【大学课件】通信工程 通信原理简介

通信工程：通信原理简介欢迎来到通信工程的世界。本课程将深入探讨通信原理的核心概念和技术。通信的基本概念信息交换通信是两点或多点之间的信息交换过程。技术基础包括信号处理、传输和接收等技术。应用广泛从日常对话到复杂的卫星通信系统。通信的基本组成发送端将信息转换为适合传输的信号。信道传输信号的媒介，如空气或光纤。接收端将接收到的信号转换回原始信息。信号和噪声信号携带信息的电磁波或其他形式的能量。可以是模拟或数字形式。噪声干扰通信质量的不需要的信号。包括热噪声、串扰和干扰等。模拟信号与数字信号模拟信号连续变化的信号，如声音或光线强度。数字信号离散的信号，通常表示为0和1的序列。转换模数转换(ADC)和数模转换(DAC)是关键过程。信道和信道分类1有线信道包括双绞线、同轴电缆和光纤。2无线信道包括地面无线电、卫星通信和光通信。3水声信道用于水下通信，如潜艇通信。调制与解调信息信号原始的低频信号。调制将信息信号加载到高频载波上。传输通过信道传输调制后的信号。解调从接收到的信号中提取原始信息。信道编码1错误检测2错误纠正3数据压缩4加密信道编码的主要目的是提高通信的可靠性和效率。信道码的性能1码率每秒传输的比特数。2误码率接收错误的比特占总比特的比例。3编码增益编码后系统性能的改善程度。4复杂度编解码器的实现难度和成本。信源编码1信息提取2冗余移除3压缩4编码信源编码旨在减少传输数据量，提高通信效率。信源编码技术霍夫曼编码基于符号出现频率的可变长编码。LZW压缩利用重复字符串的字典压缩法。小波变换适用于图像和音频压缩的多分辨率分析。频率划分与时分多址频分多址(FDMA)将可用带宽分割成多个子频带，每个用户占用一个子频带。时分多址(TDMA)在同一频带内，不同用户在不同的时间片段传输数据。码分多址原理使用唯一的扩频码区分不同用户。优点抗干扰能力强，安全性高。应用广泛用于3G移动通信系统。天线与传播天线类型包括偶极天线、八木天线、抛物面天线等。天线参数包括增益、方向性、带宽等。传播模式包括直射、反射、折射和绕射等。天线性能指标增益天线在特定方向上的辐射强度。方向性天线集中辐射能量的能力。带宽天线可有效工作的频率范围。效率天线辐射功率与输入功率之比。自由空间传播发射信号从发射天线发出。传播信号在无障碍空间中直线传播。衰减信号强度随距离增加而减弱。接收接收天线捕获传播的信号。电离层反射传播1信号发射2达到电离层3电离层反射4返回地面电离层反射使得远距离无线通信成为可能，特别是短波通信。绕射传播定义电磁波遇到障碍物时绕过障碍物的现象。原理基于惠更斯-菲涅耳原理。应用使通信在非视线条件下成为可能。折射传播原理电磁波在不同介质界面发生方向改变。折射遵循斯涅尔定律。应用对理解大气中的无线信号传播至关重要。影响微波和卫星通信。多径传播定义信号通过多个路径到达接收端。影响可能导致信号衰落和符号间干扰。对策使用分集接收和均衡技术。信号传输-系统延迟1发送延迟信号在发送设备中的处理时间。2传播延迟信号在介质中传播所需的时间。3接收延迟接收设备处理接收信号的时间。信号传输-失真与衰减失真信号波形或相位的改变。衰减信号强度随传输距离的减弱。补偿通过均衡器和放大器改善信号质量。信号传输-噪声与信噪比噪声来源热噪声干扰量化噪声信噪比(SNR)信号功率与噪声功率之比，通常以分贝(dB)表示。数字通信系统信源编码压缩数据。信道编码添加纠错能力。调制将数字信号转换为模拟信号。传输通过信道发送信号。数字调制技术幅移键控(ASK)通过改变载波幅度传输数字信息。频移键控(FSK)通过改变载波频率传输数字信息。相移键控(PSK)通过改变载波相位传输数字信息。正交幅度调制(QAM)结合幅度和相位调制的高效方法。通信网络-OSI参考模型1应用层2表示层3会话层4传输层5网络层6数据链路层7物理层OSI模型定义了网络通信的七个层次，每层都有特定的功能。通信网络-TCP/IP参考模型1应用层2传输层3网际层4网络接口层TCP/IP模型是互联网的基础，它简化了OSI模型，更适合实际应用。通信网络-交换技术电路交换为通信双方建立专用的物理通路。报文交换以完整的报文为单位进行存储转发。分组交换将报文分割成小的数据包进行传输。通信网络-路由技术1路由表构建存储网络拓扑和路径信息。2路由算法选择最佳路径，如最短路径算法。3路由协议如RIP、OSPF和BGP等。4负载均衡分散网络流量，提高效率。通信网络-无线网络技术Wi-Fi基于IEEE802.11标准的局域网技术。蓝牙短距离无线通信技术。5G第五代移动通信技术。卫星通信利用人造卫星进行