第1章通信基础知识

第1章通信基础知识.txt第一次笑是因为遇见你，第一次哭是因为你不在，第一次笑着流泪是因为不能拥有你。本文由xkw90贡献ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。第1章通信基础知识现代通信技术何红军主要内容1.1通信的基本概念1.2模拟信号数字化1.3信号的基带传输1.4模拟调制与解调1.5数字调制与解调1.6复用技术现代通信技术何红军1.1通信的基本概念人们在相隔较远的地方，如何进行信息交换呢？人们在相隔较远的地方，如何进行信息交换呢？人类是通过嘴巴、耳朵、人类是通过嘴巴、耳朵、眼睛等与对方进行信息交换的。通信的基本任务：是解决两地之间消息的传递和交换。通信的基本任务：是解决两地之间消息的传递和交换。例如，将地点A的信息传输到地点B或者将地点A例如，将地点A的信息传输到地点B，或者将地点A和地的信息双向传输。点B的信息双向传输。AB现代通信技术何红军实现通信的方式:实现通信的方式:古代人们曾利用信物、烽火、金鼓、古代人们曾利用信物、烽火、金鼓、旗语等作为通信工具传递信息。现代人们利用电话、传真、电视、现代人们利用电话、传真、电视、国际互联网等进行信息传递和交换。息传递和交换。现代通信是电通信方式：现代通信是电通信方式：利用电信号携带所要传递的信息，利用电信号携带所要传递的信息，然后经过各种信道进行传输，达到通信的目的。行传输，达到通信的目的。由于电通信几乎能在任意的通信距离上实现迅速而又准确的传递，通信距离上实现迅速而又准确的传递，因而获得了飞速的发展和广泛的应用。的发展和广泛的应用。现代通信技术何红军1.1.1信号信息要用某种物理方式表达出来，通常可以用声音、图像、信息要用某种物理方式表达出来，通常可以用声音、图像、文字、符号等来表达。文字、符号等来表达。字幕“明天是晴天”字幕“明天是晴天”——文字天气预报明天是晴天”“明天是晴天”播音员说“明天是晴天”播音员说“明天是晴天”——语言——图形定义：是信息的载体，是信息的表现形式。信号的定义：是信息的载体，是信息的表现形式。一般讲的信号是指电信号它的表达形式可以是电压、信号是指电信号，讲的信号是指电信号，它的表达形式可以是电压、电流或电场等信号的描述：可以有两种方法，时域法和频域法。信号的描述：可以有两种方法，即时域法和频域法。现代通信技术何红军时域法：信号的电量（电压或电流等）随时间变化的情况，可以用观察波形的方法进行。例如，声音信号与时间t的关系可用一维函数f(t)来描述，如图（a）所示。频域法：信号的电量在频域中的分布情况，可用频谱分析仪观察信号的频谱，语音信号的频率范围大约为20～20000Hz，如图（b）所示。现代通信技术何红军电信号的分类以频率划分，可分为基带信号和频带信号。以频率划分，可分为基带信号和频带信号。信号以信号参数的状态划分，可以分为模拟信号和数字信号。以信号参数的状态划分，可以分为模拟信号和数字信号。模拟信号和数字信号现代通信技术何红军1.基带信号与频带信号1.基带信号与频带信号基带信号是指含有低频成份甚至直流成份的信号，基带信号是指含有低频成份甚至直流成份的信号，通常原始信号都是基带信号。原始信号都是基带信号。例如:话音信号是一种典型的基带信号，例如:话音信号是一种典型的基带信号，它是由人的声音经过话筒转换而成的。经过话筒转换而成的。频带信号的中心频率较高，而带宽相对中心频率很窄，频带信号的中心频率较高，而带宽相对中心频率很窄，因此适合于在信道中传输。因此适合于在信道中传输。例如:调频广播电台的FM88.MHz就是一个频带信号FM88就是一个频带信号，例如:调频广播电台的FM88.5MHz就是一个频带信号，它是将话音信号调制到88MHz的中心频率上88.的中心频率上，它是将话音信号调制到88.5MHz的中心频率上，然后进行发射。如果接收机的频率与电台的频率相同，行发射。如果接收机的频率与电台的频率相同，就能够接收到所发射的信号。接收到所发射的信号。现代通信技术何红军在检波电路中的应用（无线通信）在检波电路中的应用（无线通信）调制的过程u1Ou2O载波信号t调发高频信号高频t振荡器t频频信号u1制器u2射器uOu用频信号高频信号的制现代通信技术何红军检波的过程u1Ou2tOu3tOt高LC频放大器+u1–D+u2–R1R2C1C2+u3–低频放大器现代通信技术何红军2.模拟信号与数字信号2.模拟信号与数字信号模拟信号是指电信号参量的取值随时间连续变化的信号。因此，模拟信号也叫连续信号。常见的模拟信号有语音信号、图像信号以及来自各种传感器的检测信号等。数字信号是指电信号参量的取值是离散的且只有有限个状态的信号。因此，数字信号也叫离散信号。常见的数字信号有电报、传真、计算机数据等信号。现代通信技术何红军传输技术相关的概念用什么表现你家里的计算机上网速度快？机上网速度快？传输速率：单位bps（second）传输速率：单位bps（bitspersecond）bpsKbps，Mbps，Kbps，Mbps，Gbps带宽：频谱宽度，单位Hz带宽：频谱宽度，单位Hz误码率：是比率，错误比特数/误码率：是比率，错误比特数/传输总比特数需要检纠错技术。需要检纠错技术。传输距离：传输距离：信号在介质中传输都有衰减安全性.安全性.现代通信技术何红军1.1.2信道信道是信号的传输媒质，它可分为有线信道和无线信道两类。有线信道包括明线、双绞线、同轴电缆和光纤等。无线信道是由无形的空间构成，利用电波进行通信。1、有线信道有线信道主要有双绞线、同轴电缆和光纤，它们的构造、特征及主要用途如表1.1所示。现代通信技术何红军表1.1有线信道的线路种类、构造、特征和主要用途有线信道的线路种类、构造、线路种类构造特征便宜、构造简单，传输频带宽，传输频带宽，有漏话现象，话现象，容易混入杂音价格稍高，传输频带宽，频带宽，漏话感应分支、少，分支、接头容易主要用途电话用户线低速LAN低速LAN双绞线同轴电缆CATV分配电缆高速LAN高速LAN光纤低损耗，频带宽，国际间主干线重量轻，直径小，重量轻，直径小，国内城市间主无感应，无感应，无漏话干线高速LAN高速LAN现代通信技术何红军2.2双绞线—TP（twistedpair）pair）可以传模拟/数字信号结构分类（1）UTP（2）STP现代通信技术何红军1)UTP(unshieldedtwistedpair)?无屏蔽双绞线????结构特性：最大传输距离=100特性：最大传输距离=100m10M—100M传输速率10M100M信号衰减大，信号衰减大，抗干扰性较差价格低现代通信技术何红军2)STP(shieldedtwistedpair)?屏蔽双绞线（金属封装的屏蔽层）屏蔽双绞线（金属封装的屏蔽层）?????结构特性：特性：抗干扰性比UTPUTP强抗干扰性比UTP强价格>UTP价格>UTP传输距离>UTP传输距离>UTP我们一般选择哪一种？我们一般选择哪一种？现代通信技术何红军双绞线的应用优点：成本低、易于安装、应用广泛优点：成本低、易于安装、?缺点：带宽有限、传输距离短、抗干扰性不强缺点：带宽有限、传输距离短、?应用：应用：?电话线?ISDN?网线?xDSL：ADSL、VDSL、SDSLxDSL：ADSL、VDSL、现代通信技术何红军2.3同轴电缆?结构?????特性：抗干扰性强传输距离>双绞线价格高安装复杂比双绞线有更粗的铜导体，更好的屏蔽层。现代通信技术何红军同轴电缆的分类50欧姆，用于数字传输，基带传输，基带同轴电缆50欧姆，用于数字传输，基带传输，欧姆?75欧姆，模拟传输，宽带同轴电缆75欧姆，模拟传输，欧姆同轴电缆的应用局域网、中继线路局域网、?有线电视现代通信技术何红军2.6光纤?光导纤维（光纤）是一种直径很细的柔软、能传导光波的介质。????构成：纤芯包层保护层现代通信技术何红军光纤分类（主要）?单模光纤：只有一种传输模式远速率高??多模光纤：存在多种传输模式由于多模光纤会产生干扰、由于多模光纤会产生干扰、干涉等复杂问因此在带宽、容量上都不如单模光纤。题，因此在带宽、容量上都不如单模光纤。现代通信技术何红军2．无线信道无线信道是利用电波传输信号。电波是一种在空间传播的物质，是全世界共同拥有的资源和财产。电波是指频率在3000GHz以下的电磁波，电磁波包括电波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等，它们都是以光速3×108m/s传播的，人们根据电波的波长对它进行命名。现代通信技术何红军电信领域使用的电磁波的频谱0f(Hz)10102104106无线电1081010微波1012101410161018102010221024γ射线红外线可见光紫外线X射线4f(Hz)10105双绞线1061071081091010卫星10111012101310141015光纤1016同轴电缆调幅海事无线电无线电波段LFMFHF地面微波调频移动无线电无线电电视VHFUHFSHFEHFTHF现代通信技术何红军电波是从天线发射出来的，不同的频率其天线的形状、尺寸也各不相同，并且电波传播方式也多种多样。电波的主要传播方式：地表面波、直射波和电离层反射波。现代通信技术何红军现代通信技术何红军1.1.3信息的传输方式按照通过传输线路信息的形式不同可以将传输方式分为模拟传输和数字传输；按照传输方法可分为串行传输和并行传输；按照信号的流向可分为单工、半双工和全双工三种通信方式现代通信技术何红军1.1.4通信系统1．通信系统的基本组成信号的传递与处理由通信系统完成。通信系统的一般模型如图1.8所示，它包括信源、发送设备、信道、噪声源、接收设备和信宿六个部分。现代通信技术何红军模拟基带传输系统模拟通信系统模拟调制传输系统通信系统数字基带传输系统数字通信系统数字调制传输系统判断：模拟通信系统只能使用模拟传输方式，数字通信系统只能使用数字传输方式。现代通信技术何红军与模拟通信相比，与模拟通信相比，数字通信更能适应现代社会通信技术越来越高的要求。这是由于它本身具有一系列模拟术越来越高的要求通信无法比拟的特点。其主要优点如下：（1）抗干扰能力强（2）便于加密处理（3）易于实现集成化，使通信设备体积小、功耗低（4）利于采用时分复用实现多路通信数字通信系统的许多优点是用比模拟信号占用更宽的频带而换得的现代通信技术何红军3