第一章概述12.ppt

1、第一章 通信系统概述,一、基本概念 二、通信系统的分类 三、通信系统的质量指标 四、通信技术的发展,五、无线电通信概述,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传输的有效性、可靠性、适应性、经济性、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,有效性：是指在给定的信道上单位时间所能传送信息的多少，主要是速度。 模拟通信系统,用给定信道（即给定带宽）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速率Rb来衡量。,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Rb来衡量。 信息传输速率的单位是比特/秒（b/s)。比特（b

2、it)是信息量的单位，对于0、1等概率出现的二进制码，一个码元符号所携带的信息量为1b。为了提高系统的传输有效性，可采用M进制（M2）传输。M进制码元称为符号，它有M个取值，如果M个取值是等概率的，则一个M进制符号所携带的信息量为log2Mb。比如一个四进制或八进制的符号所携带的信息量为2b或3b。 若M进制符号速率为RB（其单位为波特，baud），则其信息速率Rb为,三、通信系统的质量指标,举例： 某一数字信号的符号传输速率为1000Baud，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？,三、通信系统的质量指标,可靠性：是指接收端所恢复信号的准确程度，主要是质量 。 模拟通信系统

3、,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。 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,误比特率为：,误符号概率为：,第一章 通信系统概述,一、基本概念 二、通信系统的分类 三、通信系统的质量指标 四、通信技术的发展（自学） 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 （二）无线电波传播的主要特点,（一）无线电通信的概念,1.定义：无线电通信是指利用无线电波传播信息的通信方式. 2.优点：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、机动灵活和组网容易等优点 3.缺点：衰落严重，易受天电等外界干扰，容易被截获和窃

4、听等,4.应用：主要用于电报、电话、传真、广播和电视等各种信息传输系统。广泛地应用于地面、空中、海上和空间通信。,（一）无线电通信的概念,5.分类： (1)按工作频段划分为12个波段 极长波、超长波、特长波、甚长波、长波、中波、短波、超短波和微波 。,（一）无线电通信的概念,5.分类： (2) 根据无线电波的不同波段和传播模式 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。,（一）无线电通信的概念,(2) 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，HF）:是利用频率在3-30MHz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1.5-3M

5、Hz归到短波波段，所以现有的许多短波通信设备，其频段范围往往扩展到1.5-30MHz。,超短波通信：是指利用波长为10-1m（频率为30-300MHz）的电磁波进行的无线电通信。由于超短波的波长在1-10m之间，所以也称为米波通信。整个超短波的频带宽度是270MHz，是短波频带宽度的将近10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、移动通信、军事通信等领域。,(2) 根据无线电波的不同波段和传播模式,微波中继通信：是利用300MHz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

6、的通信距离有限（一般在30公里左右）。利用这种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。,(2) 根据无线电波的不同波段和传播模式,卫星通信：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20世纪60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。,(2) 根据无线电波的不同波段和传播模式,移动通信：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。

7、工作在超短波或微波波段。,(2) 根据无线电波的不同波段和传播模式,(2) 根据无线电波的不同波段和传播模式,散射通信：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。,6.无线电通信系统的组成和简单工作过程,（一）无线电通信的概念,6.无线电通信系统的组成和简单工作过程,接收机,发射天线,接收天线,馈线,馈线,电磁波,调制器,混频器,高频放大器,高频振荡器,（一）无线电通信的概念,6.无线电通信系统的组成和简单工作过程,发射天线,馈线,调制器,混频器,高频放大器,高频振荡器,高频振荡信号,（一）无线电

8、通信的概念,（一）无线电通信的概念,6.无线电通信系统的组成和简单工作过程,发射天线,馈线,电磁波,调制器,混频器,高频放大器,高频振荡器,高频振荡信号,6.无线电通信系统的组成和简单工作过程,接收天线,馈线,第一混频器,高频放大器,一本振,第二混频器,二本振,二中放,解调器,低频（基带）放大器,一中放,（一）无线电通信的概念,6.无线电通信系统的组成和简单工作过程,接收天线,馈线,第一混频器,高频放大器,一本振,第二混频器,二本振,二中放,解调器,低频（基带）放大器,一中放,电磁波,（一）无线电通信的概念,7.无线电通信简史 无线电通信起源于19世纪末。1892年，英国人麦克斯韦从理论上预言

9、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1887年用试验方法实现了电磁波的产生和接收。1859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。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,7.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、卫星通信、毫米波通信等相继发展起来。1931年，在英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路。20世纪50年代，出现了1GHz以上频段的小容量微波接力通信系统。到20世纪70年代，数字微波接力通信系统逐步完善，到80年代，毫米波波段开始应用于接力通信。美

10、国贝尔实验室于1952年首先提出对流层散射超视距通信设想，20世纪60年代以后，散射通信得到很大的发展。,（一）无线电通信的概念,7.无线电通信简史 在卫星通信方面，英国人克拉克早在1954年提出了利用地球静止轨道卫星通信的设想；1957年10月，原苏联成功发射了世界上第一颗人造地球卫星；1958年美国发射了世界上第一颗通信卫星“斯科尔”，开始了卫星通信的试验阶段；1965年美国发射对地静止卫星“国际通信卫星-1”号及原苏联发射对地非静止卫星“闪电-1”号的成功，标志着卫星通信进入实用阶段。20世纪70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“国防通信卫星”、“舰队通信卫星”、

11、“Milstar”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,7.无线电通信简史 中国的无线电通信发展较早。1899年在广州、马口等要塞及各江防舰艇上就设置了无线电台。1923年喀什噶尔电台建立，可与印度通报。1930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。中华人民共和国成立后，无线电通信得到迅速发展。20世纪60年代开始发展大容量的微波通信，70年代建立卫星通信地球站，1984年发射了第一颗试验通信卫星。目前，无线电通信已成为中

12、国通信事业中的重要手段。,（一）无线电通信的概念,五、无线电通信概述,（一）无线电通信的概念 （二）无线电波传播的主要特点,1.电波传播方式 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、天波传播、视距传播、散射传播。,（二）无线电波传播的主要特点,（1）地波传播 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。 （2）天波传播 发射天线向空中发射电波，由高空电离层反射后到达接收点，这种方式称为天波传播。它是短波通信的主要传播方式。,1.电波传播方式,（3）直接波传播 直接波传播方式是指电波在发射天线和接收天线能互相“看见”的距离内的一种

13、传播方式，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传播，一种是地对空的视距传播。,1.电波传播方式,（4）散射传播 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。主要用于超短波和微波的远距离通信。,1.电波传播方式,2.电波传播的特性 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，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的特性。,（二）无线电波传播的主要特点,（1）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，它从波源出发，同时向各个方向传播

14、，而且速度相同，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，此种波称为球面波。,2.电波传播的特性,（2）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，这种现象称为干涉。干涉会造成接收信号时强时弱。,2.电波传播的特性,A,B,C,直射波,地面反射波,3电波具有扩散的特性 电波离开信源越远，能量越分散，场强越弱，这种现象称为电波的扩散。,2.电波传播的特性,4电波具有反射和折射的特性 当电波由一种介质传到另一种介质时，在两种介质的分界面上，传播的方向要发生变化，产生反射和折射。,2.电波传播的特性,5电波具有绕射的特性 电波在传播过程中有绕过障碍物的能力。其绕射能力与电波波长和地形有关，波长越长，其绕射能力越强；波长越短，其绕射能力越弱。,2.电波传播的特性,6电波能量的被吸收现象 当电波在真空中传播时，只有能量的扩散现象，没有能量的损耗现象。但实际工作中，电波在传播路径上不管遇到