现代通信原理(01概述).ppt

西南科技大学信息工程学院 1 1通信系统的组成 信息化社会 通信信息技术服务行业在上世纪末已成为世界上最大的产业 电话普及率 台 100人 2006年底 我国固定电话普及率和移动电话普及率分别达到61 4部 百人和35 3部 百人 我国电话用户总数突破8亿户 移动电话用户总数突破4 6亿户 西南科技大学信息工程学院 二 通信系统模型 1 点对点通信系统的一般模型 西南科技大学信息工程学院 信源 信息的发出者发送设备 匹配信源与传输媒介 调制 功率放大 噪声源 信号传输时所受的干扰 接收设备 完成发送设备的反变换 小信号放大 解调 信宿 消息的接收者信道 信号传输媒介信息速率自信息量I ai log2 1 p ai 单位为比特 一个二进制码元包含的信息量为1比特 设一个英文打字机总共能产生32种离散符号 则需要5位二进制数字来表示 设此打字机每秒能产生10个符号 那么作一个离散信源来说 它产生的二进制信息速率为50比特 秒 西南科技大学信息工程学院 2 模拟通信系统 模拟通信系统如图中虚线外的部分 西南科技大学信息工程学院 基带信号 没有经过高频调制的信号 比如语音 图像 数据 有时也指经过信源编或时分复用的信号 频率较低 基带传输 基带信号不经过调制直接直接传输 调制 为了有效传输 在发射机将基带信号调制到较高频率进行发送称为调制 解调 接收端从高频中取出基带的过程称为解调 是调制的逆过程 西南科技大学信息工程学院 3 数字通信系统 西南科技大学信息工程学院 信源编码 模拟信号要通过数字信道传输 首先要进行数字化处理 包括采样 量化 编码 压缩等 信源编码保证了信号能否进入有一定条件限制的数字信道里 信道编码 为了在数字信道里有一定的传输质量 还要进行信道编码 包括加扰编码 纠错编码和多址编码等 信源解码 信源编码的逆过程 信道解码 信道编码的逆过程 西南科技大学信息工程学院 4 数字通信系统的优越性 1 抗干扰能力强数字信号可多次再生 噪声不会累积 可以自动检错 纠错 2 具有良好的灵活性和通用性 3 便于加密 例 待传送数字序列X 密码数字序列Y 加密后数字序列Z X Y 模2加解密后Z Y X Y Y X 4 数字通信设备易于大规模集成 西南科技大学信息工程学院 1 2通信系统的分类 一 按消息的物理特征分类电报通信系统电话通信系统数据通信系统多媒体通信系统 西南科技大学信息工程学院 二 按调制方式分类 1 基带传输 直接传输基带信号 2 调制传输 将基带信号调制到载波后传输 将消息变换为便于传送的形式例1 天线长度 工作波长 4 c f 如果用低频传输 天线尺寸太大 例2 放大器的相对带宽决定了低频传输的有效带宽不足 可实现频分复用 可改善通信系统的性能 抗低频干扰 西南科技大学信息工程学院 调制时消息携带在正弦波或脉冲序列的参量上 这些正弦波或脉冲序列就称为载波 调制就是基带信号控制载波的某些参数按照基带信号的变化规律而变化 如 某已调信号s t Acos t 根据载波的不同 有 西南科技大学信息工程学院 西南科技大学信息工程学院 三 按传输信号的特征模拟通信系统 传送在时间和幅度特性上都连续变化的消息 数字通信系统 传送在时间和幅度特性上都经过离散的消息 西南科技大学信息工程学院 四 按通信方式不同单工通信 通信双方单向传递信息 双工通信 通信双方同时双向传递信息 半双工通信 通信双方双向传递信息但不同时 图1 单工 半双工和全双工通信方式示意图 a 单工 b 半双工 c 全双工 西南科技大学信息工程学院 五 按传送信号的复用方式频分复用 不同信号占用不同的频率范围 时分复用 不同信号占用不同的时间区间 码分复用 用正交的脉冲序列携带不同信号 西南科技大学信息工程学院 六 按传输媒介类型有线通信 双绞线 双平行线 同轴电缆 微带 波导 多芯铜线 光缆等 无线通信 卫星通信 移动通信 微波通信 雷达 声纳 遥控遥测 无线定位 无线接入等 西南科技大学信息工程学院 信道的定义及分类 狭义信道 传输媒介 调制信道 包括传输媒介及收发转换等模拟部分 广义信道 还包括调制信道之外的编码信道 按不同的分类方式 信道可分为有线信道和无线信道 调制信道和编码信道 线性信道和非线性信道 记忆信道和不记忆信道 恒参信道和变参信道等 西南科技大学信息工程学院 对于线性信道 eo t k t ei t h t 其中 K t 称为乘性干扰 如畸变 衰落 交调和互调等 h t 称为加性干扰 如白燥声 各种地面和空间的干扰等 线性网络 ei t Eo t h t K t 西南科技大学信息工程学院 对于编码信道 其中 p 0 0 为收0发0的概率 p 1 0 为收1发0的概率 p 0 1 为收0发1的概率 p 1 1 为收1发1的概率 1 0 P 1 0 P 0 1 P 1 1 P 0 0 0 1 西南科技大学信息工程学院 如果P 0 1 P 1 0 则称此信道为对称信道 对于电话信道 基本上是对称信道 对于INTERNET网 由于下行数据量远远大于上行数据量 称为不对称信道 西南科技大学信息工程学院 对于变参信道 例如移动通信 由于信号在传输过程中经过多种路径到达移动台 形成多径衰落 使信道参数随距离而变化 以举两径为例 西南科技大学信息工程学院 两径衰落的结果相当与在单径接收信号的基础上调制了一个 时延 与位置有关 的余弦函数 造成接收信号的幅度忽大忽小 接收效果时好时坏 西南科技大学信息工程学院 1 3通信系统的性能度量 一 通信系统的质量指标有效性 信道一定时 系统能够传输信息内容的多少 可靠性 系统接收端恢复信息的准确程度 西南科技大学信息工程学院 二 对于模拟通信系统有效性 在给定信道带宽内 能容纳多少的通信路数 也可用传单路信号的有效带宽来衡量 可靠性 通信系统接收端的输出信号噪声功率比 SNR SignalNoiseRatio 西南科技大学信息工程学院 三 数字通信系统有效性 用信号的传输速率来衡量 码元传输速率 RB 单位时间能够传送的码元数 波特率 每个码元传输所占用的时间TB为码长 则RB 1 TB 波特 Baud 若码元为二进制 RB2 若为M进制 RBM RB2 RBM log2M信息传输速率 Rb 单位时间能够传送的信息量 bits s 比特率 Rb RBM log2M比特 秒RBM Rb log2M波特 西南科技大学信息工程学院 可靠性 传输产生的错误概率 误码率PB 接收的错误码元数 发出的总码元数 误比特率Pb 接收的错误比特数 发出的总比特数 西南科技大学信息工程学院 为了获得通信中所需的有效性和可靠性 产生了信息处理技术 信息处理技术是现代信息工程的核心技术 信息处理的目的是为了提高系统对某一方面的要求 优化系统某一方面的性能指标 信息处理的主要手段是编 译码 比如 1 为了提高系统的有效性 可以通过信源编码来完成 2 为了提高系统的安全性 可以通过加密来完成 3 为了提高系统的可靠性 可以通过信道编码来完成 西南科技大学信息工程学院 思考题 1 利用电磁波通信的历史分为哪几个阶段 标志每个阶段开始的技术或成果是什么 对每个阶段各列举三个重要的贡献 2 根据围绕地球运行的轨道的不同 通信卫星可分为哪几类 试述各类的特征和主要特点 3 目前我国运营的数字移动电话网有哪两种 4 用户接入有哪些方式 试着对你最了解的方式给予