通信技术的现状与未来 通信技术系统讲解

通信技术的现状与未来目录一、通信技术基础二、信道以及信道编码三、调制技术四、通信协议2023/2/6苏州大学电子信息学院2通信的基本概念实现通信的方式和手段：非电的：如旌旗、消息树、烽火台…电的：如电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、因特网和计算机通信等。消息

是一组有序符号序列（如文字、语音、图像...）信号

是消息的具体表现形式（电信号、声信号、光信号...）信息

是消息和信号中包含的某种有意义的抽象的东西载体载体内涵2023/2/6苏州大学电子信息学院3通信技术的发展我国古代最早的通信方式是烽火狼烟。文字发明后，利用驿站传递文书。1837年莫尔斯电报发报收报传输线克服距离上的障碍，迅速而准确的传送信息是通信的主要任务。---SOS！2023/2/6苏州大学电子信息学院4话筒耳机1876年贝尔电话1864年麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在1887年赫兹用实验证实了电磁波的存在2023/2/6苏州大学电子信息学院51906年德弗雷斯特发明了电子管1895年意大利的马可尼和俄国的波波夫把电磁波应用到无线电报通信中2023/2/6苏州大学电子信息学院6电视电子管晶体管集成电路大规模可编程器件收音机2023/2/6苏州大学电子信息学院7计算机网络通信电视长途电话卫星通信卫星地面站2023/2/6苏州大学电子信息学院8移动通信基站基站基站2023/2/6苏州大学电子信息学院9融合通信-传输2023/2/6苏州大学电子信息学院10融合通信-空间2023/2/6苏州大学电子信息学院11通信系统的分类按传输信号的特征分类模拟通信数字通信按传输媒介分类有线通信无线通信按通信业务分类话务通信计算机通信图像通信按传输手段分类微波接力通信卫星通信网络通信按技术特点分类跳频通信扩频通信保密通信按调制方式分类非线性调制线性调制数字调制脉冲调制按复用方式分类频分复用时分复用码分复用2023/2/6苏州大学电子信息学院12通信系统的组成通信系统模型2023/2/6苏州大学电子信息学院13信源建立链路通信协议调制编码信道解调译码信宿建立链路通信协议信道信道的定义：以传输媒介为基础的信号通道狭义信道：仅指信号传输媒介的信道称为狭义信道广义信道：包含有关的“转换器”，如天线，调制

器、解调器等。2023/2/6苏州大学电子信息学院14调制信道：从调制器的输出端到解调器的输

入端编码信道：从编码器的输出端到译码器的输

入端无线信道有线信道分类分类有线信道（1）对称电缆2023/2/6苏州大学电子信息学院15对称电缆结构图（2）同轴电缆2023/2/6苏州大学电子信息学院16（3）光纤

原理：全反射

分类：多模光纤（MMF）和单模光纤（SMF）

光源：LED（LightEmittedDioxide）、激光2023/2/6苏州大学电子信息学院17光信号入光信号出光纤外层光纤内层无线信道（1）陆地移动信道（2）微波中继信道

（3）卫星中继信道2023/2/6苏州大学电子信息学院18信道编码定义：从消息到信道波形或矢量的映射，希望获得通信系统与信道统计特性相匹配的编码。作用：在资源、可靠性和传信量之间选择一个好的工作点（有时还要考虑延时）。实质：（1）利用冗余降低差错概率

（2）将所有可能的输入信息（消息）映

射到信道符号（波形）空间的点，

而这个点的集合要小于（包含于）全信

道空间中。2023/2/6苏州大学电子信息学院19信道编码的三种情形（1）给定资源和可靠性要求，通过信道编码尽量提

高传输速率（例：多电平编码）（2）给定对信息传输的速率和可靠性要求，通过信

道编码尽量减少资源开销（例：扰乱编码）（3）给定资源和传输速率，通过编码提高可靠性

（例：检、纠错编码）2023/2/6苏州大学电子信息学院20信道编码的基本分类2023/2/6苏州大学电子信息学院21按码的结构分:线性码线性分组码（群码）卷积码（线性树码）非线性码按抗干扰模式分抗随机差错码抗突发差错码按编译码理论所用数学工具分代数码几何码组合码按对错误的处理方式分检错码纠错码调制技术一、什么是调制？把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程（即把基带信号携带的信息转载到高频信号上的处理过程）。

基带信号：如话音信号，300～3400赫兹。

高频信号：如电磁波，300K赫兹以上。二、为什么要调制？

1、适合信道的需要，提高发射效率。

2、进行频率分配，实现多路复用，提高信道利用率。

3、改善信噪比，提高传输质量。2023/2/6苏州大学电子信息学院22三、怎样调制？基带信号（调制信号）m(t);

高频载波信号为c(t)=Acos(ωct+)；2023/2/6苏州大学电子信息学院23φm(t)c(t)模拟调制框图：分类：2023/2/6苏州大学电子信息学院24模拟调制(连续调制)线性调制(幅度调制)非线性调制(角度调制)DSB：抑止载波双边带调幅AM：常规双边带调幅SSB：单边带调制VSB：残留边带调制FM：频率调制PM：相位调制振幅调制(AM）

1、调制方法：(1)抬高基带信号m(t)的电平，使m(t)+A0

恒为正即要求A0>=|m(t)|max（即叠加一个直流偏量A0

）(2)产生高频等幅载波c(t)=cosωct(3)相乘：SAM(t)=[A0+m(t)]cosωct2023/2/6苏州大学电子信息学院252、AM调制信号的时域表达和波形：

2023/2/6苏州大学电子信息学院26相位调制（PM）2023/2/6苏州大学电子信息学院27调相波：载波的瞬时相位偏移随调制信号作线性变化。kp——调相灵敏度（rad/v）调相波可表示为：这时，瞬时相位：θ(t)=ωct+kpm(t)

；

瞬时相位偏移：

(t)=kpm(t)由于相位随时间变化，必然导致频率随时间变化。2023/2/6苏州大学电子信息学院28频率调制（FM）调频波：载波的瞬时频率偏移随调制信号成比例变化:

瞬时频率：

瞬时频偏：

式中：kf——调频灵敏度（rad/s·V）由此引起瞬时相偏：则调频信号为：2023/2/6苏州大学电子信息学院29PM信号和FM信号波形

(a)PM信号波形

(b)FM信号波形数字调制2023/2/6苏州大学电子信息学院301、数字调制方式应考虑的因素：（1）抗干扰性（电波传播影响、多径衰落）（2）已调信号带宽（3）使用、成本因素2、好的数字调制方式应有的特点：（1）信噪比下具有良好的误码性能（2）良好的抗多径衰落能力（3）较小带宽（4）使用方便、成本低3、数字调制方式的分类单载波调制：某一时刻调制只使用单一载波

多载波调制：某一时刻调制使用多个载波OFDM2023/2/6苏州大学电子信息学院31FSK、PSKOQPSK、π/4-QPSK、MSK、GMSK恒定包络调制不恒定包络调制ASKQAM通信协议

1、定义

通信协议（communicationsprotocol）是指双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。协议定义了数据单元使用的格式，信息单元应该包含的信息与含义，连接方式，信息发送和接收的时序，从而确保网络中数据顺利地传送到确定的地方。2、特点（1）层次性

（2）可靠性

（3）有效性2023/2/6苏州大学电子信息学院323、常用协议

（1）TCP/IP

起源：为了实现不同网络之间的互连，美国国防部于1977年到1979年间制定了TCP/IP体系结构和协议。

子协议：TCP、IP、UDP、ARP、ICMP

特点：成本低、安全可靠、可路由性2023/2/6苏州大学电子信息学院33（2）NetBEUI协议起源：由NetBIOS（网络基本输入输出系统）发展完善而来特点：只需进行简单的配置和较少的网络资源消耗，并且可以提

供非常好的纠错功能，是一种快速有效的协议。局限性：由于其有限的网络节点支持（最多支持254个节点）和非

路由性，使其仅适用于基于Windows操作系统的小型局域网中。（3）IPX/SPX及其兼容协议

简介：IPX/SPX（网际包交换/序列包交换）协议主要应用于基于

NetWare操作系统的Novell局域网中，基于其他操作系统的局域