第一章概述1-2

1、第一章第一章 通信系统概述通信系统概述一、基本概念一、基本概念二、通信系统的分类二、通信系统的分类三、通信方式三、通信方式四、通信系统的质量指标四、通信系统的质量指标五、五、无线电通信概述无线电通信概述三、通信系统的质量指标三、通信系统的质量指标通信系统的质量指标或性能指标涉及信息通信系统的质量指标或性能指标涉及信息传输的传输的有效性有效性、可靠性可靠性、适应性、经济性、适应性、经济性、安全性、标准性及维护和使用是否方便等。安全性、标准性及维护和使用是否方便等。 三、通信系统的质量指标三、通信系统的质量指标有效性：有效性：是指在给定的信道上单位时间所能是指在给定的信道上单位时间所能传送信息的多

2、少，主要是速度。传送信息的多少，主要是速度。模拟通信系统模拟通信系统, ,用给定信道（即给定带宽）用给定信道（即给定带宽）内可传话路数的多少来衡量。内可传话路数的多少来衡量。数字通信系统，是以在给定信道内信息传输数字通信系统，是以在给定信道内信息传输速率速率R Rb b来衡量来衡量。三、通信系统的质量指标三、通信系统的质量指标数字通信系统，是以在给定信道内信息传输速率数字通信系统，是以在给定信道内信息传输速率R Rb b来衡量来衡量。信息传输速率的单位是比特信息传输速率的单位是比特/ /秒（秒（b/sb/s) )。比特（。比特（bit)bit)是信息量是信息量的单位，对于的单位，对于0 0、1

3、 1等概率出现的二进制码，一个码元符号所携带的等概率出现的二进制码，一个码元符号所携带的信息量为信息量为1b1b。为了提高系统的传输有效性，可采用。为了提高系统的传输有效性，可采用M M进制（进制（M M2 2）传输。传输。M M进制码元称为符号，它有进制码元称为符号，它有M M个取值，如果个取值，如果M M个取值是等概率个取值是等概率的，则一个的，则一个M M进制符号所携带的信息量为进制符号所携带的信息量为loglog2 2MbMb。比如一个四进制。比如一个四进制或八进制的符号所携带的信息量为或八进制的符号所携带的信息量为2b2b或或3b3b。若若M M进制码元速率为进制码元速率为R RB

4、B（其单位为波特，（其单位为波特，baudbaud），则其信息速），则其信息速率率R Rb b为为 log2RRMbB三、通信系统的质量指标三、通信系统的质量指标举例：举例：某一数字信号的码元传输速率为某一数字信号的码元传输速率为1000Baud1000Baud，试问它，试问它采用二进制和八进制传输时，其信息传输速率各是多少？采用二进制和八进制传输时，其信息传输速率各是多少？log2RRMbB三、通信系统的质量指标三、通信系统的质量指标可靠性：可靠性：是指接收端所恢复信号的准确程度，主是指接收端所恢复信号的准确程度，主要是质量要是质量 。模拟通信系统模拟通信系统, ,用接收设备输出端的信噪比（

5、平均用接收设备输出端的信噪比（平均信号功率与噪声功率之比）来衡量。信号功率与噪声功率之比）来衡量。数字通信系统，用比特或符号的错误概率来衡量。数字通信系统，用比特或符号的错误概率来衡量。 三、通信系统的质量指标三、通信系统的质量指标ebp错误比特数传输总比特数PeB错误码元数传输总码元数误比特率为：误符号概率为：第一章第一章 通信系统概述通信系统概述一、基本概念一、基本概念二、通信系统的分类二、通信系统的分类三、通信系统的质量指标三、通信系统的质量指标四、无线电通信概述四、无线电通信概述五、无线电通信概述五、无线电通信概述（一）无线电通信的概念（一）无线电通信的概念（二）无线电波传播的主要特点

6、（二）无线电波传播的主要特点（一）无线电通信的概念（一）无线电通信的概念1.1.定义：定义：无线电通信是指利用无线电波传播信无线电通信是指利用无线电波传播信息的通信方式息的通信方式. .2.2.优点：优点：与有线通信方式相比，无线电通信具与有线通信方式相比，无线电通信具有通信建立迅速、通信距离远、机动灵活和有通信建立迅速、通信距离远、机动灵活和组网容易等优点组网容易等优点3.3.缺点：缺点：衰落严重，易受天电等外界干扰，容衰落严重，易受天电等外界干扰，容易被截获和窃听等易被截获和窃听等4.4.应用：应用：主要用于电报、电话、传真、广播和主要用于电报、电话、传真、广播和电视等各种信息传输系统。广

7、泛地应用于地电视等各种信息传输系统。广泛地应用于地面、空中、海上和空间通信。面、空中、海上和空间通信。（一）无线电通信的概念（一）无线电通信的概念5.5.分类：分类：(1)(1)按工作频段划分为按工作频段划分为1212个波段个波段 极长波、超长波、特长波、甚长波、长波、极长波、超长波、特长波、甚长波、长波、中波、短波、超短波和微波中波、短波、超短波和微波 。（一）无线电通信的概念（一）无线电通信的概念序号频段名称频率范围波段名称波长范围1极低频（ELF）330Hz极长波10010Mm2超低频（SLF）30300Hz超长波101Mm3特低频（ULF）3003000Hz特长波1000100km4甚

8、低频（VLF）330KHz甚长波（万米波） 10010km5低频（LF）30300KHz长波（千米波）101km6中频（MF）3003000KHz中波（百米波）1000100m7高频（HF）330MHz短波（十米波）10010m8甚高频（VHF）30300MHz超短波（米波）101m9特高频（UHF）3003000MHz分米波微波101dm10超高频（SHF）330GHz厘米波101cm11极高频（EHF）30300GHz毫米波101mm12至高频3003000GHz丝米波101丝米5.5.分类：分类：(2) (2) 根据无线电波的不同波段和传播模式根据无线电波的不同波段和传播模式 无线电通信

9、主要分为短波通信、超短波通信、无线电通信主要分为短波通信、超短波通信、微波中继通信、移动通信、卫星通信等。微波中继通信、移动通信、卫星通信等。（一）无线电通信的概念（一）无线电通信的概念(2) (2) 根据无线电波的不同波段和传播模式根据无线电波的不同波段和传播模式短波通信（又称高频通信，短波通信（又称高频通信，HFHF）: :是利用频率在是利用频率在3-30MHz3-30MHz的电磁波进行的无线电通信，实际上，的电磁波进行的无线电通信，实际上，人们也把中波的高频频段人们也把中波的高频频段1.5-3MHz1.5-3MHz归到短波波段，归到短波波段，所以现有的许多短波通信设备，其频段范围往往所以

10、现有的许多短波通信设备，其频段范围往往扩展到扩展到1.5-30MHz1.5-30MHz。 超短波通信：超短波通信：是指利用波长为是指利用波长为10-1m10-1m（频率为（频率为30-30-300MHz300MHz）的电磁波进行的无线电通信。由于超短）的电磁波进行的无线电通信。由于超短波的波长在波的波长在1-10m1-10m之间，所以也称为米波通信。之间，所以也称为米波通信。整个超短波的频带宽度是整个超短波的频带宽度是270MHz270MHz，是短波频带宽，是短波频带宽度的将近度的将近1010倍。由于频带相对较宽，被广泛应用倍。由于频带相对较宽，被广泛应用于电视、调频广播、雷达探测、导航、移动

11、通信、于电视、调频广播、雷达探测、导航、移动通信、军事通信军事通信等等领域。领域。(2) (2) 根据无线电波的不同波段和传播模式根据无线电波的不同波段和传播模式微波中继通信：微波中继通信：是利用是利用300MHz300MHz以上频段的电磁波以上频段的电磁波进行无线电通信的一种方式。使用的是分米波和进行无线电通信的一种方式。使用的是分米波和厘米波波段，这种通信方式采用的是视距传输方厘米波波段，这种通信方式采用的是视距传输方式，受地形和天线高度的限制，相邻两站之间的式，受地形和天线高度的限制，相邻两站之间的通信距离有限（一般在通信距离有限（一般在3030公里左右）。利用这种公里左右）。利用这种通

12、信方式进行远距离的通信，必须建立一系列的通信方式进行远距离的通信，必须建立一系列的中继站，这也是中继（接力）通信的由来。中继站，这也是中继（接力）通信的由来。(2) (2) 根据无线电波的不同波段和传播模式根据无线电波的不同波段和传播模式卫星通信：卫星通信：是利用通信卫星作为中继站实现地球上各点是利用通信卫星作为中继站实现地球上各点之间的通信。主要通信业务是电话、电报、电视、传真之间的通信。主要通信业务是电话、电报、电视、传真和数据传输。卫星通信可以只经过一颗卫星，由卫星通和数据传输。卫星通信可以只经过一颗卫星，由卫星通信地球站向卫星传输的上行线路和卫星向地球站传输的信地球站向卫星传输的上行线

13、路和卫星向地球站传输的下行线来完成，也可以经过多颗卫星和多条上、下行线下行线来完成，也可以经过多颗卫星和多条上、下行线路。卫星通信是路。卫星通信是2020世纪世纪6060年代中期航天技术与通信技术年代中期航天技术与通信技术相结合产生的新的通信手段。相结合产生的新的通信手段。(2) (2) 根据无线电波的不同波段和传播模式根据无线电波的不同波段和传播模式移动通信：移动通信：是指通信的双方或至少一方在移动中是指通信的双方或至少一方在移动中进行的信息交换和传输方式。工作在超短波或微进行的信息交换和传输方式。工作在超短波或微波波段。波波段。 (2) (2) 根据无线电波的不同波段和传播模式根据无线电波

14、的不同波段和传播模式(2) (2) 根据无线电波的不同波段和传播模式根据无线电波的不同波段和传播模式散射通信散射通信：是指利用大气层不均匀介质对电磁波是指利用大气层不均匀介质对电磁波的再辐射（散射或反射）作用进行的超视距无线的再辐射（散射或反射）作用进行的超视距无线电通信。散射通信包括对流层散射通信、电离层电通信。散射通信包括对流层散射通信、电离层散射通信和流星余迹通信。散射通信和流星余迹通信。6.6.无线电通信系统的组成和简单工作过程无线电通信系统的组成和简单工作过程发射机发射机接收机接收机发射天线发射天线接收天线接收天线馈线馈线馈线馈线电磁波电磁波（一）无线电通信的概念（一）无线电通信的概

15、念6.6.无线电通信系统的组成和简单工作过程无线电通信系统的组成和简单工作过程接收机接收机发射天线发射天线接收天线接收天线馈线馈线馈线馈线电磁波电磁波调制器调制器混频器混频器高频放大器高频放大器高频振荡器高频振荡器（一）无线电通信的概念（一）无线电通信的概念6.6.无线电通信系统的组成和简单工作过程无线电通信系统的组成和简单工作过程发射天线发射天线馈线馈线调制器调制器混频器混频器高频放大器高频放大器高频振荡器高频振荡器低频（基带）低频（基带）信号信号中频信号中频信号高频振荡信号高频振荡信号射频信号射频信号（一）无线电通信的概念（一）无线电通信的概念（一）无线电通信的概念（一）无线电通信的概念6

16、.6.无线电通信系统的组成和简单工作过程无线电通信系统的组成和简单工作过程发射天线发射天线馈线馈线电磁波电磁波调制器调制器混频器混频器高频放大器高频放大器高频振荡器高频振荡器低频（基带）低频（基带）信号信号中频信号中频信号高频振荡信号高频振荡信号射频信号射频信号6.6.无线电通信系统的组成和简单工作过程无线电通信系统的组成和简单工作过程接收天线接收天线馈线馈线第一混频器第一混频器高频放大器高频放大器一本振一本振第二混频器第二混频器二本振二本振二中放二中放解调器解调器低频（基带）放大器低频（基带）放大器一中放一中放（一）无线电通信的概念（一）无线电通信的概念6.6.无线电通信系统的组成和简单工作

17、过程无线电通信系统的组成和简单工作过程接收天线接收天线馈线馈线第一混频器第一混频器高频放大器高频放大器一本振一本振第二混频器第二混频器二本振二本振二中放二中放解调器解调器低频（基带）放大器低频（基带）放大器一中放一中放电磁波电磁波（一）无线电通信的概念（一）无线电通信的概念7.7.无线电通信简史无线电通信简史 无线电通信起源于无线电通信起源于1919世纪末。世纪末。18921892年，英国人麦克斯年，英国人麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，并证明在真空中它是以韦从理论上预言了电磁波的存在，并证明在真空中它是以光速传播的。德国人赫兹于光速传播的。德国人赫兹于18871887年用试验方法实现了电

18、磁年用试验方法实现了电磁波的产生和接收。波的产生和接收。18591859年，意大利人马可尼和俄国人波波年，意大利人马可尼和俄国人波波夫分别进行了无线电通信试验，并研制成无线电收发报机。夫分别进行了无线电通信试验，并研制成无线电收发报机。随着真空器件的出现，无线电通信得到迅速发展。随着真空器件的出现，无线电通信得到迅速发展。（一）无线电通信的概念（一）无线电通信的概念7.7.无线电通信简史无线电通信简史 随着无线电通信技术的发展，无线电接力通信、卫星随着无线电通信技术的发展，无线电接力通信、卫星通信、毫米波通信等相继发展起来。通信、毫米波通信等相继发展起来。19311931年，在英国多佛年，在英

19、国多佛尔与法国加来之间建立了世界上第一条超短波接力通信线尔与法国加来之间建立了世界上第一条超短波接力通信线路。路。2020世纪世纪5050年代，出现了年代，出现了1GHz1GHz以上频段的小容量微波接以上频段的小容量微波接力通信系统。到力通信系统。到2020世纪世纪7070年代，数字微波接力通信系统逐年代，数字微波接力通信系统逐步完善，到步完善，到8080年代，毫米波波段开始应用于接力通信。美年代，毫米波波段开始应用于接力通信。美国贝尔实验室于国贝尔实验室于19521952年首先提出对流层散射超视距通信设年首先提出对流层散射超视距通信设想，想，2020世纪世纪6060年代以后，散射通信得到很大

20、的发展。年代以后，散射通信得到很大的发展。（一）无线电通信的概念（一）无线电通信的概念7.7.无线电通信简史无线电通信简史 在卫星通信方面，英国人克拉克早在在卫星通信方面，英国人克拉克早在19541954年提出了利用地球静止年提出了利用地球静止轨道卫星通信的设想；轨道卫星通信的设想；19571957年年1010月，原苏联成功发射了世界上第一颗月，原苏联成功发射了世界上第一颗人造地球卫星；人造地球卫星；19581958年美国发射了世界上第一颗通信卫星年美国发射了世界上第一颗通信卫星“斯科尔斯科尔”，开始了卫星通信的试验阶段；开始了卫星通信的试验阶段；19651965年美国发射对地静止卫星年美国发

21、射对地静止卫星“国际通国际通信卫星信卫星-1”-1”号及原苏联发射对地非静止卫星号及原苏联发射对地非静止卫星“闪电闪电-1”-1”号的成功，标号的成功，标志着卫星通信进入实用阶段。志着卫星通信进入实用阶段。2020世纪世纪7070年代，卫星通信进一步向各应年代，卫星通信进一步向各应用领域扩展。例如，美国现已拥有用领域扩展。例如，美国现已拥有“国防通信卫星国防通信卫星”、“舰队通信卫舰队通信卫星星”、“MilstarMilstar”等多个使用不同频段具有不同用途的军用卫星通信等多个使用不同频段具有不同用途的军用卫星通信系统，卫星通信现已成为美国全球军事通信的重要手段。目前世界各系统，卫星通信现已

22、成为美国全球军事通信的重要手段。目前世界各国的长距离通信和国际通信中约有一半线路应用了无线电通信。国的长距离通信和国际通信中约有一半线路应用了无线电通信。（一）无线电通信的概念（一）无线电通信的概念7.7.无线电通信简史无线电通信简史 中国的无线电通信发展较早。中国的无线电通信发展较早。18991899年在广州、马口等年在广州、马口等要塞及各江防舰艇上就设置了无线电台。要塞及各江防舰艇上就设置了无线电台。19231923年喀什噶尔年喀什噶尔电台建立，可与印度通报。电台建立，可与印度通报。19301930年上海国际电台建立，同年上海国际电台建立，同旧金山、柏林、巴黎建立了直达无线电报线路。中华人

23、民旧金山、柏林、巴黎建立了直达无线电报线路。中华人民共和国成立后，无线电通信得到迅速发展。共和国成立后，无线电通信得到迅速发展。2020世纪世纪6060年代年代开始发展大容量的微波通信，开始发展大容量的微波通信，7070年代建立卫星通信地球站，年代建立卫星通信地球站，19841984年发射了第一颗试验通信卫星。目前，无线电通信已年发射了第一颗试验通信卫星。目前，无线电通信已成为中国通信事业中的重要手段。成为中国通信事业中的重要手段。（一）无线电通信的概念（一）无线电通信的概念五、无线电通信概述五、无线电通信概述（一）无线电通信的概念（一）无线电通信的概念（二）无线电波传播的主要特点（二）无线电

24、波传播的主要特点 1.电波传播方式电波传播方式 根据电波的频率（波长）的不同，无线电根据电波的频率（波长）的不同，无线电波主要有以下四种传播方式：地波传播波主要有以下四种传播方式：地波传播、天波天波传播传播、视距、视距传播传播、散射传播。散射传播。（二）无线电波传播的主要特点（二）无线电波传播的主要特点 （1）地波传播）地波传播 地波传播方式是指无线电波沿地球表面传播。它地波传播方式是指无线电波沿地球表面传播。它主要用于中波以上的波段的近距离通信。主要用于中波以上的波段的近距离通信。 （2）天波传播）天波传播 发射天线向空中发射电波，由高空电离层反射后发射天线向空中发射电波，由高空电离层反射后

25、到达接收点，这种方式称为天波传播。它是短波通信到达接收点，这种方式称为天波传播。它是短波通信的主要传播方式。的主要传播方式。 1.电波传播方式电波传播方式 （3）直接波传播）直接波传播直接波传播方式是指电波在发射天线和接直接波传播方式是指电波在发射天线和接收天线能互相收天线能互相“看见看见”的距离内的一种传播方的距离内的一种传播方式，故也称为视距传播。其传播的路径基本是式，故也称为视距传播。其传播的路径基本是直线。一般有两种形式，一种是地对地的视距直线。一般有两种形式，一种是地对地的视距传播，一种是地对空的视距传播传播，一种是地对空的视距传播。 1.电波传播方式电波传播方式 （4）散射传播）散

26、射传播这种传播方式是利用对流层及电离层的不这种传播方式是利用对流层及电离层的不均匀性对电波的散射作用而实现的超视距传播。均匀性对电波的散射作用而实现的超视距传播。主要用于超短波和微波的远距离通信。主要用于超短波和微波的远距离通信。 1.电波传播方式电波传播方式 2.电波传播的特性电波传播的特性实际上，天线辐射出去的电波的传播往往实际上，天线辐射出去的电波的传播往往不是单一的形式，可能既有地波，也有天波等，不是单一的形式，可能既有地波，也有天波等，但总有一种方式是最主要的。不同波段的电波，但总有一种方式是最主要的。不同波段的电波，其主要传播方式也不同，但他们也有一些共同其主要传播方式也不同，但他

27、们也有一些共同的特性。的特性。（二）无线电波传播的主要特点（二）无线电波传播的主要特点（1）电波具有直线传播的特性电波具有直线传播的特性在均匀介质中，电波是沿直线传播的，它在均匀介质中，电波是沿直线传播的，它从波源出发，同时向各个方向传播，而且速度从波源出发，同时向各个方向传播，而且速度相同，因而在某一瞬间，电波到达空间各点距相同，因而在某一瞬间，电波到达空间各点距波源的距离相等，其形状很象一个球面，此种波源的距离相等，其形状很象一个球面，此种波称为球面波。波称为球面波。2.电波传播的特性电波传播的特性（2）电波具有相互干涉的特性电波具有相互干涉的特性在同一波源所产生的不同方向的电波，由在同一波源所产生的不同方向的电波，由于其所经过的路径和距离不一样，则接收点的于其所经过的路径和距离不一样，则接收点的场强是各不同路径电波的合成波，这种现象称场强是各不同路径电波的合成波，这种现象称为干涉。干涉会造成接收信号时强时弱。为干涉。干涉会造成接收信号时强时弱。2.电波传播的特性电波传播的特性ABC直射波直射波地面反射波地面反射波3电