【大學(xué)課件】通信工程 通信原理簡(jiǎn)介

通信工程：通信原理簡(jiǎn)介歡迎來(lái)到通信工程的世界。本課程將深入探討通信原理的核心概念和技術(shù)。通信的基本概念信息交換通信是兩點(diǎn)或多點(diǎn)之間的信息交換過(guò)程。技術(shù)基礎(chǔ)包括信號(hào)處理、傳輸和接收等技術(shù)。應(yīng)用廣泛從日常對(duì)話到復(fù)雜的衛(wèi)星通信系統(tǒng)。通信的基本組成發(fā)送端將信息轉(zhuǎn)換為適合傳輸?shù)男盘?hào)。信道傳輸信號(hào)的媒介，如空氣或光纖。接收端將接收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換回原始信息。信號(hào)和噪聲信號(hào)攜帶信息的電磁波或其他形式的能量?？梢允悄M或數(shù)字形式。噪聲干擾通信質(zhì)量的不需要的信號(hào)。包括熱噪聲、串?dāng)_和干擾等。模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)連續(xù)變化的信號(hào)，如聲音或光線強(qiáng)度。數(shù)字信號(hào)離散的信號(hào)，通常表示為0和1的序列。轉(zhuǎn)換模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)和數(shù)模轉(zhuǎn)換(DAC)是關(guān)鍵過(guò)程。信道和信道分類(lèi)1有線信道包括雙絞線、同軸電纜和光纖。2無(wú)線信道包括地面無(wú)線電、衛(wèi)星通信和光通信。3水聲信道用于水下通信，如潛艇通信。調(diào)制與解調(diào)信息信號(hào)原始的低頻信號(hào)。調(diào)制將信息信號(hào)加載到高頻載波上。傳輸通過(guò)信道傳輸調(diào)制后的信號(hào)。解調(diào)從接收到的信號(hào)中提取原始信息。信道編碼1錯(cuò)誤檢測(cè)2錯(cuò)誤糾正3數(shù)據(jù)壓縮4加密信道編碼的主要目的是提高通信的可靠性和效率。信道碼的性能1碼率每秒傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)。2誤碼率接收錯(cuò)誤的比特占總比特的比例。3編碼增益編碼后系統(tǒng)性能的改善程度。4復(fù)雜度編解碼器的實(shí)現(xiàn)難度和成本。信源編碼1信息提取2冗余移除3壓縮4編碼信源編碼旨在減少傳輸數(shù)據(jù)量，提高通信效率。信源編碼技術(shù)霍夫曼編碼基于符號(hào)出現(xiàn)頻率的可變長(zhǎng)編碼。LZW壓縮利用重復(fù)字符串的字典壓縮法。小波變換適用于圖像和音頻壓縮的多分辨率分析。頻率劃分與時(shí)分多址頻分多址(FDMA)將可用帶寬分割成多個(gè)子頻帶，每個(gè)用戶(hù)占用一個(gè)子頻帶。時(shí)分多址(TDMA)在同一頻帶內(nèi)，不同用戶(hù)在不同的時(shí)間片段傳輸數(shù)據(jù)。碼分多址原理使用唯一的擴(kuò)頻碼區(qū)分不同用戶(hù)。優(yōu)點(diǎn)抗干擾能力強(qiáng)，安全性高。應(yīng)用廣泛用于3G移動(dòng)通信系統(tǒng)。天線與傳播天線類(lèi)型包括偶極天線、八木天線、拋物面天線等。天線參數(shù)包括增益、方向性、帶寬等。傳播模式包括直射、反射、折射和繞射等。天線性能指標(biāo)增益天線在特定方向上的輻射強(qiáng)度。方向性天線集中輻射能量的能力。帶寬天線可有效工作的頻率范圍。效率天線輻射功率與輸入功率之比。自由空間傳播發(fā)射信號(hào)從發(fā)射天線發(fā)出。傳播信號(hào)在無(wú)障礙空間中直線傳播。衰減信號(hào)強(qiáng)度隨距離增加而減弱。接收接收天線捕獲傳播的信號(hào)。電離層反射傳播1信號(hào)發(fā)射2達(dá)到電離層3電離層反射4返回地面電離層反射使得遠(yuǎn)距離無(wú)線通信成為可能，特別是短波通信。繞射傳播定義電磁波遇到障礙物時(shí)繞過(guò)障礙物的現(xiàn)象。原理基于惠更斯-菲涅耳原理。應(yīng)用使通信在非視線條件下成為可能。折射傳播原理電磁波在不同介質(zhì)界面發(fā)生方向改變。折射遵循斯涅爾定律。應(yīng)用對(duì)理解大氣中的無(wú)線信號(hào)傳播至關(guān)重要。影響微波和衛(wèi)星通信。多徑傳播定義信號(hào)通過(guò)多個(gè)路徑到達(dá)接收端。影響可能導(dǎo)致信號(hào)衰落和符號(hào)間干擾。對(duì)策使用分集接收和均衡技術(shù)。信號(hào)傳輸-系統(tǒng)延遲1發(fā)送延遲信號(hào)在發(fā)送設(shè)備中的處理時(shí)間。2傳播延遲信號(hào)在介質(zhì)中傳播所需的時(shí)間。3接收延遲接收設(shè)備處理接收信號(hào)的時(shí)間。信號(hào)傳輸-失真與衰減失真信號(hào)波形或相位的改變。衰減信號(hào)強(qiáng)度隨傳輸距離的減弱。補(bǔ)償通過(guò)均衡器和放大器改善信號(hào)質(zhì)量。信號(hào)傳輸-噪聲與信噪比噪聲來(lái)源熱噪聲干擾量化噪聲信噪比(SNR)信號(hào)功率與噪聲功率之比，通常以分貝(dB)表示。數(shù)字通信系統(tǒng)信源編碼壓縮數(shù)據(jù)。信道編碼添加糾錯(cuò)能力。調(diào)制將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。傳輸通過(guò)信道發(fā)送信號(hào)。數(shù)字調(diào)制技術(shù)幅移鍵控(ASK)通過(guò)改變載波幅度傳輸數(shù)字信息。頻移鍵控(FSK)通過(guò)改變載波頻率傳輸數(shù)字信息。相移鍵控(PSK)通過(guò)改變載波相位傳輸數(shù)字信息。正交幅度調(diào)制(QAM)結(jié)合幅度和相位調(diào)制的高效方法。通信網(wǎng)絡(luò)-OSI參考模型1應(yīng)用層2表示層3會(huì)話層4傳輸層5網(wǎng)絡(luò)層6數(shù)據(jù)鏈路層7物理層OSI模型定義了網(wǎng)絡(luò)通信的七個(gè)層次，每層都有特定的功能。通信網(wǎng)絡(luò)-TCP/IP參考模型1應(yīng)用層2傳輸層3網(wǎng)際層4網(wǎng)絡(luò)接口層TCP/IP模型是互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，它簡(jiǎn)化了OSI模型，更適合實(shí)際應(yīng)用。通信網(wǎng)絡(luò)-交換技術(shù)電路交換為通信雙方建立專(zhuān)用的物理通路。報(bào)文交換以完整的報(bào)文為單位進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。分組交換將報(bào)文分割成小的數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸。通信網(wǎng)絡(luò)-路由技術(shù)1路由表構(gòu)建存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜吐窂叫畔ⅰ?路由算法選擇最佳路徑，如最短路徑算法。3路由協(xié)議如RIP、OSPF和BGP等。4負(fù)載均衡分散網(wǎng)絡(luò)流量，提高效率。通信網(wǎng)絡(luò)-無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)Wi-Fi基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)技術(shù)。藍(lán)牙短距離無(wú)線通信技術(shù)。5G第五代移動(dòng)通信技術(shù)。衛(wèi)星通信利用人造衛(wèi)星進(jìn)行