通信系统原理课件

通信系统原理课件汇报人：AA2024-01-19通信系统概述信号与信道模拟通信系统数字通信系统通信系统中的复用与多址技术差错控制编码contents目录通信系统概述01通信系统是实现信息传输和交换的系统，它允许在地理上分散的用户之间传递和交换各种类型的信息。定义通信系统通常由信源、信宿、信道、发送设备、接收设备以及噪声源等部分组成。组成通信系统的定义与组成分类根据传输媒介的不同，通信系统可分为有线通信系统和无线通信系统；根据信号性质的不同，可分为模拟通信系统和数字通信系统。发展随着技术的进步，通信系统经历了从模拟到数字、从有线到无线、从固定到移动的发展历程，未来还将朝着更高速度、更大容量、更低时延的方向发展。通信系统的分类与发展有效性可靠性适应性经济性通信系统性能指标指给定信道和时间内传输的信息量的多少，通常以码元速率、信息速率等来衡量。指通信系统对不同环境的适应能力，包括抗干扰能力、抗多径效应能力等。指传输信息的准确程度，即接收信息的误码率或误信率来衡量。指在满足系统性能要求的前提下，尽量降低系统的复杂性和成本。信号与信道02信号是携带信息的物理量，它可以是电信号、光信号、声信号等。在通信系统中，信号是信息的载体，通过信号的传输来实现信息的交换。信号的定义根据信号的性质和特点，可以将其分为模拟信号和数字信号两大类。模拟信号是连续变化的物理量，如语音、图像等；数字信号则是离散的、不连续的物理量，如计算机中的数据。信号的分类信号的定义与分类信道的定义信道是信号传输的媒介，它可以是有线信道（如电缆、光纤等）或无线信道（如空气、真空等）。在通信系统中，信道是连接发送端和接收端的桥梁，负责将信号从发送端传输到接收端。信道的特性信道具有多种特性，包括带宽、噪声、衰减等。带宽决定了信道能够传输的信号频率范围；噪声是信道中不可避免的干扰因素，会影响信号的传输质量；衰减则是信号在传输过程中的能量损失。信道的定义与特性在通信系统中，为了将信号适应信道的传输特性，通常需要对信号进行调制。调制是将信号的某些特征（如幅度、频率或相位）按照一定规律进行变化的过程。解调则是调制的逆过程，用于从已调信号中恢复出原始信号。根据信号在信道中的传输方式，可以分为基带传输和频带传输两种。基带传输是将数字信号直接传输到信道中，而频带传输则是将数字信号转换为模拟信号后再进行传输。为了提高信道的利用率，可以采用多路复用技术，将多个信号合并成一个复合信号进行传输。在接收端，再通过分用技术将复合信号分离成各个独立的信号。常见的复用技术包括时分复用（TDM）、频分复用（FDM）和码分复用（CDM）等。信号的调制与解调信号的传输方式信号的复用与分用信号在信道中的传模拟通信系统03模拟通信系统的组成与原理调制器解调器将模拟信号转换为适合信道传输的已调信号。将接收到的已调信号还原为原始模拟信号。信源信道信宿产生原始模拟信号，如语音、图像等。传输已调信号的物理媒介，如电缆、光纤等。接收并处理解调后的模拟信号。振幅调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）等。调制方式相干解调和非相干解调，其中相干解调需要提取载波信号，非相干解调则不需要。解调方式提高信号传输效率，降低噪声干扰，实现多路复用等。调制与解调的目的模拟信号的调制与解调ABCD模拟通信系统的性能分析有效性指标传输带宽、传输速率等，反映系统传输信息的能力。抗干扰能力指系统对噪声和干扰的抵抗能力，直接影响通信质量。可靠性指标误码率、信噪比等，反映系统传输信息的准确性。系统优化方法通过选择合适的调制方式、提高信噪比、采用差错控制技术等手段来优化系统性能。数字通信系统0403数字调制将数字信号转换为适合在信道中传输的已调信号。01信源编码将模拟信号转换为数字信号，包括采样、量化和编码三个过程。02信道编码为增加数字信号传输的可靠性，在数字信号中引入冗余度，以便在接收端进行差错控制。数字通信系统的组成与原理信道在接收端将已调信号还原为数字信号。数字解调信道解码信源解码01020403将数字信号转换为模拟信号，包括解码和低通滤波两个过程。传输信号的媒介，包括有线信道和无线信道。在接收端进行差错控制，纠正传输过程中产生的误码。数字通信系统的组成与原理解调方式与调制方式相对应，包括振幅解调、频率解调和相位解调等。调制与解调的性能指标包括误码率、信噪比、带宽利用率等。调制方式包括振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）等。数字信号的调制与解调分析数字通信系统在各种条件下的误码性能，包括信道噪声、干扰、多径效应等因素的影响。误码率分析抗干扰能力分析带宽利用率分析可靠性分析分析数字通信系统对干扰的抵抗能力，包括同频干扰、邻频干扰等。分析数字通信系统在给定带宽内的传输效率，包括频带利用率、时隙利用率等。分析数字通信系统在长时间运行过程中的稳定性和可靠性，包括设备故障率、维护成本等。数字通信系统的性能分析通信系统中的复用与多址技术05频分复用（FDM）01将通信系统的总频段划分成若干个等间隔的互不重叠的频段，分配给不同的用户使用。每个用户占用一个频段，实现多路信号同时传输。时分复用（TDM）02将时间分割成周期性的帧，每一帧再分割成若干个时隙，然后根据一定的时隙分配原则，使各个用户在每个帧内按指定的时隙收发信号。码分复用（CDM）03利用各用户信号码型结构正交性的特点，实现多用户信号的同时传输。各用户可以在同一时间使用同样的频带进行通信，而不会互相干扰。复用技术的原理与应用频分多址（FDMA）以不同的频率信道实现通信的多址技术。每个用户被分配一个特定的频率信道，通过选择不同的频率信道实现多用户通信。时分多址（TDMA）以不同的时隙实现通信的多址技术。每个用户被分配一个特定的时隙，通过选择不同的时隙实现多用户通信。码分多址（CDMA）以不同的扩频码实现通信的多址技术。每个用户被分配一个特定的扩频码，通过选择不同的扩频码实现多用户通信。多址技术的原理与应用复用技术主要用于提高通信系统的传输效率，使得多个用户可以共享同一物理信道；而多址技术主要用于区分不同的用户，保证各用户之间通信的互不干扰。在实际应用中，复用技术和多址技术往往需要相互配合使用，以实现高效、可靠的通信系统。例如，在移动通信系统中，可以采用时分复用和码分多址相结合的方式，既提高系统的传输效率，又保证各用户之间通信的互不干扰。复用技术主要关注如何有效地利用有限的通信资源，提高系统的吞吐量；而多址技术主要关注如何准确地识别不同的用户信号，保证通信的可靠性和安全性。复用与多址技术的比较差错控制编码06通过在传输的信息序列中加入一些监督码元，使得接收端能够根据这些监督码元来发现或纠正传输过程中出现的错误。根据编码方式的不同，差错控制编码可分为线性分组码、卷积码以及其他差错控制编码技术等。差错控制编码的原理与分类差错控制编码分类差错控制编码原理线性分组码线性分组码原理将信息序列分组，并在每组信息码元后附加若干监督码元，构成具有一定长度的码组。监督码元与信息码元之间满足一定的线性关系。线性分组码特点编码和解码相对简单，适用于各种通信信道，但纠错能力相对较弱。卷积码利用各信息码元与前后信息码元的相关性进行编码，生成的监督码元不仅与本组信息码元有关，还与前面若干组信息码元有关。卷积码原理具有较强的纠错能力和抗干扰性能，适用于信噪比较低的通信信道，但编码和解码相对复杂。卷积码特点通过在信息序列后附加一段循环冗余码，使得整个序列具有特定的循环特性。接收端通过检验循环冗余码来判断传输过程中