shù)被廣泛應(yīng)用于通信網(wǎng)絡(luò)，如電話網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等，實(shí)現(xiàn)了高速、大容量的數(shù)據(jù)傳輸。廣播電視光纖傳輸技術(shù)用于廣播電視信號(hào)的傳輸，提高了信號(hào)質(zhì)量和傳輸效率。工業(yè)控制在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，光纖傳輸技術(shù)可用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)，提高生產(chǎn)效率和安全性。軍事應(yīng)用光纖傳輸技術(shù)在軍事領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用，如戰(zhàn)場(chǎng)通信、導(dǎo)彈制導(dǎo)等，具有保密性好、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。CHAPTER05移動(dòng)通信技術(shù)及應(yīng)用移動(dòng)通信發(fā)展歷程及趨勢(shì)第三代移動(dòng)通信（3G）高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)，如WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA系統(tǒng)。第二代移動(dòng)通信（2G）數(shù)字語(yǔ)音通信和低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，如GSM和CDMA系統(tǒng)。第一代移動(dòng)通信（1G）模擬語(yǔ)音通信，如AMPS和TACS系統(tǒng)。第四代移動(dòng)通信（4G）高速移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和多媒體業(yè)務(wù)，如LTE和LTE-Advanced系統(tǒng)。第五代移動(dòng)通信（5G）超高速、低時(shí)延、大連接等特性，支持物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療等新興應(yīng)用?；荆˙S）：包括基站收發(fā)信臺(tái)（BTS）和基站控制器（BSC），負(fù)責(zé)無(wú)線信號(hào)的收發(fā)和控制。移動(dòng)交換中心（MSC）：負(fù)責(zé)移動(dòng)臺(tái)與固定電話網(wǎng)或其他移動(dòng)網(wǎng)之間的呼叫接續(xù)和交換。認(rèn)證中心（AuC）：負(fù)責(zé)用戶身份認(rèn)證和密鑰管理。訪問(wèn)位置寄存器（VLR）和歸屬位置寄存器（HLR）：分別存儲(chǔ)用戶當(dāng)前位置和歸屬信息。移動(dòng)臺(tái)（MS）：包括移動(dòng)終端（手機(jī)、平板電腦等）和用戶識(shí)別模塊（SIM卡）。移動(dòng)通信系統(tǒng)組成及工作原理自動(dòng)駕駛通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)車與車、車與路之間的實(shí)時(shí)通信，提高交通效率和安全性。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)連接各種智能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、智能家居等功能。移動(dòng)支付通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)手機(jī)支付功能，如支付寶、微信支付等。語(yǔ)音通話通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)語(yǔ)音通信，如手機(jī)通話、微信語(yǔ)音等。數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)文本、圖片、視頻等數(shù)據(jù)的傳輸，如短信、彩信、微信聊天等。移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用案例CHAPTER06衛(wèi)星通信技術(shù)及應(yīng)用衛(wèi)星通信原理利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)或反射無(wú)線電信號(hào)，在兩個(gè)或多個(gè)地面站之間進(jìn)行的通信。衛(wèi)星通信特點(diǎn)覆蓋范圍廣，通信距離遠(yuǎn)，傳輸容量大，通信質(zhì)量穩(wěn)定可靠，靈活性強(qiáng)。衛(wèi)星通信原理及特點(diǎn)衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成及工作原理包括空間分系統(tǒng)、地面分系統(tǒng)、用戶分系統(tǒng)三大部分。其中空間分系統(tǒng)由通信衛(wèi)星和轉(zhuǎn)發(fā)器組成，地面分系統(tǒng)由地面站和監(jiān)控管理站組成，用戶分系統(tǒng)由各種用戶終端組成。衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成地面站將用戶終端發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制、編碼等處理后，通過(guò)發(fā)射天線向衛(wèi)星發(fā)送。衛(wèi)星接收到信號(hào)后，經(jīng)過(guò)放大、變頻等處理，再通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)器向地面站轉(zhuǎn)發(fā)。地面站接收到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)后，進(jìn)行解調(diào)、解碼等處理，還原出原始信號(hào)并發(fā)送給用戶終端。工作原理利用衛(wèi)星通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)電視節(jié)目的遠(yuǎn)距離傳輸和廣播，使得觀眾可以接收到來(lái)自世界各地的電視節(jié)目。衛(wèi)星電視廣播利用衛(wèi)星通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的電話通信，使得人們可以