通信原理的基本概念.

1通信原理之基本概念山西华瑞电子工程有限公司2013.4270%工作实践、生活积累、环境20%学习经历、培训、参观10%自学人的能力从哪里来国际HR界公认721定律3学习要求掌握通信的基本概念通信的定义通信重大事件通信的方式通信的分类通信的工作方式通信系统的组成衡量通信系统的主要质量指标4通信的定义：通信是指一地向另一地进行消息的有效传递。通信的目的：传递消息中所包含的信息。消息：是物质或精神状态的一种反映，例如语音、文字、音乐、数据、图片或活动图像等。信息：是消息中包含的有效内容。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。一、通信的定义5二、通信的定义对于华瑞公司而言：“通信”这一术语是指“电通信”，包括光通信，因为光也是一种电磁波。在电通信系统中，消息的传递是通过电信号来实现的，简称“电信”。通信的本质：实现信息传递功能的一门科学技术，它即要把大量有用信息无失真、高效率的传输，也要在传输过程中将无用信息和有害信息抑制。当今的通信不仅要有效传递信息，还要有存储、处理、采集及显示等功能。比如“云”6二、通信重大事件表1837年：莫尔斯发明有线电报1864年：麦克斯韦发明电磁辐射理论1876年：贝尔发明有线电话1896年：马可尼发明无线电报1918年：调幅无线电广播、超外差接收机问世1936年：商业电视广播开播，1946年计算机诞生60后：卫星通信，计算机网络和数字技术70后：数字通信、光纤通信，苹果、微软诞生80后：综合业务数字网络、有线电视诞生90后：卫星通信、移动通信、互联网飞速发展00后：高清数字电视、智能手机、移动互联网、IPAD、云…………7高琨1933年生于上海，英藉、华裔学者1966-七月，高锟博士在PIEE杂志上发表论文《光频率的介质纤维表面波导》，从理论上分析证明了实现光纤通信的可能性，并预言了超低耗光纤的可能性1970-美国康宁公司成功研制成世界上第一根低损耗石英光纤，光纤为信息时代的到来奠下基石全球公认“光纤之父”，北京邮电大学名誉教授、2009年诺贝尔物理学奖得主8A信道B(a)A信道B(b)A信道B(c)图1-1按消息传送的方向和时间划分的通信方式(a)单工方式；(b)半双工方式；(c)全双工方式三、通信方式按消息传送的方向与时间分有线电视对讲机电话、手机9按数字信号排序分串序传输并序传输发送设备接收设备110(a)发送设备接收设备…(b)图1-2按数字信号排序划分的通信方式(a)串序传输方式；(b)并序传输方式三、通信方式10按通信网络形式分两点间直通方式分支方式交换方式终端A终端B终端C交换设备终端N(c)终端A终端B(a)转接站终端A终端B终端C(b)终端N…图1-3按网络形式划分的通信方式(a)两点间直通方式；(b)分支方式；(c)交换方式三、通信方式11四、通信的分类按传输媒质分有线通信：导线、电缆、光缆等无线通信：无线电波、红外线等按工作频率分长波通信、中波通信短波通信、微波通信按传输信号类型分模拟通信系统—传输模拟信号的通信系统数字通信系统—传输数字信号的通信系统12模拟信号和数字信号模拟信号：代表消息的信号参量取值连续，例如麦克风输出电压：0t0t(a)话音信号(b)抽样信号图1-2模拟信号四、通信的分类13数字信号：代表消息的信号参量取值为有限个，例如电报信号、计算机输入输出信号：通常，按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。0tt码元(a)二进制信号(b)2PSK信号图1-3数字信号四、通信的分类14四、通信的分类按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统……按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统按收信者运动分：固定通信和移动通信151.基带信号—由信源输出的电信号特点：具有频率较低的频率分量一般不适合直接作为传输信号举例2.已调信号—经过调制后的信号特点：携带信息适合在信道中传输具有较高频率成分且中心频率远离零频Ox(t)tX()Om-m四、通信的分类16SM()cO-cx()cosctt调制的过程四、通信的分类17频分复用、时分复用和码分复用四、通信的分类18五、通信使用频段所有的通信频段的使用要经过国家无线电管理委员会批准才能使用，当然也有开放的频段。19五、通信使用频段通信使用的频段、常用传输媒介及主要用途频率范围（Í）波长（λ）符号常用传输媒介用途3Hz~30kHz10m8~104m甚低频VLF有线线对长波无线电音频、电话、数据终端、长距离导航、时标30kHz~300kHz10m4~103m低频LF有线线对长波无线电导航、时标、电力线通信300kHz~3MHz10m3~102m中频MF同轴电缆，中波无线电调幅广播、移动陆地通信、业余无线电3MHz~30MHz10m2~10m高频HF同轴电缆，短波无线电移动无线电话、短波广播、定点军用通信、业余无线电30MHz~300MHz10m~1m甚高频VHF同轴电缆，米波无线电电视、调频广播、空中管制、车辆通信、导航、集群通信、无线寻呼300MHz~3GHz100cm~10cm特高频UHF波导，分米波无线电电视、空间遥测、雷达导航、点对点通信、移动通信3GHz~30GHz10cm~1cm超高频SHF波导，厘米波无线电微波接力、卫星和空间通信、雷达30GHz~300GHz100mm~1mm极高频EHF波导，毫米波无线电雷达、微波接力、射电天文学105GHz~107GHz3×10-4cm~3×10-6cm紫色、可见光红外线光纤，激光空间传播光通信20六、通信系统的组成通信系统的一般模型信息源（简称信源）：把各种消息转换成原始电信号，如麦克风。信源可分为模拟信源和数字信源。发送设备：产生适合于在信道中传输的信号。信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。分为有线信道和无线信道两大类。噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。21接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如扬声器等。六、通信系统的组成22模拟通信系统模型模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统：两种变换：模拟消息原始电信号（基带信号）基带信号已调信号（带通信号）图1-4模拟通信系统模型六、通信系统的组成23数字通信系统模型数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统信源编码与译码目的：提高信息传输的有效性完成模/数转换信道编码与译码目的：增强抗干扰能力加密与解密目的：保证所传信息的安全数字调制与解调目的：形成适合在信道中传输的带通信号同步目的：使收发两端的信号在时间上保持步调一致信息源信源编码信道译码信道编码信道数字调制加密数字解调解密信源译码受信者噪声源六、通信系统的组成241.2.3数字通信的特点优点抗干扰能力强，且噪声不积累传输差错可控便于处理、变换、存储便于将来自不同信源的信号综合到一起传输易于集成，使通信设备微型化，重量轻易于加密处理，且保密性好缺点：需要较大的传输带宽对同步要求高六、通信系统的组成25通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性有效性：指通信系统中传输消息的“速率”问题，即快慢问题可靠性：指通信系统中传输消息的“质量”问题，即好坏问题其它还有：适应性、经济性、保密性、标准性、维修性、工艺性等。七、通信系统主要性能指标26通信系统的主要性能指标：有效性－－－消息传输的速度问题可靠性－－－消息传输的质量问题以上二者是一对矛盾，通常根据实际应用求得相对的统一。即在满足一定可靠性指标下，尽量提高传输速度，在维持一定有效性指标基础上，使消息传输质量尽量提高。七、通信系统主要性能指标27模拟通信系统：有效性：可用有效传输频带来度量。可靠性：可用接收端最终输出信噪比来度量。数字通信系统有效性：用传输速率衡量。可靠性：常用误码率表示。七、通信系统主要性能指标28模拟通信系统有效性：带宽七、通信系统主要性能指标8M8M8M8M8M载波1载波2载波3载波5载波4频道1频道2频道3频道4频道5F(MHz)0在有线电视系统中，PAL制每套节目带宽是8MHz，NTSC制是6M，因此，在48MHz的带宽范围内，PAL制可传6套电视节目，NTSC制可传8套，在节目传输数量上，显然后者占优，但PAL制信号质量更好29模拟通信系统可靠性：信噪比。七、通信系统主要性能指标信号噪声信噪比：信号功率与噪声功率之比。C/N=Pc/PnPc：信号功率Pn：噪声功率30模拟通信系统可靠性：信噪比。七、通信系统主要性能指标模拟通信系统中（模拟监控或有线电视），信噪比下降或不足，容易产生雪花点。信号噪声31数字通信系统有效性：传输速率比特率（信息传输速率Rb）：定义为单位时间内传递的平均信息量或比特数，单位为比特/秒，简记为b/s，或bps七、通信系统主要性能指标32带宽：原本指模拟系统中传输信息所占的带宽，如有线电视中传输一套节目占8M带宽，后来约定俗成，把数字信号的传输速度也叫成带宽。切记模拟系统带宽单位一般是：MHz数字系统带宽单位一般是：bps七、通信系统主要性能指标33数字通信系统可靠性：误码率常用误码率和误信率表示。误码率误信率，又称误比特率在二进制中有传输总码元数错误码元数eP传输总比特数错误比特数bPebPP七、通信系统主要性能指标