通信工程导论课件1-6讲

通信工程导论课件1-6讲目录通信工程概述信号与信息处理基础传输媒介与传输技术交换技术与网络结构移动通信原理与系统架构光纤通信原理及设备介绍CONTENTS01通信工程概述CHAPTER通信工程是电子工程的一个重要分支，关注的是信息传输和信号处理的技术和应用。定义从早期的电报、电话到现代的无线通信、光纤通信，通信工程经历了多个发展阶段，不断推动着信息技术的进步。发展历程通信工程定义与发展历程通信系统通常由信源、信道、信宿以及调制解调器等组成，各部分协同工作实现信息的有效传输。通信系统的主要功能包括信息的采集、传输、处理、存储和呈现等，以满足人们在不同场景下的通信需求。通信系统基本组成与功能功能基本组成分类根据传输媒介的不同，通信技术可分为有线通信和无线通信两大类。有线通信包括电话线、光纤等传输方式，无线通信则包括蜂窝移动通信、卫星通信等。应用领域通信技术在现代社会中无处不在，应用于电话、电视、广播、互联网、物联网等众多领域，深刻影响着人们的生活和工作方式。通信技术分类及应用领域02信号与信息处理基础CHAPTER信号分类根据信号的性质和特征，可以将其分为连续信号和离散信号、周期信号和非周期信号、确定性信号和随机信号等。信号特性分析包括时域分析、频域分析和时频分析等，用于揭示信号的内在规律和特性，如幅度、频率、相位等。信号分类及特性分析连续变化的物理量，如声音、图像等，其幅度和时间都是连续的。模拟信号离散的、不连续的物理量，由0和1组成的二进制数码表示。数字信号将模拟信号转换为数字信号的过程，包括采样、量化和编码三个步骤。模数转换（A/D转换）将数字信号转换为模拟信号的过程，是模数转换的逆过程。数模转换（D/A转换）模拟信号与数字信号转换原理信息处理基本方法基本技术应用领域信息处理基本方法和技术对信号进行加工、变换和分析，以提取有用信息和降低干扰的过程。包括模拟信号处理技术和数字信号处理技术，前者基于模拟电路实现，后者基于数字计算机实现。包括滤波、变换、估计和检测等，用于去除噪声、增强信号特征和提高信息质量。广泛应用于通信、雷达、声纳、导航、遥感、生物医学等领域。03传输媒介与传输技术CHAPTER由两根互相绝缘的导线按一定规格绞合而成，成本低、易于安装，但传输带宽有限，易受电磁干扰。双绞线由内导体、绝缘层、外导体和护套组成，具有较高的带宽和较好的抗干扰能力，但成本较高。同轴电缆利用光导纤维传输光信号，具有传输带宽大、抗干扰能力强、传输距离远等优点，但成本较高，需要专门的光纤接口设备。光纤有线传输媒介及其特性分析通过天线辐射和传播，具有传播距离远、穿透能力强等优点，但易受天气、地形等环境因素影响。无线电波微波红外线频率高于无线电波，具有频带宽、容量大等优点，但需要直线传播，易受地形和建筑物遮挡影响。利用红外线传输信号，具有保密性强、抗干扰能力强等优点，但传输距离短，易受障碍物影响。030201无线传输媒介及其特性分析传输技术发展趋势探讨高速化随着通信业务量的不断增长，传输技术将不断向高速化方向发展，以满足大容量数据传输的需求。智能化未来传输技术将更加注重智能化发展，通过引入人工智能、机器学习等技术提高网络自适应能力和运维效率。绿色化随着环保意识的提高，未来传输技术将更加注重绿色化发展，通过采用节能技术、环保材料等手段降低能耗和环境污染。融合化未来传输技术将更加注重与其他技术的融合发展，如与云计算、大数据等技术的结合，以提供更加高效、便捷的数据传输服务。04交换技术与网络结构CHAPTER通过建立一条专用的物理电路进行通信，通信过程中独占该电路，直到通信结束释放电路。电路交换原理通过信令系统建立、维持和释放电路连接，包括呼叫建立、呼叫保持和呼叫释放三个阶段。实现方式电话交换网（PSTN）采用电路交换方式，实现语音通信。典型应用电路交换原理及实现方式

分组交换原理及实现方式分组交换原理将待传送的数据划分为一定长度的分组，每个分组带有控制信息，在网络中以“存储-转发”的方式进行传输。实现方式通过分组交换机或路由器实现分组的存储、转发和路由选择，采用统计复用技术提高线路利用率。典型应用互联网（IP网络）采用分组交换方式，实现数据通信。分组交换网络无连接，通信前不需建立连接；资源共享，多个用户可同时使用网络；适用于突发性、数据量大的业务，如数据通信、图像传输等。电路交换网络面向连接，通信前需建立电路；独占资源，通信时其他用户无法使用；适用于实时性要求高的业务，如语音通信。混合交换网络结合电路交换和分组交换的优点，根据业务需求灵活选择交换方式；适用于多种业务场景，提供更高的灵活性和效率。网络结构类型及特点比较05移动通信原理与系统架构CHAPTER移动通信发展历程回顾第一代移动通信（1G）模拟语音通信时代，采用模拟调制技术和频分多址（FDMA）接入方式。第三代移动通信（3G）宽带数据通信时代，采用更高效的调制技术和更先进的接入方式，如WCDMA、CDMA2000等。第二代移动通信（2G）数字语音通信时代，采用数字调制技术和时分多址（TDMA）或码分多址（CDMA）接入方式。第四代移动通信（4G）高速数据通信时代，采用正交频分复用（OFDM）技术和多输入多输出（MIMO）天线技术，提供更高的数据传输速率和更低的延迟。03基站与基站控制器基站负责无线信号的收发和处理，基站控制器负责多个基站的管理和控制。01网络架构包括核心网和接入网两部分，核心网负责数据处理和交换，接入网负责用户设备的接入和无线资源管理。02空中接口定义了用户设备与基站之间的无线传输规范，包括物理层、数据链路层和网络层协议。蜂窝移动通信系统架构剖析包括频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、码分多址（CDMA）等，用于区分不同用户的信号。多址技术调制与解调技术信道编码与解码技术抗干扰与抗衰落技术将数字信号转换为模拟信号进行传输，以及在接收端将模拟信号还原为数字信号的过程。用于提高数据传输的可靠性和效率，包括卷积码、Turbo码等。采用分集接收、均衡技术等手段，提高信号在传输过程中的抗干扰和抗衰落能力。移动通信关键技术探讨06光纤通信原理及设备介绍CHAPTER保密性好光信号在光纤中传输时难以被窃取或干扰，保密性高。抗干扰能力强光纤通信不受电磁干扰影响，传输质量稳定。传输距离远光信号在光纤中传输损耗小，可实现远距离通信。光纤传输原理利用光的全反射原理，将光信号在光纤内部进行长距离、高速率传输。传输容量大光纤通信具有极高的带宽，可传输大量信息。光纤传输原理及优势分析产生光信号的设备，如激光器或发光二极管。光源如光纤连接器、耦合器、分路器等，用于实现光信号的连接、分配和管理。其他辅助设备传输光信号的介质，通常由纤芯、包层和护套组成。光纤接收光信号并将其转换为电信号的设备，如光电二极管。光检测器对光信号进行放大和再生的设备，以延长传输距离。中继器0201030405光纤通信设备组成与功能描述实现大范围、高速率的数据传输，通常采用环形或网状结构。核心网连接城市内各个节点的网络，实现城市范围内的数据通信。城域网光纤通信网络架构及发展趋势接入网：将用户设备接入到光纤通信网络中的网络，通常采用星形或树形结构。光纤