通信原理第1章绪论.ppt
《通信原理第1章绪论.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《通信原理第1章绪论.ppt(54页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、一.常用通信术语 二.通信系统的组成 三.通信系统分类与通信方式 四.信息及其度量 五.主要性能指标 六.通信发展简史(选),返回主目录,第1章 绪 论,通 信 原 理,一、常用通信术语 1、通信:通信,指克服距离上的障碍,交换和传递消息(或者是进行信息的时空转移)。通信分为非电通信和电通信两大类。非电通信如古代的烽火台、消息树、书信等。电通信如现在的电报、电话、电视、遥控、遥测等。,一、常 用 通 信 术 语,实现通信的方式很多,目前的通信越来越依赖利用“电”来传递消息,即“电通信”。电通信具有迅速、准确、可靠且不受时间、地点、距离的限制,因而近百年来得到了迅速的发展和广泛的应用。当今,在自
2、然科学领域涉及“通信”这一术语时,一般均是指“电通信”。广义来讲,光通信也属于电通信,因为光也是一种电磁波。通信原理课程中的通信均指电通信。,一、常 用 通 信 术 语,2、消息 有待于传输的文字、符号、数据、语音、活动图片等。消息有多种形式,但可分为两大类:一类称为连续消息;另一类称为离散消息。连续消息是指消息的状态连续变化或是不可数的,如语音、活动图片等。离散消息则是指消息的状态是可数的或离散的,如文字、符号、数据等。3、电信号 与消息一一对应的电量。它是消息的物质载体,即把消息寄托在电信号的某一参量上(如连续波的幅度、频率或相位;脉冲波的幅度、宽度或位置)。按信号参量的取值方式不同可把信
3、号分为两类,即模拟信号和数字信号。,一、常 用 通 信 术 语,凡信号参量的取值是连续的或取无穷多个值的,且直接与消息相对应的信号,均称为模拟信号,如电话机送出的语音信号、电视摄像机输出的图像信号等。模拟信号有时也称连续信号,这个连续是指信号的某一参量可以连续变化,或者说在某一取值范围内可以取无穷多个值,而不一定在时间上也连续;凡信号参量只能取有限个值,并且常常不直接与消息相对应的信号,均称为数字信号,如电报信号、计算机输入/输出信号、PCM信号等。数字信号有时也称离散信号,这个离散是指信号的某一参量是离散变化的,而不一定在时间上也离散。,一、常 用 通 信 术 语,4、通信系统 实现信息传递
4、所需的一切技术设备和传输媒质的总和称为通信系统。按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号,可相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。二、通信系统的组成 1.通信系统的一般模型 通信是从一地向另一地传递和交换信息。,一、常 用 通 信 术 语,图 1 1 通信系统的一般模型,二、通 信 系 统 的 组 成,基于点与点之间的通信系统的模型可用图 1-1 来描述。,(1)信源:是消息的产生地,其作用是把各种消息转换成原始电信号,称之为消息信号或基带信号。电话机、电视摄像机和电传机、计算机等各种数字终端设备就是信源。前者属于模拟信源,输出的是模拟信号;后者是数字信源,输出离散的数字信号。(2)信
5、宿:是传输信息的归宿点,其作用是将复原的原始信号转换成相应的消息。,二、通 信 系 统 的 组 成,(3)发送设备:其基本功能是将信源和信道匹配起来,即将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号。变换方式是多种多样的,在需要频谱搬移的场合,调制是最常见的变换方式。对数字通信系统来说,发送设备常常又可分为信源编码与信道编码。(4)接收设备:它的基本功能是完成发送设备的反变换,即进行解调、译码、解码等。接收设备的任务是从带有干扰的接收信号中正确恢复出相应的原始基带信号来,对于多路复用信号,还包括解除多路复用,实现正确分路。,二、通 信 系 统 的 组 成,(5)信道:是指传输信号的物理媒质。
6、在无线信道中,信道可以是大气(自由空间),在有线信道中,信道可以是明线、电缆或光纤。有线和无线信道均有多种物理媒质。媒质的固有特性及引入的干扰与噪声直接关系到通信的质量。根据研究对象的不同,需要对实际的物理媒质建立不同的数学模型,以反映传输媒质对信号的影响。(6)噪声源:不是人为加入的设备,而是通信系统中各种设备以及信道中所固有的,并且是人们所不希望的。噪声的来源是多样的,它可分为内部噪声和外部噪声,而且外部噪声往往是从信道引入的,因此,为了分析方便,把噪声源视为各处噪声的集中表现而抽象加入到信道。,二、通 信 系 统 的 组 成,2、模拟通信系统模型 按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号,
7、可相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统。信源发出的原始电信号是基带信号,基带的含义是指信号的频谱从零频附近开始,如语音信号为3003400Hz,图像信号为06MHz。由于基带信号具有频率很低的频谱分量,一般不宜直接传输,这就需要把基带信号变换成其频带适合在信道中传输的信号,并可在接收端进行反变换。完成这种变换和反变换作用的通常是调制器和解调器。经过调制以后的信号称为已调信号。,二、通 信 系 统 的 组 成,已调信号有三个基本特征:一是携带有信息,二是适合在信道中传输,三是信号的频谱具有带通形式且中心频率远离零频,因而已调信号又称频带信
8、号(或称为带通信号)。消息从发送端到接收端的传递过程中,有两种变换连续消息与基带信号的变换,基带信号与频带信号之间的变换。除此之外,实际通信系统中可能还有滤波、放大、天线辐射、控制等过程。由于调制与解调两种变换对信号的变化起决定性作用,而其他过程对信号不会发生质的变化,只是对信号进行了放大或改善了信号特性,因而被认为是理想的而不予讨论。,二、通 信 系 统 的 组 成,图 1-2 模拟通信系统模型,二、通 信 系 统 的 组 成,模拟通信系统模型可由图 1-1 略加演变而成,如图 1-2 所示。,图中的调制器和解调器就代表图 1-1 中的发送设备和接收设备。,3 数字通信系统模型 数字通信系统
9、是利用数字信号来传递信息的通信系统,如图 1-3 所示。,二、通 信 系 统 的 组 成,图 13 数字通信系统模型,数字通信涉及的技术问题很多,其中主要有信源编码/译码、信道编码/译码、数字调制/解调、数字复接、同步以及加密等。,(1)信源编码与译码 信源编码的作用是数据压缩和模数转换。数据压缩:设法减少码元数目和降低码元速率。码元速率将直接影响传输所占的带宽,而传输带宽又直接反映了通信的有效性。模数转换:当信息源给出的是模拟语音信号时,信源编码器将其转换成数字信号,以实现模拟信号的数字化传输。后续章节将讨论模拟信号数字化传输的两种方式:脉冲编码调制(PCM)和增量调制(M)。信源译码是信源
10、编码的逆过程。,二、通 信 系 统 的 组 成,(2)信道编码与译码 数字信号在信道传输时,由于噪声、衰落以及人为干扰等,将会引起差错。为了减少差错,信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分(监督元),组成所谓“抗干扰编码”。接收端的信道译码器按一定规则进行解码,从解码过程中发现错误或纠正错误,从而提高通信系统抗干扰能力,实现可靠通信。(3)加密与解密 在需要实现保密通信的场合,为了保证所传信息的安全,人为将被传输的数字序列扰乱,即加上密码,这种处理过程叫加密。在接收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的数字序列进行解密,恢复原来信息,叫解密。,二、通 信 系 统 的 组 成,(4)
11、数字调制与解调 数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处,形成适合在信道中传输的频带信号。基本的数字调制方式有振幅键控ASK、频移键控FSK、绝对相移键控PSK、相对(差分)相移键控DPSK。对这些信号可以采用相干解调或非相干解调还原为数字基带信号。对高斯噪声下的信号检测,一般用相关器接收机或匹配滤波器实现。数字调制是本课程的重点内容之一。(5)同步与数字复接 同步是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的不可缺少的前提条件。同步是使收、发两端的信号在时间上保持步调一致。按照同步的功用不同,可分为载波同步、码元(位)同步、群同步和网同步,这些问题将集中在后续章节中讨论。,二、通 信 系 统
12、的 组 成,数字复接就是依据时分复用基本原理把若干个低速数字信号合并成一个高速的数字信号,以扩大传输容量和提高传输效率。讨论:、图 1-3 是数字通信系统的一般化模型,实际的数字通信系统不一定包括图中的所有环节。如在某些有线信道中,若传输距离不太远且通信容量不太大时,数字基带信号无需调制,可以直接传送,称之为数字信号的基带传输,其模型中就不包括调制与解调环节。、模拟信号经过数字编码后可以在数字通信系统中传输,数字电话系统就是以数字方式传输模拟语音信号的例子。,二、通 信 系 统 的 组 成,、数字信号也可以在模拟通信系统中传输.如计算机数据可以通过模拟电话线路传输,但这时必须使用调制解调器(M
13、odem)将数字基带信号进行正弦调制,以适应模拟信道的传输特性。可见,模拟通信与数字通信的区别仅在于信道中传输的信号种类。4.数字通信的主要特点 目前,无论是模拟通信还是数字通信,在不同的通信业务中都得到了广泛的应用。但是,数字通信的发展速度已明显超过模拟通信,成为当代通信技术的主流。与模拟通信相比,数字通信更能适应现代社会对通信技术越来越高的要求。,二、通 信 系 统 的 组 成,数字通信的优点:(1)抗干扰能力强,可消除噪声积累。(2)差错可控,传输性能好。可以采用信道编码技术使误码率降低,提高传输的可靠性。(3)易于与各种数字终端接口,用现代计算技术对信号进行处理、加工、变换、存储,从而
14、形成智能网。(4)易于集成化,从而使通信设备微型化。(5)易于加密处理,且保密强度高。,二、通 信 系 统 的 组 成,数字通信的缺点:(1)、频带利用率不高数字通信的许多优点都是用比模拟通信占据更宽的系统频带为代价而换取的。以电话为例,一路模拟电话通常只占据4kHz带宽,但一路接近同样话音质量的数字电话可能要占据 2060kHz的带宽,因此数字通信的频带利用率不高。(2)、对同步要求高,系统设备比较复杂。不过,随着新的宽带传输信道(如光导纤维)的采用、窄带调制技术和超大规模集成电路的发展,数字通信的这些缺点已经弱化。随着微电子技术和计算机技术的迅猛发展和广泛应用,数字通信在今后的通信方式中必
15、将逐步取代模拟通信而占主导地位。,二、通 信 系 统 的 组 成,1 按通信业务和用途分类 按通信业务和用途可将通信系统分为常规通信和控制通信等。常规通信又分为话务通信和非话务通信。电话业务在电信领域中一直占主导地位,它属于人与人之间的通信。近年来,非话务通信发展迅速,非话务通信主要是分组数据业务、计算机通信、数据库检索、电子信箱、电子数据交换、传真存储转发、可视图文及会议电视、图像通信等。由于电话通信最为发达,因而其他通信常常借助于公共的电话通信系统进行。,三.通信系统分类及通信方式,三.通信系统分类及通信方式,未来的综合业务数字通信网中各种用途的消息都能在一个统一的通信网中传输。此外,还有
16、遥测、遥控、遥信和遥调等控制通信业务。2 按调制方式分类 根据是否采用调制,可将通信系统分为基带传输和频带(调制)传输。基带传输是将未经调制的信号直接传送,如音频市内电话。频带(带通)传输是对各种信号调制后传输的总称。调制方式很多,表 1-1 列出了一些常见的调制方式。,三.通信系统分类及通信方式,表 1-1 常见的调制方式,三.通信系统分类及通信方式,续表(2),三.通信系统分类及通信方式,ADPCM-自适应差分脉码调制;APC-自适应预测编码;LPC-线性预测编码,3 按信号特征分类 按照信道中所传输的是模拟信号还是数字信号,相应地把通信系统分成模拟通信系统和数字通信系统。4 按传输媒质分
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 通信原理第1章 绪论 通信 原理
链接地址:https://www.31ppt.com/p-6028545.html