研究生现代通信系统.ppt

现代通信理论与系统,重庆大学通信工程学院二一二年十一月,硕士研究生课程,蒋 阳,现代通信理论与系统,教学计划,学时数30，学分2,硕士研究生,先修课程：通信原理、光纤通信系统、移动通信系统、通信网络、卫星通信系统,教学要求,本课程是信息与通信工程专业硕士研究生的一门专业学位课，其目的与任务是使学生掌握现代通信理论与系统的基本概念、技术基础、技术特征、主要性能、关键技术、最新技术以及系统的设计方法。重点使学生在现有的通信基础知识、理论及分析方法的基础上在通信系统工程及系统设计与集成的方面有较大的提高，对现代通信系统发展的最新动态有所了解。从而培养学生分析问题、解决问题的能力及创新能力；培养学生应用、分析和设计新的通信系统的能力。,学习内容,1.现代通信系统概述 2.高空及远程通信技术3.网络通信技术、宽带骨干网及其发展趋势4.IP网络与光互联网技术5.无线网络技术6.移动通信及相关技术技术7.网络系统集成与规划,学习方式,前几次上课由教师示范，以后按分组准备指定的学习内容，每次由一个组派出两位同学主讲（交流），其它组员可补充，教师及其它同学也可以补充并参与讨论，目的是以学为中心，互动交流学习，使每个同学都有参与感。每位主讲者按教材或参考文献,并查阅最新资料组织讲稿，要求自己进行归纳和总结而不是照搬书本。各个组将准备好的讲稿（PPT）发到我的邮箱：，审查同意后再讲。,考试方式,半闭卷方式 只可携带3张A4的笔记纸，其上只能有手写内容，不准用打印机打印及复印，否则以舞弊论处，成绩无效。,考试成绩,笔试(90%)+组评(10%)+加分组评成绩：分组准备学习内容的态度、积极性等，由各组组长主持评定。（1-10分）加分：各组主讲、提问及回答的同学视情况可适当加分，以示鼓励。（1-5分）最终成绩：即综合成绩采用100分制记分，课程结束考试占70%，平时占30%（含论文一篇）,主要参考书目及文献,1.王秉均,王少勇主编通信系统(修订版),西安电子科技大学出版社，2004.5；2.谢希仁主编计算机网络（第5版，电子工业出版社，2008.1；3.吴伟陵 牛凯著移动通信原理，电子工业出版社，2005.1；4.孙利民等编无线传感器网络，清华大学出版社，2005.5；5.王金龙等编Ad Hoc移动无线网络，国防工业出版社,2004.5；6.蔡立军 主编网络系统集成技术，清华大学出版社、北京交通大学出版社，2004.4；7.Digital and Analog Communication Systems，6 th ed.by Leon W.Couch,II(英文影印版教材)，科学出版社；8.网上各种文献,1.现代通信概述,11基本概念（1）通信是指带有信息的信号从一点传到另一点的过程。但随着通信技术的发展，现代通信可以这样来定义：信息的信号从一点（或多点）传送到另一点（或多点）的过程；或者可以这样来定义：现代通信是指在任何时间、任何空间、任何地点、任何对象之间以任何方式进行信息交换的过程。例如人与人、人与机器之间信息的交换。（2）信息信号的形式：语言、文字、数据、图像等。（3）信道：传输或交换信息信号所用的媒介（或媒质）即通信的信道。（4）信道的分类：1）有线信道（明线、电缆、光纤）2）无线信道（空间）。（5）通信的任务：它是克服信息源与收信者之间的地理（距离）上的障碍，经济、迅速、可靠而准确地传送信息。（6）通信系统：传递信息所需地一切技术、设备和信道的总称。即信息源的时空点向另一信宿的时空点(用户)传递信息所需的一切技术、设备、信道的总和。,1.2 通信技术发展的历史,通信技术发展史上的重要事件如下：1837年莫尔斯发明有线电报，至1844年已能传送40英里；1858年大西洋海底电缆第一次解决了越洋通信，但原始的电缆带宽极窄，90个字的电报需要67分钟；1864年麦克斯韦尔提出了著名的电磁辐射方程；1876年贝尔发明电话；1887年德国赫兹以卓越的实验证明了电磁波的存在；1895年马可尼发明了无线电报，并于1901年首次完成了横跨大西洋的无线电通信；1904年弗莱明发明了真空二极管；1907年李德福尔斯特发明了真空三极管；1918年FM无线广播、超外差接收机相继问世；1925年开始采用了三路载波电话、多路通信；1936年调频无线广播开播；1937年发明了PCM原理；1938年电视（TV）广播开播；,19401945年第二次世界大战刺激了雷达和微波通信系统的发展；1948年发明了晶体管，仙农提出了信息论，通信统计理论开始建立。1950年时分多路应用于电话。1956年建设了越洋电缆。1957年前苏联发射了第一颗人造地球卫星。1958年美国发射了第一颗通信卫星，1960年发明了激光，1961年发明了集成电路，1962年发射了第一颗同步通信卫星，PCM进入实用阶段。19601970年彩电问世，阿波罗宇宙飞船登月，数字传输理论和技术得到了迅速发展，出现了高速数字计算机。19701980年大规模集成电路出现和发展，国际商用卫星通信建立，程控交换机进入实用阶段，第一条光纤通信系统投入运用，微处理机在通信领域的应用迅速发展。1980年以后，用VLSI制成了长波长光通信系统广泛应用，综合业务数字网ISDN崛起。,1.2 通信技术发展的历史,作为现代无线通信应用发展的标志是蜂窝无线和个人通信系统的建立和发展：70年后期为第一代无线通信系统（模拟，FDMA）；80年代为第二代窄带数字系统的广泛应用（TDMA、CDMA）；目前已进入实用的第三代移动通信系统为采用智能信号处理技术的宽带数字系统（CDMA）；第四代移动通信系统是多功能集成的宽带移动通信系统(CDMA、OFDM)，现在处在概念阶段，可提供的最大带宽为155Mbps。第四代移动通信将以宽带（超宽带）、接入因特网、具有多种综合功能的系统形态出现，很可能到2010年就会出现相关的实验系统和手机模型。,1.2 通信技术发展的历史,1.3 通信系统的组成,图1通信系统的组成框图,模拟源：电话机、电报、电视、摄像机数字源：电传机、计算机,1.4 通信系统的分类,1）按信息的物理特征分：电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图象通信系统。2）按调制方式分：1 基带传输通信系统不经调制的信号直接在信道上传输的系统。即音频市内电话、数字信号的基带传输的通信系统。2 调制传输通信系统对各种信号变换方式后进行传输的总称。调制的目的：a将信息信号变换成便于在信道上传送的形式。如无线传输时，必须将信息信号载在高频上才能在自由空间发射出去。b提高通信的性能（可靠性和有效性），尤其是抗干扰的能力。c有效地利用频带。3）按传输信号的特征分连续波模拟通信系统：AM、DSB、SSB、VSB、FM、PM，连续波数字通信系统：ASK、OOK、FSK、PSK、DPSK，脉冲波模拟调制通信系统：PDM、PAM、PPM，脉冲波数字调制通信系统：PCM、M。4）按传输信号的复用方式分：1频分复用：用频谱搬移的方法，使不同信号占据不同的频率范围。2时分复用：用脉冲调制的方法，使不同信号占据不同的时间区间。3码分复用：用一组正交的脉冲序列分别携带不同的信号。4空分复用：空分复用指通过空间的分割来区别不同的用户。5）按传输媒介分：有线通信系统（明线、电缆、光纤），无线通信系统（空间）。6）按传输手段分：电缆通信系统、微波（中继）通信系统、光纤通信系统、卫星通信系统、移动通信系统、计算机通信系统、扩频通信系统。7）按传输频段分：长波通信系统、短波通信系统、中波通信系统、激光通信系统、红外波通信系统。,1.5现代通信及现代通信系统,现代通信=数字通信+计算机 现代通信系统：以先进的通信手段、技术、设备组成的通信系统。现代通信系统是现代通信技术的集成，是信息技术的重要组成部分。如光纤通信系统、卫星通信系统、移动通信系统、扩频通信系统、个人通信系统等。,1.6 现代通信系统的任务和要求,1主要任务：将愈来愈多的信息，通过经济的手段从某一地点传输到所需的任何地点（包括人类物质文明所能达到的，甚至远离地球的地点）。2主要要求：随着人类精神文明和物质文明的日益进步，人们对通信的要求越来越高，尤其是随着大规模和超大规模集成电路（LSI、VLSI）的迅猛发展及计算机技术的不断更新和广泛应用，原有的多种通信手段，如短波通信、模拟微波中继通信、同轴电缆载波通信、机电式市内电话交换机及移动调频台均逐步表现出不能适应现代化通信的要求，需要不断地对其进行改造或淘汰。其具体要求：1）要求任何通信系统应能对大量的信息进行处理（包括变换）、传递和复现。在远距离传输信息（无线）时，要求限制在一定带宽和功率范围内（即在频带受限、功率受陷的条件下）能有效可靠地进行远距离的信息传输。2）要求任何现代通信系统，应能在任何复杂的电磁环境中（尤其是强电磁环境），信息复现时失真最小，即保证信息不受任何干扰能进行有效地、可靠地传输。3）要求现代通讯系统，应不受地理地形环境的限制，及时地、有效地、可靠地传输信息。尤其应使任何国与国之间的通信满足“及时、迅速、保密、可靠”的要求。应使国内各族人民，不论城市、农村均能享受到现代通信对时空感觉带来的变化。4）要求现代通信系统，应能使信息社会中的生活、办公、科研、生产、文教、卫生等活动形成一个生动活泼的整体，高效率高质量地提供经济、可靠的通信手段。5）要求现代通信系统能将电话、电视（TV）、图像和文字、数据等多种通信业务有机地结合起来，实现综合业务通信。如现在正在兴起和发展的综合业务数据网（ISDN），尤其是宽带综合业务数字网（B-ISDN）。,1.7 现代通信的技术基础,数字技术：微电子技术，计算计技术，信号处理技术，光技术：光放大，光交叉连接（OXC），光分插复用（OADM），光交换，光计算机，全光传输。空间技术：卫星通信，平流层通信、个人通信。数字化通信：通信技术融合，综合业务网，通信系统多功能化，业务融合：窄带/宽带，固定/移动，网管/通信网，公众网/企业网信息系统的融合：通信与家电，移动与定位，雷达与通信产业融合：广播电视与出版，远程教育，远程医疗，数字地球，数字中国，数字城市，电子政务，电子商务，虚拟经济，信息服务业务,以人为本。,1.8 现代通信的技术特征,一、数字化 便于传输和存储，效率高，智能化，可靠性高，安全性高，小型化。二、综合化 通信网络=数字传输+数字交换。三、宽带化 业务要求，数字传输技术要求四、智能化 智能网，业务应变能力：资源和功能的分配，基于数字交换和智能数据库的分布式通信网络。五、个人化 任何个人在任何时间和任何地点之间的通信。六、全球化 标准化的基于软件结构的全球公共网。开放，分布，实时，安全。,1.9 现代通信的主要性能,一、有效性传递速度：带宽，速率二、可靠性模拟系统：信噪比；数字系统：误码率三、适应性环境，抗电磁干扰，电源四、经济性设备价格，投建费用，运行费用五、标准化标准化率六、操作维护与管理实用，可靠，先进，经济,1.10 现代通信关键技术,信息与基带信号的转换信源编码加密：编码，算法，水印，隐藏纠错编码基带传输调制解调（调制解调与编码的融合）复用交换（复用与交换的融合）信令（呼叫、拆线）同步（载波，位，帧，网）网管（控制，调整，维护，性能，故障，配置，安全，计费）,平流层通信,