第1章通信系统概述
本章不是一般“概述”，拟概括介绍一些与本书相关而又不为各章节能全部包括的一般通信知识，这对学习通信系统原理将打下一个有力的基础。
知识点
(1) 信息、信息技术信号及其分类；
(2) 通信、通信系统构成及各部分功能；
(3) 信道分类及几种常用信道特征；
(4) 无线传播特点与信道特征；
(5) 通信系统质量指标与改进质量的关键技术；
(6) 通信频段划分及各频段的基本特点。
要求
(1) 本章作为初学者的通读材料，以了解本书基本要点及通信系统实质性概念；
(2) 对已学习过或正在学习通信系统原理课程的读者，再学习本章内容，也可温故而知新。1.1 通信与通信系统
1.1.1 通信
通信的含义无论从中文“通信”（或通讯）或英文“Communication”讲，是信息从一个地方通过传输信道传送到另一个地方的对话过程。拟为现代通信给出一个完善而简捷的定义：通信是信息或其表示方式（表示媒体）的时/空转移。
这一定义远远超出了对话的业务范围，同时通信过程中，除了有很小的传输延时外，尚需要进行处理、转发，也会发生一定的时延，以及可能缓存、显示或存储再现，因此，这一定义不但包括了空间，也包括时间在内的信息转移。
1.1.2 通信系统
通信系统具有很广泛的内涵，并有多个层次，一般地，利用传输信道或通信网，将具有收、发信息功能的终端设备由信道或链路有机连接（永久或暂时的）起来，这些实施信息传输的设备集合，称为通信系统。通信系统按工作方式分，可分为单工（Simplex）、半双工（Half-duplex）和全双工（Duplex）。这三种方式的例子如单向广播、步话机和固定电话与移动电话等。
一个基本通信系统包括的设备环节是发送设备、接收设备与传输信道和传输设备，可实现单向/双向或单/双工通信功能。图1-2示出了一个较为完善的数字通信系统。它的发送与接收端各包括9个功能单元，还有传输信道以及收发同步系统等组成。
现分别介绍各部分的功能与作用。
1.源信息格式（Format）
是信息采集后的源信息最初表示方式，如模拟电信号的限带波形，图像信号的扫描象素集合或其红绿蓝三个基本分量的PCM编码。信源格式为信源编码作好了基本格式的准备，其中还包括信源编码前去噪、限带等的预处理。
2.信源编码
为了提高信息的有效性，在源信息中可能存在某种程度的冗余“信息”以及根据需要的质量标准，可以去除其中次要信息，因此提高有效性的措施采用去相关及压缩编码，即用更少的编码位数来表示符合一定接收质量的更多源符号。其基本理论是仙农率失真理论，其基本技术如无失真预测编码和有损正交变换编码等。对于多媒体通信中的视频图像编码因具有更大冗余度和视觉特性的掩盖效用，可以提供名目繁多的压缩技术，有损压缩往往到几十倍上百倍以上压缩倍数。总之，信源编码是按一定精度为信息提供一种编码格式或数据结构，即构成有效的“表示媒体”形式。
3.信道编码
经过信源编码的码字序列，均应认为是重要信息，因此如果在传输与接收判决中发生错误或超出限定的符号误差概率，则会不满足接收者的质量要求。如果信源码字之间互为正交或不相关，则有一定的抗干扰能力，或者基带码流的码符号选用某些合适的码型，也有一定抗干扰性。最好的方法是根据信道环境的特性，将信源码字中按一定规则适当加入冗余码元（监督元），构成差错控制码，可以根据不同的结构和冗余位多少，提供1位或多位自动纠错或通过反馈重发纠错能力。对于信道带宽无限制而传送信号功率受限（如卫星）的通信系统，在保持所需的误差率时，利用差错控制编码能降低所需的信号功率或信噪比。
4.信道复用
信道复用（Multiplexing）是通信系统中很为重要的组成部分。其基本功能是使多种信息流共享同一信道，提高通信资源利用率。如目前无线正在使用整个频段跨越105~1012Hz 的频率资源，各个不同频段和频点用于各种类型的无线信号传输，必须采用频分复用（FDM）。基于有线信道的基带传输，多采用时分复用（TDM）。还有基于特殊媒体分离和空间分离的空分复用（SDM），现代无线扩频通信的码分复用（CDM），以及水平和垂直激化的电磁波传输提供激化复用（PDM）。近几年的发展已大量推广利用光密集波分复用（DWDM），可以使一条光纤容纳几亿个数字电话的点对点间传输。
无线和移动通信采用的复用方式为“多址”（Multi-access），有频分多址（FDMA），时分多址（TDMA）、空分多址（SDMA）和码分多址（CDMA）。以及可用双极性频率重用的极分多址（PDMA）。
各种复用/多址，在基本原理上的共同点是复用信号集的各信号间或多址系统各用户地址码之间是正交关系。空分复用/多址，即SDM/SDMA是从物理通道隔离保证这种正交关系的。
5.调制
调制是信号的一种变换过程，通常是将不便于信道直接传输的基带模拟信号或编码符号序列，或其波形序列作为调制信号，去控制一个适于信道传输性能的“载波”，使其某
一、二个参量正比地受控于调制信号。
载波为正弦信号时的调制方式称为连续波调制。此时若调制信号为模拟信号，可提供模拟（线性）调幅和模拟调角（又分调频与调相）；若调制信号为数字代码，相应的调制方式分为数字调幅、调频、调相，均称为数字信号的载波传输或频带传输，仍为模拟传输方式。
基带数字信号作调制信号时，宜以脉冲序列作为载波，通称为脉冲编码调制（如：PCM
数字电话）。
6.扩频
扩频（Spread Spectrum）是一种特殊的现代无线通信调制技术。就数字扩频系统来说，
可以把周期很长、码元（称为码片Chip）持续时间远小于信息码之间隔的伪噪声
码（PN）序列作为“载波”，于是载荷信息的PN码带宽较信息码展宽几十倍到上万倍。
由扩频实现的码分复用或多址构成的无线移动通信系统，各用户采用不同的互为正交的PN序列作为地址码，可使大量用户正交复用数兆赫以上的扩频带宽，且具有极强的抗各类干扰的能力。本书第7章简单介绍扩频调制原理。传统的通信系统原理教材一般不设此章节。
7.同步
在数字信号传输和采用相干接收或最佳接收方式的模拟调制系统中，尚有一个非常重要的控制单元，即同步系统。它可以使通信系统的收、发两端或整个通信网络，以精度很高的时钟提供定时，以便系统、网络的数据流能与发信端同步地、有序而准确地接收与恢复原信息。同步准确性对通信质量有很大影响。多媒体信息传输对同步有更进一步的要求，应达到各信息媒体之间的同步显示。
从功能和实现环境的方法不同，同步可分为4种方式，详细情况可参考教材：
（1）载波同步（2）码元或位同步（3）帧同步（4）网同步
1.2 信道和噪声
各种发送信息欲传送到既定的信宿（Destination），可选用适于传输的物理媒体，完成通信功能，这些连接发信与收信设备而适于不同类型通信业务的各种物理媒体通称为信道。
1.2.1 信道分类
信道可分为有界与无界两大类，即通常所说的有线信道和无线信道。前者如双绞线、电缆、光纤、波导等。后者为自由空间提供的各种频段或波长的电磁波传播通道。
根据各种信道不同的特征和参量及其变化情况，又将它们分为恒参信道和随参（变参）信道。前者如有线信道、微波与卫星信道等；后者如无线系统的短波）和超短波（300MHz~3GHz）散射信道。
一般地，若单指传输媒体而言称为狭义信道。在具体通信系统构成中，往往把信源发出的模拟信号和数字编码基带信号视为信息部分，从调制器到接收端解调这一中间变换历程中，经过了包括物理媒体在内的线路设备（如交换、放大、中继等中间件）传输路径，因此将图1-3所示的调制信道与编码信道称为广义信道。
将信道分类归纳为下表所示：
从分析信道的特征角度，又可将上表所提到各类不同层次的信道，大体分为三种特征：
1.线性与非线性信道特征；
2.时不变与时变信道特征；
3.带宽或功率受限信道特征。
1.2.2 信道的干扰
除了上述因狭义信道本身特征影响通信质量外，信道内尚可能受到外部干扰和广义信道中各种设备带来的内部噪声干扰。
信道内干扰源很多，并有多种形式，兹大体归纳为四类：
1.无线电干扰：它来自各种无线发射机。其特点是频率范围宽，几乎覆盖全部使用频段。
但对于特定电台的频率一般是固定的，因此可以进行防护。另外由于无线电频率管理较为完善，可以将此种干扰限制在最小限度。
2.工业干扰：它来源于各种电气设备，如电机、电力线，电源开关、电点火（如汽车点火）
装置等。此类干扰一般在较低频率范围，如汽车点火干扰在几十兆赫范围内。采用屏蔽与考究的滤波措施，在很大程度上可避开工业干扰。
3.天电干扰：来自于雷电、磁暴、太阳黑子以及宇宙射线等，它们与季节、气候变化关系
较大。不同地区也有很大不同，如赤道附近及两极地区严重。太阳黑子发生变动（约11年一个周期）的年份，天电干扰加大，有时长时间中断短波通信。
4.内部干扰：来自信道内部各种电子器件电阻、天线以及传输线等。在这些电子设备中的
分子或电子的随机热运动，形成所谓起伏噪声，对于通信信号产生加性干扰。在下一章将详细介绍它的机理与影响。本书涉及的各类通信系统，主要是这种噪声，称为热噪声，从机理上它是高斯型统计特征，是通信系统干扰的重要因素。
1.2.3 几种常用信道特征
通信常用的信道类型主要有4类：
1.电话信道
电话信道一般是指庞大的公用交换电话网（PSTN）所提供的基于传统模拟电话或低速数据传输的信道。通信信道的构成多半通过用户终端到本地交换机（节点），再到另一个用户建立的呼叫链路，一旦通话（即呼叫）结束，便及时拆断该链路。电话信道一般属于限带为300~3400Hz的线性系统。当用于数据传输时，需在用户端均加入调制/解调器（Modem），并利用600~3000Hz频响较平坦的频段传输已调波。
目前从用户到节点（交换机）的用户线，可以增设宽带Modem（如ADSL），可在数公里内通信带宽扩展到2~6MHz，支持宽带上网和多媒体业务。近几年PSTN已更新为数字化
网络，在网上的各交换节点间中继全部数字化传输。通过用户线以2B+D或更高速率，
可传输话音与综合业务。
2.光纤
光纤是将电信号变为光信号（电/光转换）后进行光信号传输的物理媒体。光缆是由包
层覆盖光纤芯线而构成。光信号是以电磁场形式在光纤芯中传播。光纤自70年代投用
后，很快显示出很多突出的优点，诸如，它带宽极宽（2×1014Hz以上），通过目前可达到的技术，密集波分复用（DWDM），一条光纤中可以支持1600Gb/s的传输速率；实验
表明，基于单波160Gb/s速率的1024个波，可达约160Tb/s的点到点传输流量（1Tb/s ＝1012b/s）；光纤传输损耗极低，小于0.2dB/km，不受电磁干扰，重量极轻（一条光纤芯27g/km），抗弯曲，耐湿热和腐蚀，敷设方便、灵活，可架设到电杆上，光纤价格极低，目前国内生产供大于求。
3.移动无线信道
无线移动通信起初是为了延伸电信网的覆盖范围和通信能力而逐步发展起来的。迄今，移动网的发展令人惊异，已从城市扩展到乡村与边远地区。我国移动用户已达1.5亿以上，很快就与传统的固定电话（PSTN）相匹敌。下一代的移动通信将以宽带方式接入，并与现行GSM系统相比，传输速率增加10倍、上百倍，可支持多媒体业务，并广泛实
施个人通信系统（PCS）。
移动通信以蜂窝方式组网，信道具有多径衰落与时变特征。目前GSM移动通信利用900MHz 频段，双向频谱为2×25MHz，各提供125个载波，每载波包括8个时分多址（TDMA）信道。于是各载波200kHz带宽，包含8个25kHz信道，用户数字电话速率为13kb/s，具
有高纠错能力的差错保护位时，净速率高达9.8kb/s。移动网在每个蜂窝小区设有一个
基站，转发小区内多达上千个用户同时通信。移动通信每个信道的辐射功率应控制在它的25kHz带宽内，带外辐射衰减应至少为-40dB，优质系统应达-70dB，才不至于明显干扰相邻话路。隔离1至2个小区可以重复利用频率，因此整个移动网可支持极大量用户相互通信。通过越区切换和跨网漫游可以实现全国性、世界范围内的移动通信。
4.卫星信道
卫星信道是一种特殊的无线信道。在地球赤道上空35978km（近似称3.6万公里）均匀分布着三个同步卫星，就可以通过它们的转发器（Transponders）地球上任两处的地球站间可进行通信。自60年代初（1962年）问世以来，至今稳定使用的上行6GHz、下行4GHz频点的系统，总带宽500MHz，并提供带宽各为36MHz的12个转发器，各又能容纳1200路数字电话或25~150个窄带会议电视。一个转发器可支持五、六个行将推广的HDTV（高清晰度数字电视）。由于跨洋卫星通信（如中美两国间）需经由两个卫星的转发器与双方地球站沟通信息，因此远达15万km的距离，通信延迟则高达将近0.5秒，双方对话均有明显延时的感觉。目前国内卫星通信已开办大量
业务，如，卫星电视节目，远程教育等。1.4 通信频段的划分
上面介绍了通信信道分类与特征，并例举了几种常用信道基本性能及适用情况。各种通信系统对使用信道的频段还有一个选择性与合理性分配问题，以便合理利用并尽量节省频谱资源，满足有效与可靠传输的要求。
对于有线信道，重要的是选择不同的传输媒体和宽带媒体的信道频率复用。一般根据信道业务要求，考虑它们各所要求的前述有线信道（恒参）的性能特征，如损耗、延时与相移特性，以及最低与最高截频等，来确定频段。
海底通信适于极低频段，则有很好的传输性能；任何基带信号传输采用基带信号带宽为截频的全部低频段，模拟话音的低频传输只利用300~3400Hz或优质声音（音乐）从50Hz至15kHz 带宽。
比较复杂的问题是，各种无线通信要根据空间电磁波传播特点，来选择与适当分配工作频段。ITU-R对频谱分配进行了具体规则，各国各部门均科学而严格控制频点使用。
电磁波由发射到接收的途径大体分为三种：一是靠地面传播的称为“地波”；二是靠空间两点间直线传播的称为“空间波”；三是靠地球上空的电离层反射到地面的单跳或多跳方式传播，称为“天波”。
沿地表传播的地波，因沿地面电磁波跳跃性传播产生感应电流，会受到地面这种非良导体衰减，且频率越高集肤效应越大，损耗就越大。因此地波适于中长波和中波（即几百千赫到数兆赫），如民用广播从535kHz至1605kHz频段（每10kHz一个节目）就是一例。
数兆赫到数十兆赫的短波（高频段）适于天波传播，收发间距离远大于地波，可达数百公里到上千公里，这决定于天线入射角大小。上面已经提到，电离层会对反射的电磁波进行吸收、衰减，电离浓度越大则损耗越大，而这种因电离层随机变化导致的电磁波起伏衰减就是衰落现象。
如果波长更短，即更高频段，如数百兆赫到数个吉赫（109Hz）以上，则进入微波波段。这一频段的电磁波，电离层的吸收很少，且不再被反射回地面。如卫星通信，电磁波可穿透电离层传播到卫星。这种空间波传播与光有类似性，不但直线传播，而且电磁波也有绕射（衍射）作用，可以绕过一些局部障碍物。例如，微波接力属地面点与点之间直线传播，除了要受地面环境（沼泽、山、林等）一定影响外，天线不便架设过高，因此接力（中继）段不过四、五十公里，通常称为“视距”通信。
无线通信均需收发天线长度与波长匹配的天线尺寸为，因此利用全向天线的民用广播的电台天线不可能稳定架设100多米。利用900MHz频段的GSM手机天线，可以短至几厘米长，为移动手机小型化便携带来很大方便。
全部无线通信均通过自由空间传播，为了合理使用频段，各地区各种通信又不致互相干扰，ITU科学地分配了各种通信系统所适用的频段，各频段频率与其波长对应值及其名称，由国际电信联盟无线委员会（ITU-R）颁布，各国、各地区、城市均设有相应无线电管理委员会，负责本国、本地区无线频点的合理协调。
1.5 通信系统质量指标
1.5.1 通信质量概述
影响通信质量的因素可分为两个方面。一是前面已经介绍过的广义信道的特征及种种限制因素，二是表示信息本身的信号或编码方式和传输（调制解调）方式。
有效性与可靠性是相辅相承的两个质量指标体系，模拟与数字通信又有所不同。
1.5.2 通信系统有效性技术
模拟通信系统中，每一路模拟信号需占用一定信道带宽，如何在信道具有一定带宽时充分利用它的传输能力，可有几个方面的措施，一是多路信号通过频率分割复用，即频分复用（FDM），以复用路数多少来体现其有效性，如同轴电缆最高可容纳10800路4kHz模拟话音信号。目前使用的无线频段从105~1012Hz范围的自由空间，更是利用多种频分复用方式实现各种无线通信。
另一方面提高模拟通信有效性是根据业务性质减少信号带宽，如话音信号的调幅单边带（SSB）为4kHz，就比调频信号带宽小数倍，但可靠性较差。
数字通信的有效性主要体现在一个信道通过的信息速率。对于基带数字信号可以采用时分复用（TDM）以充分利用信道带宽。其它复用方式还有前面提到的空分复用（SDM）、码分复用（CDM）、极化复用（PDM）和波分复用（WDM）以及相应的“多址”方式。数字信号频带传输，
可以采用多元调制提高有效性。如进制信号是二进制信号信息量的（）倍，它们的信息量单位分别为波特（Baud－Bd）和比特（bit），因此
另外，为了利用有限的信道带宽支持信源信息量大的通信业务传输，根据信息理论可以采用信源压缩编码，即消除源信息中冗余部分，如电视信号中只含有大约4%的有效信息，采用无失真压缩编码，可能达到30多倍的压缩率。更进一步，根据不同应用要求的精度，由仙农率失真理论，还可以去掉一些次要信息，这种有损压缩编码，往往可以压缩上百倍以上，如多媒体会议电视及可视电话可以分别利用2Mb/s速率及PCM系统和3kHz带宽的PSTN（公用交换电话网）进行传输，便满足一般需要。
1.5.3 通信系统可靠性技术
对于模拟通信系统，可靠性通常以整个系统的输出信噪比来衡量。一般通信系统特别是卫星通信，发送信号功率总是有一定限量，而信道噪声（主要是热噪声）则随传输距离而增长，其功率不断累积，并以相加的形式来干扰信号，这种干扰称为加性干扰。信号加噪声的混合波形与原信号相比则具有一定程度失真。模拟通信的输出信噪比越高，通信质量就越好。诸如，公共电话（商用）以40dB为优良质量，电视节目信噪比至少应为50dB，优质电视接收应在60dB以上，公务通信可以降低质量要求，也需20dB以上。当然，信噪比并非唯一的衡量质量的指标。
在实际中，常用折衷办法来改善可靠性，即以带宽（有效性）为代价换取可靠性，可提高输出信噪比涉及信号的调制方式。例如，宽带调频（FM）比调幅多占几倍或更大带宽，解调输出信噪比改善量与带宽增加倍数的平方成正比。如民用调幅广播，每台节目10kHz带宽，而调频台节目带宽为180kHz，但信噪比增大十几倍，因此音质极好。
首先，数字通信可靠性因素就主要地、本质地说，主要还是信噪比问题，另一因素是设计的信号本身抗扰能力。但数字信号传输最终反映在判决输出的码元符号是否正确，因此其可靠
性指标均为码元或码字的差错概率，即一定时间内的平均差错率。一般通信系统，差错率主要决定于信噪比输出大小。
提高数字系统的可靠性，减少误差率的措施，首先从仙农信道容量公式来奠定一个基本思路，该著名的公式为
上列公式的概念表明，当通过信道传输的信息总量不超过信道容量时，信号本身的
带宽，传输时间和信号动态范围三者的量值可以互换，则信号可以无失真通过该信道。
例如，，倍，而信号参量为，倍，则信道容量
即信号信息量等于信道容量，满足无失真传输条件。这时，通过信号带宽与信号动态
范围互换为及，则无问题。
总结提高数字通信可靠性的技术可有：
1.以付出带宽换取可靠性如无线扩频调制CDMA，以扩展带宽成百上千倍，甚至当信噪比
小于1，即0dB以下时，仍可有较强抗干扰性，正确接收信号。
2.降低传输速率，即在同样信息量，延长传输时间可以提高可靠性。如一幅信息量很大的
精细画面，利用了3kHz带宽电话信道，几分钟可以无失真传输完毕。
3.采用适当的信号波形及均衡措施，可消除信号码元波形间干扰，提高正确判决概率。第
五章基带数字信号传输理论的奈奎斯特三个准则，有效地解决了消除“符号间干扰”(ISI)问题。
4.选用调制与解调方式提高可靠性。如采用数字调频较调幅有较好的接收质量。最佳接收
的解调方式优于包络解调效果。
5.优良的信号设计可提高抗干扰能力。第6章将重点介绍，发送信号序列中表示不同信号
的码字或波形函数之间相关性的情况。
6.提高抗干扰能力，减少差错最有效、也最常用的方法是利用差错控制编码。前面已经提
到，它是以增加冗余而实施自动纠错或检错重发的技术措施，或者在要求的误码率不变时，采用纠错码可以降低对信噪比的要求。本书第9章将具体讨论各种差错控制原理与编码方法。
第一章通信系统概述 1.1 通信系统模型 一、通信的定义 1.信息：对收信者来说未知的、待传送、交换、存储或提取的内容 ﹙包括语音、图象、文字等﹚ 人与人之间要互通情报，交换消息，这就需要消息的传递。古代的烽火台、金鼓、旌旗，现代的书信、电报、电话、传真、电子信箱、可视图文等，都是人们用来传递信息的方式。 2.信号：与消息一一对应的电量。它是消息的物质载体，即消息是寄托在电信号的某一参量上。 3．通信就是由一地向另一地传递消息。 二、电通信 1．定义 利用“电”来传递信息，是一种最有效的传输方式，这种通信方式称为电通信。 2．特点 电通信方式能使消息几乎在任意的通信距离上实现既迅速、有效，而又准确、可靠的传递。 电通信一般指电信，即指利用有线电、无线电、光和其它电磁系统，对于消息、
情报、指令、文字、图象、声音或任何性质的消息进行传输。 （1）模拟信号与数字信号：按信号随时间分布的特性信号可分为模拟和数字信号。 模拟信号：信号的取值是连续的。 数字信号：信号的取值是离散的。 （2）基带信号与频带信号：按信号随频率分布的特性信号可分为基带和频带信号。 基带信号：发信源发出的信号。 频带信号：通过调制将基带信号变换为频带信号。 基带传输：在信道中直接传输的信号 (如直流电报、实线电话和有线广播等)。 频带传输:通过调制将基带信号变换为更适合在信道中传输的形式。（FM、AM、MODEM） 三、通信系统的模型 1.通信系统的一般模型 (1)通信系统：通信系统是指完成信息传输过程的全部设备和传输媒介。 (2)通信系统的基本模型
●发信源：是消息的产生来源，其作用是将消息变换成原始电信号。变换：将 非电物理量转换为掂量。 信源可分为模拟信源和离散信源。模拟信源(如电话机、电视摄像机)输出幅度连续的信号；离散信源(如电传机、计算机)输出离散的数字信号。 ●发送设备：作用是将信源产生的消息信号转换为适合于在信道中传输的信 号。它要完成调制、放大、滤波、发射等。在数字通信系统中还要包括编码 和加密。 ●信道：是传输的媒介。信道的传输性能直接影响到通信质量。 ●噪声源：将各种噪声干扰集中在一起并归结为由信道引入，这样处理是为了 分析问题的方便。 ●接收设备：完成发送设备的反变换，即进行解调、译码、解密等，将接收到 的信号转换成信息信号。 ●收信者：把信息信号还原为相应的消息。 2．模拟通信系统模型。
第一章通信系统概论 1.1 绪论 1.2 通信系统的组成 1.3 通信系统的分类与通信方式1.4 通信系统的质量指标 1.5 通信技术的发展
1.1 绪论 通信 广义上说用任何方法通过任何媒介跨时/空传递信息，均称为通信。
1.1 绪论 ◆通信的定义： 是指由一地向另一地进行消息的有效传递。 ◆通信的目的： 就是传递消息。 ◆本课程对通信的定义： 利用电子等技术手段，借助电信号（含光信号) 实现从一地向另一地进行消息的有效传递称为通信。
1.2 通信系统的组成 1.2.1 通信系统模型 信 源信宿噪声源 信道发送设备 接收设备产生或发出将信源产生的消息信号 变换成便于传送的形式从带有干扰的接收信号中正 确恢复出原始 信号 接受消息 的人或机 信号传输的通道各处噪声的集中表现
1.2 通信系统的组成 ◆信源：把待传输的消息转换成原始电信号，如电话 系统中电话机可看成是信源。 ◆发送设备：将信源和信道匹配起来，即将信源产生的 原始电信号变换成适合在信道中传输的信号。 ◆信道：信号传输的通道，可以是有线的，也可以是无 线的。 ◆接收设备：任务是从带有干扰的接收信号中恢复出相 应的原始电信号来。 ◆信宿：将复原的原始电信号转换成相应的消息。
1.2 通信系统的组成 1.2.2 模拟通信系统和数字通信系统1.信源消息分为两大类 连续消息离散消息 消息的载体是电信号，电信号的变化体现在某一参量的变化上（如连续波的幅度、频率或相位；脉冲波的幅度、宽度或位置）。 消息的状态连续变化或是不可数的。如语音、活动图片等消息的状态是离散的或是可数的。 如符号、数据等
六安职业技术学院毕业设计（论文） 移动通信技术 姓名：姚彬 指导教师：项莉萍 专业名称：应用电子技术0802 所在系部：信息工程系 二○一一年六月
毕业论文（设计）开题报告
毕业论文（设计）开题报告成绩评定表
毕业论文（设计）成绩评定
摘要 在信息化时代移动通信已越来越为人们所关注,因此移动通信技术的发展及移动通信技术前景的发展越来越显得重要。本课题主要研究的是移动通信技术的发展及移动通信技术前景及相关知识，分析了其应用前景和我国目前的发展状况。 关键词：第三代移动通信系统，移动通信，个人通信网，发展历程 Abstract Mobile communications in the information age has become increasingly of concern to people, so the development of mobile communications technology and the development of future mobile communication technologies become increasingly more important. The main research topic is the development of mobile communications technology and the prospects for mobile communications technology and related knowledge, analysis of its prospects and our current state of development. Key Words:third-generation mobile communication systems, mobile communications, personal communications network, the development process.
1.简要概述现代通信系统的发展现状和发展方向。 人类对通信的需求自古以来从未间断过，从古代的烽火台，旌旗，到近代的灯光信号，再到现代的电话，电报，电视以及互联网等，通信的形式与工具在不断地发生变化，不断地进步，逐渐变得越来越方便与人性化。而在现在的信息时代下的网络则正是集成了通信技术的众多功能，故而通信技术的发展对网络的发展起着至关重要的作用。简而言之即，通信系统的发展必将推动网络的优化，网络的优化与发展必将对我们信息时代的社会经济以及人民生活产生巨大的影响。在这个移动互联网的时代，人民对多媒体技术以及手机等新科技产品的需求越来越大，这使得现代通信系统的发展必然会呈现出多样性的趋势，而企业也开始重视客户的使用感受，产品越来越人性化、轻薄化以及高效化。 随着人民对网络的需求进一步加大，现代通信系统技术也在我国得到快速发展，而光纤通信技术在我国的广泛应用，使得我国的通信系统发生了重大变化。而我国的现代通信系统也逐渐向无线通信系统方向发展，并且已经取得了重大的进步，宽带 IP 技术在电信接入网技术中的运用、数据通信与数据网在光纤通讯技术中的广泛使用、ISDN 与 ATM 技术在互联网通信技术中的运用等都是我国现代通讯技术得以不断发展的具体表现。 目前我国的现代通信系统中常用到的现代通信技术一般包括多媒体技术，接入网技术，光通信技术，移动网络通信技术，无线通信技术以及蓝牙技术等，其中无线通信技术相对应用还不是特别的宽泛。 其中多媒体技术就是通过计算机可以实现对文字、图片、声音、动画的编辑，使之可以在计算机用户之间相互交流。多媒体技术是一种为用户和计算机之间建立的逻辑处理关系，可以为网络通信技术的发展提供声音和图像的处理技术，常常实现声音、数据和视频三者融合的技术支持。接入网技术作为现代通信网系统的核心能够实现用户与终端设备通讯信息的有效连接。而其中的蓝牙技术则在在无线网络技术中占据重要的地位，其主要作用是实现不同设备之间的互联。 而现代通信系统的发展前景可谓是不可限量的。 1.其中无线通信系统无疑是发展最快、应用最广、使用者最多的技术。无线通信技 术是对传统通信技术的革新和突破，打破了对传播介质的限制，使使用者可以方 便的通过网络进行信息的传递。无线通信技术在传播上稳定、抗干扰能力强、兼 容性好，使无线通信技术在未来的应用中具有良好的应用前景，是通信技术和网 络的未来主要发展趋势，具有良好的应用前景。
1 发展现状 宽带卫星通信系统概述 未来宽带卫星网络带宽由极高频（E H F）频段提供，如K a频段（20～30G H z），Q-V频段（40～50GHz）和W频段（76～110GHz）。20世纪90年代提出了各种宽带极高频卫星通信系统，表明了宽带卫星通信系统向高速率、极高频、双向和因特网接入发展的趋势。 宽带极高频卫星通信系统由一颗或多颗卫星组成。在宽带极高频卫星通信系统中，星上路由和星上交换技术的应用非常重要。典型例子是低地球轨道卫星通信系统中的“泰勒戴斯克”（Teledesic）系统，此系统于19世纪90年代提出并于2002年应用，其星座图由288颗低地球轨道卫星组成，实现“空间因特网”，向全球用户提供类似光纤网络服务质量（QoS）性能[误码率（BER）<10-10]的高质量语音、数据和多媒体信息服务。尽管此系统复杂、昂贵并最终作废，但仍然是宽带卫星因特网系统的一个好例子。 近10年，“高适应”（Hylas）卫星、“太空之路”（Spaceway）、“电星”（Telestar）、“双向”（Tooway）、“狂蓝”（WildBlue）和“O3b”等系统表明了宽带极高频卫星通信系统的发展趋势。所有这些系统不仅支持宽带通信应用与服务，如：高速、双向因特网接入（如视频下载、 宽带卫星通信系统 发展现状与展望 忻向军 张琦 王厚天（北京邮电大学） 随着全球信息高速公路因特网的飞速发展和普及，以及交互式多媒体业务的迅速增加，各行各业对宽带的需求越来越紧迫。宽带卫星通信将以其灵活、大范围的覆盖能力，成为无地面网络覆盖地区宽带接入的最佳解决方案。宽带通信卫星正引领着卫星通信的重大变革。Ku等商用频段能够提供的总容量已经无法满足与日俱增的用户带宽需求。Ka频段新型卫星宽带通信系统由于其较宽的可用频段、远端设备小巧、点波束增益高、安装便捷等特点，代表了当代商用民用通信卫星的最高水平，目前美国、加拿大、欧洲、阿联酋等国均发展了Ka 频段宽带卫星，成为宽带卫星系统的主流发展方向。根据欧洲咨询公司预测，未来卫星宽带市场还将进一步扩大，到2019年卫星宽带接入用户数量预计可达约1190万人，主要来自于北美和欧洲，此外，南美约有130万，中国地区约有90万，南亚越有80万等，各地区将主要通过Ka频段多点波束卫星来满足用户快速增长的需求。Ka 频段宽带卫星将成为世界各地未来卫星通信产业重要的发展趋势，将带来显著的社会经济价值。
第1章动通信系统概述 ★★1、移动通信的基本概念和主要特点 2、移动通信系统的分类和组成结构 ★3、典型的移动通信系统 4、移动通信的发展历史、发展现状及未来 ★★★★5、移动通信的基本技术 信道传播特点、调制解调、抗干扰措施、多址技术、组网技术 习题 1．移动通信定义是什么？ 2．简述移动通信系统的组成及各部分的作用。3．移动通信系统的特点有哪些？ 4．简述单工、双工和半双工方式的区别。 5．根据移动通信的特点，设计移动通信系统有哪 些技术要求？ 6．2G和3G系统有何不同？
7．简述移动通信的发展。 第2章移动通信电波传播与传播预测模型★★★电波的自由空间传播 ★移动信道中电波的传播机制——直射、反射、绕射、散射 ★★★★移动信道对信号传输的影响 移动信道的传播损耗与传播模型 第2章重要知识点： 直射、反射、绕射、散射 自由空间损耗、近地点求远地点传播损耗、绕射损耗 接收机灵敏度、dBW、dBm、dBu 快衰落、慢衰落、阴影衰落、多径衰落 多普勒频移、多径时散、rms时延扩展 相关时间、相关带宽 时间选择性衰落、频率选择性衰落 第2章作业
课本58-59页 2.2、2.4、2.5、2.6 补充作业： 1.在自由空间参考距离d0=50m处接收功率有10 mW，若小区半径为5km，则最小接收功率多大？ 2.某数字移动系统工作频率900 MHz，移动台运动速度不大于每小时80公里，则产生的最大多普勒频移为多少？相干时间为多少？符号速率为300 kbit/s的蜂 窝系统（频带利用率1bit/s/Hz）能否满足正常工作 的要求？ 3. 某数字移动系统的多径信号时延扩展为2μs，则 相干带宽有多大？带宽为250kHz的蜂窝系统在此信 道下是否需要均衡？ 第3章重点 ★语音编码的目的、分类及具体应用 ★★MSK和GMSK信号产生、功率谱特性 ★★QPSK、OQPSK和π/4-DQPSK星座图特点、产生、功率谱特性、星座图分析。
第1章习题参考答案 1 什么是通信信号？ 通信系统传送的是消息，而消息只有附着在某种形式的物理量上才能够得以传送，这类物理量通常表现为具有一定电压或电流值的电信号或者一定光强的光信号，它们作为消息的载体统称为通信信号 2 什么是数字信号？什么是模拟信号？为什么说PAM 信号不是数字信号？ 信号幅度在某一范围内可以连续取值的信号，称为模拟信号；而信号幅度仅能够取有限个离散值的信号称为数字信号。 PAM 信号是将模拟信号取样后产生的信号，它虽然在时间上是离散的，但幅值上仍然是连续的，因此仍然是模拟信号。 3 什么是信号的时域特性？什么是信号的频域特性？ 信号的时域特性表达的是信号幅度随时间变化的规律，简称为幅时特性。 信号的频域特性表达的是信号幅度随频率变化的规律，它以傅立叶级数展开分解为理论基础。 4 什么是信号带宽？信号带宽与什么因素有关？ 通过信号的频谱图可以观察到一个信号所包含的频率分量。我们把一个信号所包含的最高频率与最低频率之差，称为该信号的带宽。 5 周期矩形脉冲信号的频谱有什么特点？矩形脉冲信号的脉宽τ与有效带宽有何关系？ (1) 该信号频谱是离散的，频谱中有直流分量Aτ/T 、基频Ω和n 次谐波分量，谱线间隔为Ω=2π/T ；(2) 直流分量、基波及各次谐波分量的大小正比于A 和τ，反比于周期T ，其变化受包络线 sin x /x 的限制，有较长的拖尾（参见式1-1）；(3) 当ω=2m π/τ(m =±1,±2…)时，谱线的包络线过零点，因此ω=2m π/τ称为零分量频率点；(4) 随着谐波次数的增高，幅度越来越小。 可以近似认为信号的绝大部分能量都集中在第一个过零点ω=2π/τ左侧的频率范围内。该点恰好是基频Ω的4次谐波点。通常把0~4Ω这段频率范围称为有效频谱宽度或信号的有效带宽。可见，τ越小，有效带宽越大，二者成反比。 6 通信系统中的信噪比是如何定义的？ 信噪比定义为： (dB)，其中P s 是该点的信号功率，是P N 该点的噪声功率。 7 画出并解释通信系统的一般模型 在通信系统中，发送消息的一端称为信源，接收消息的一端称为信宿。连通信源和信宿之间的路径称为信道。信源发出的消息首先要经发送设备进行变换，成为适合于信道传输的 通信系统一般模型 信道 接收设备 发送设备 接收设备 发送设备 信源 信宿 信源 信宿 噪声
现代通信技术发展的主要趋势和方向 摘要：本文回顾了２０世纪移动通信技术发展的历程，对现代通信技术进行了概述。主要针对移动通信、卫星通信、光纤通信及数字微波通信进行了发展趋势的介绍。同时，对现代通信技术的未来发展方向进行了展望。 关键词：移动通信卫星通信光纤通信现代信息 技术发展趋势 0引言 20世纪在人类历史上写下了光辉的一章：1900年波罗的海的一群遇难渔民，通过无线电呼叫而得救，移动通信第一次在海上证明了它对人类的价值；1903年底莱特驾驶自己的飞行器飞上了蓝天，开创了航空交通新领域；1946年世界上第一架计算机诞生，开创了信息经济时代和扩展人类脑力的里程碑；1969年世界上第一个采用存储转发的分组交换计算机网络ARPANET开通，为因特网的高速发展奠定了基础。 纵观通信技术的发展，虽然只有短短的一百多年的历史，却发生了翻天覆地的变化，由当初的人工转接到后来的电路转接，以及到现在的程控交换和分组交换，还有可以作为未来分组化核心网用的ATM交换机，IP路由器；由当初只是单一的固定电话到现在的卫星电话，移动电话，IP电话等等，以及由通信和计算机结合的各种其他业务，第三代通信技术的即将上市，以及以后的第四代通信，随着通信技术的发展，人类社会已经逐渐步入信息化的社会。 21世纪是一个信息社会，信息交流已经成为人们生活的基本需要。通信作为传输和交换信息的重要手段，是推动人类社会文明、进步与发展的巨大动力。电话技术的演变日新月异，传输媒介、交换设备、传输设备、终端设备和通信方式的改变都是影响电信通信的因素。 1现代通信技术概述 现代的主要通信技术有数字通信技术，程控交换技术，信息传输技术，通信网络技术，数据通信与数据网，ISDN与ATM技术，宽带IP技术，接入网与接入技术。 1.1数字通信 数字通信即传输数字信号的通信，，是通过信源发出的模拟信号经过数字终端的心愿编码成为数字信号，终端发出的数字信号，经过信道编码变成适合与信道传输的数字信号，然后由调制解调器把信号调制到系统所使用的数字信道上，在传输到对段，经过相反的变换最终传送到信宿。 1.2程控交换 程控交换技术即是指人们用专门的电子计算机根据需要把预先编好的程序存入计算机后完成通信中的各种交换。随着电信业务从以话音为主向以数据为主转移，交换技术也相应地从传统的电路交换技术逐步转向给予分株的数据交换和宽带交换，以及适应下一代网络基于IP的业务综合特点的软交换方向发展。 1.3信息传输 信息传输技术主要包括移动通信，光纤通信，卫星通信，数字微波通信，以及图像通信。 1)移动通信 早期的通信形式属于固定点之间的通信，随着人类社会党俄发展，信息传递日益频繁，移动通信正是因为具有信息交流灵活，经济效益明显等优势，得到了迅速的发展，所谓移动通信，就是在运动中实现的通信。其最大的优点是可以在移动的时候进行通信，方便，灵活。现在的移动通信系统主要有数字移动通信系统（GSM）,码多分址蜂窝移动通信系统（CDMA）。 2)光纤通信 光纤是以光波为载频，以光导纤维为传输介质的一种通信方式，其主要特点是频带宽，比常用微波频率高104~105倍；损耗低，中继距离长；具有抗电磁干扰能力；线经细，重量轻；还有耐腐蚀，不怕高温等优点。 3)卫星通信 卫星通信简单而言就是地球上的无线电通信展之间利用人在地球卫星作中继站而进行的通信。其主要特点是：通信距离远，而投资费用和通信距离
第一章 通信系统概论 一 填空选择题 1.数字通信系统的主要优点是 __抗干扰能力强噪声不积累 、差错可控、容易加密_、可 实现综合化（便于集成）等_。 2.通信系统的主要质量指标通常用_有效性_和可靠性_衡量， FSK 系统指标具体用_传输速 率（传码率、传信率）和_差错率（误码率、误信率）_衡量，FM/PM 系统具体指标用_ 有效传输频带 和_信噪比_衡量。 3.已知二进制数字信号在2分钟内共传送72000个码元，0、1码等概率出现，则码元速率 为600B ，信息速率为600b/s ；传送1小时后，接收到的错码为216个，其误码率为10-4； 若保持码元速率不变，变换为8进制传输，每个码元所含信息量为3 ，信息速率为 1800b/s 。 4.通信是指消息由一地向另一地进行＿＿＿＿＿＿，主要质量指标是＿＿＿＿＿和＿＿＿＿ ＿,它们在数字通信系统中具体为＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。 5.在码元速率相同的条件下，16进制数字调制系统的信息速率是二进制的4 倍。 6.按传输媒介，通信系统可分为有线通信系统、无线通信系统。 7.数字通信系统的有效性指标包括 ( D ) A.信息传输速率 B.符号传输速率 C.频带利用率 D.以上都包括 8.在码元速率相同条件下，m 进制数字调制系统的信息速率是二进制的 log 2m 倍。 9．通信系统按其传输信号形式分可分为模拟通信系统和数字通信系统 。 10.通信系统按信道中传输的信号不同分为模拟通信系统 和 数字通信系统 11.衡量通信系统主要指标是有效性和可靠性，前者主要是消息传输速率问题，而后者 是指消息传输的 质量问题。 12．设有四个信息A 、B 、C 、D 分别以概率1/4、1/8、1/8、1/2传送，每个消息出现是相互 独立的，其平均信息量H=__1.75b/符号__。 13.设有4个消息符号，其出现概率是21、41、81、8 1各消息符号出现是相对独立的，该符号集的平均信息量为 1.75b/符号 。 14.某四元制信源，各符号对应的概率分别为21、41、81、1，则该信源符号的平均 信息量为 1.75b/符号 。当 等 概 时，平均信息量最大，其值为 2 b/符号。 15.已知某信息源的符号集由A 、B 、C 、D 四个符号构成，且每一符号独立出现 （1）若各符号出现的机率分别为8 1814121、、、，该信息源的平均信息量（熵）为 1.75b/符号。 (2)该信息源在等 概条件下,有最大平均信息量 2 b/符号 16.某信源有四个符号0、1、2、3组成，设每个符号独立出现的概率分别为21、41、81、81，则信源符号的平均信息量为 1.75b/符号。若以2000B 速率传送，则10s 的信息 量为3.5*104 b 。若误码率为10-4 ，则10s 的错码数为 2个 17.一个二进制数字信号码元时间长度为0.1μs ，在传输过程中平均2.5秒产生一个错码， 则其平均误码率近似为 D 。 A. 5×10-6 B.2×10-8 C.2×10-7 D.4×10 -8 18.已知一个8进制信号的符号速率为4800波特，则其对应的信息速率是( D ) A.4800bit/s B.2400bit/s C.9600bit/s D.14400bit/s 19.已知一个4进制信号的符号速率为4800波特，则其对应的信息速率是( C )。 A. 4800bit/s B. 2400bit/s C. 9600bit/s D. 14400bit/s 20.衡量数字通信系统性能的主要指标是___有效性___和可靠性两项指标。 21.数字通信系统的主要性能指标是有效性和___可靠性___两个方面。 22.衡量数字通信系统性能好坏的指标是___有效性___和__可靠性____两项指标。 23. 数字通信系统的有效性指标具体包括_信息传输速率（Rb ）、符号速率（RB ）和频带利 用率(η)_三项内容。 24.衡量数字通信系统可靠性的主要指标是（ D ） A.信息传输速率 B.符号传输速率 C.频带利用率 D.误码率
通信系统现状概述 学号： 姓名：（一）通信系统的分类 通信系统是指用电信号（或光信号）传输信息的系统，也称电信系统。系统通常是由具有特定功能、相互作用和相互依赖的若干单元组成的、完成统一目标的有机整体。最简便的通信系统供两点的用户彼此发送和接收信息。在一般通信系统内，用户可通过交换设备与系统内的其他用户进行通信。通信系统的分类一般有以下几种。 1、按照通信的业务和用途分类 根据通信的业务和用途分类，有常规通信、控制通信等。其中常规通信又分为话务通信和非话务通信。话务通信业务主要是电话服务为主，程控数字电话交换网络的主要目标就是为普通用户提供电话通信服务。非话务通信主要是分组数据业务、计算机通信、传真、视频通信等等。在过去很长一段时期内，由于电话通信网最为发达，因而其它通信方式往往需要借助于公共电话网进行传输，但是随着Internet网的迅速发展，这一状况已经发生了显著的变化。控制通信主要包括遥测、遥控等等，如卫星测控、导弹测控、遥控指令通信等等都是属于控制通信的范围。 话务通信和非话务通信有着各自的特点。话音业务传输具有三个特点，首先人耳对传输时延十分敏感，如果传输时延超过100ms，通信双方会明显感觉到对方反应“迟钝”，使人感到很不自然；第二要求通信传输时延抖动尽可能小，因为时延的抖动可能会造成话音音调的变化，使得接听者感觉对方声音“变调”，甚至不能通过声音分辨出对方；话音传输的第三个特点是对传输过程中出现的偶然差错并不敏感，传输的偶然差错只会造成瞬间话音的失真和出错，但不会使接听者对讲话人语义的理解造成大的影响。 对于数据信息，通常情况下更关注传输的准确性，有时要求实时传输，有时又可能对实时性要求不高。对于视频信息，对传输时延的要求与话务通信相当，但是视频信息的数据量要比话音要大得多，如语音信号PCM （Pulse Code Modulation）编码的信息速率为64kbps，而MPEG-II（Motion Picture Experts Group）压缩视频的信息速率则在2~8Mbps之间。 目前（截止2006年底），话务通信在电信网中仍然占据着重要的地位，如现有的程控电话交换网络、第二代数字移动通信网络GSM（Global System
通信系统概论 ——期末论文
通信技术在高速铁路中的应用 摘要：随着我国高速铁路不断向智能信息化的方向发展，一些功能强大的通信系统技术在高速铁路的发展过程中起到了促进作用，无线通信系统技术、分散自律调度集中系统技术、通信技术以及数字信号处理技术等新技术的运用，极大地保证了列车的运行安全，实现了高速铁路的统一指挥调度，大大的提高了高速铁路的运输效率，为我国高铁事业的蓬勃发展起到了推动作用。 关键词：高铁信号系统、无线通信技术、高速铁路、通信技术、增强行列车运行控制系统 引言：在高速列车的信号控制系统及通信系统方面，因为运行过程中所处的环境比较差，因此传输的速率比较低，对于高速铁路的快速发展不利。早在80年代，国外就着手研发无线通信技术等新的高速铁路信号系统，通过无线通信技术等新技术的运用来尽可能的减少系统的成本、降低能源的利用、减少高铁列车的时间间隔、提高高铁的运行效率。在高速铁路的快速发展过程中运用一些先进的通信系统技术会大大提高一个地区的铁路交通运输的效率以及安全性，加速地区的经济文化发展。 正文： 一、无线通信技术在高铁信号系统中的应用 1.高铁信号系统 高速铁路信号系统可以作为列车指挥的控制系统，在高铁列车运行的时候，能够经过全球定位系统和信标来完成高铁列车中速度与位置的保证，当高铁车站中的无线接收设备得到信息之后，可以把这些信息送到执行控制的计算机中完成任务。 利用通信技术的高铁信号系统的特征有： (1)在重要的控制系统中，高铁列车能够根据本身及其操作状态来调节，从而完成电脑的辅助调整，加大高速铁路信号系统的管理职能。 (2)在重要的控制系统中，能够更加稳定地控制高铁列车的运行，这样不仅可以避免高铁列车在运作的情况下进行多余的发动及加快速度，而且还能够节约资源。 (3)去掉了一些地面上的信号装备，从而减少了信号系统中装备的维护以及修整的资金。 (4)信号系统具有极强的适用能力，能够加快高铁列车的速度，可以调节软件系统中的一些参数。 2.利用无线通信技术的高速铁路信号系统中存在的一些问题： (1)在信号系统中使用环线设备和应答器件来得到一些数据资料，但是它的缺陷是：只有在高铁列车运行过接下来的应答器之后，其中一些信息获取更新，此时时刻上的延迟可能会为高铁列车的运作带来非常不好的影响。 (2)利用轨道之间的电缆电线来完成高铁列车与地面之间的双向传输，其缺点在于存在着较为困难的防盗系统、一些装备具有较高的成本费用。 (3)在高铁信号系统中利用轨道电路的缺陷有：比较差的传送环境、很小的传送频率，比较小的传输量，因此使得电码的传送速率与高速铁路列车的运行速度不太符合。 3.无线通信技术在高铁信号系统中的实际应用： (1)自动实现通话组之间的变动。
第1章通信系统概述 本章不是一般“概述”，拟概括介绍一些与本书相关而又不为各章节能全部包括的一般通信知识，这对学习通信系统原理将打下一个有力的基础。 知识点 (1) 信息、信息技术信号及其分类； (2) 通信、通信系统构成及各部分功能； (3) 信道分类及几种常用信道特征； (4) 无线传播特点与信道特征； (5) 通信系统质量指标与改进质量的关键技术； (6) 通信频段划分及各频段的基本特点。 要求 (1) 本章作为初学者的通读材料，以了解本书基本要点及通信系统实质性概念； (2) 对已学习过或正在学习通信系统原理课程的读者，再学习本章内容，也可温故而知新。1.1 通信与通信系统 1.1.1 通信 通信的含义无论从中文“通信”（或通讯）或英文“Communication”讲，是信息从一个地方通过传输信道传送到另一个地方的对话过程。拟为现代通信给出一个完善而简捷的定义：通信是信息或其表示方式（表示媒体）的时/空转移。 这一定义远远超出了对话的业务范围，同时通信过程中，除了有很小的传输延时外，尚需要进行处理、转发，也会发生一定的时延，以及可能缓存、显示或存储再现，因此，这一定义不但包括了空间，也包括时间在内的信息转移。 1.1.2 通信系统 通信系统具有很广泛的内涵，并有多个层次，一般地，利用传输信道或通信网，将具有收、发信息功能的终端设备由信道或链路有机连接（永久或暂时的）起来，这些实施信息传输的设备集合，称为通信系统。通信系统按工作方式分，可分为单工（Simplex）、半双工（Half-duplex）和全双工（Duplex）。这三种方式的例子如单向广播、步话机和固定电话与移动电话等。 一个基本通信系统包括的设备环节是发送设备、接收设备与传输信道和传输设备，可实现单向/双向或单/双工通信功能。图1-2示出了一个较为完善的数字通信系统。它的发送与接收端各包括9个功能单元，还有传输信道以及收发同步系统等组成。 现分别介绍各部分的功能与作用。 1.源信息格式（Format）
第一章通信系统与通信网络系统概述 1、1 通信系统得发展简史 人类建立与使用通信早在古代就开始了,古代得烽火台、邮路驿站、狼烟设施、旌旗等。唐代大诗人杜甫诗中得“烽火连三月,家书抵万金”,就就是古人收到远方家信时,欣喜若狂得真实写照;又如唐代诗人王维诗句中得“大漠孤烟直,长河落日圆”得诗句更就是直接反映了古代得“数字化”通信系统——烽火台得通信效果。近代得灯光信号、旗语等,特别就是到了19世纪,英国人莫尔斯于1837年发明了无线电电报装置;美国人贝尔于1876年发明了电话系统,这标志着“电讯时代”得开始——将信息转换成某种电磁波信号并进行远距离传送。现代得电报、电话、传真、电视、计算机等用户终端连接起现代通信网,在20世纪初期,德国西门子公司得电磁式自动交换机得诞生,则标志着“通信自动化”时代得开始;20世纪末期,光纤数字通信技术、计算机通信技术与卫星移动数字通信系统得使用,将通信技术推向了一个高速发展得水平;而在21世纪初,随着宽带互联网业务与IP技术得快速前进,新一代移动通信(即第三代移动通信系统3G)与网络电视(IPTV)技术得崛起,以及全球电信行业向“综合信息业务服务商”方向得全面转型,3G技术得使用与发展,使移动通信从窄带、低速、单一得业务推向了宽带、高速、多业务得发展,目前,全球3G市场已进入了快速得发展阶段。由于3G 移动通信网络在网络带宽、安全性与可靠性等方面得突破,3G业务应用将摆脱2G时代简单得纯文本内容,能提供低成本、大容量、更丰富、个性化与更多样化得移动多媒体业务,真正实现“随时、随地、无拘无束通信与信息交互”。故3G市场开始由发达国家与地区逐步向发展中国家与地区发展,当前以亚洲、东欧表现最为活跃,具有广阔得市场。根据信息产业部得统计与预测数据,我国3G终端得市场就是非常巨大得。未来得3G终端市场,将会有更多得厂商加入,有更多得款式可供用户挑选,目前,3G正处于蓬勃发展得时期。 1、2 通信系统得定义与特点 在人类得活动过程中需要相互之间传递各种信息,也就就是说将带有传递得各种信息得信号通过某种方式由发送者传递给接收者,这种信息得传递过程就就是我们所说得通信。因此,所谓通信,就就是由一个地方向另一个地方传递与交换信息得过程。在如今得自然科学中,“通信”几乎就是“电通信”得同义词,故教学内容中所讲得通信就就是指电通信。 所谓通信系统,就就是用电信号(或光信号)传递与交换信息过程得系统,也叫电信系统。人类社会活动所有不同得消息都可以把它们归结成两类:一类称为连续消息,另一类称为离散消息。连续消息就是指消息得状态就是连续得,如强弱连续变化得语音,亮度连续变化得图像等,连续消息又称作模拟消息,信息中随时间变化而连续取值得信号叫连续信号或模拟信号,如普通电话机输出得信号就就是模拟信号,传输模拟信号得通信系统称为模拟通信系统;离散消息就是指消息得状态就是离散可数得,它们不就是时间得连续函数,她得取值仅为有限可数得离散值,我们把这样得消息叫做离散消息,或叫数字消息,信息中随时间与状态都就是离散得信号称作离散信号或数字信号,如电报、数字、数据、监控指令等,传递数字信号得通信系统称为数字通信系统。数字通信与模拟通信相比,她更能适应人类对通信得更高要求,它具有如下特点(优缺点):(1)数字信号便于处理、存储,如VCD、DVD光盘等;(2)数字通信得抗干扰
下一代互联网技术大作业 题目移动通信技术的现状与发展 姓名 专业网络工程 班级1402班 学号
1. 移动通信技术的概念及相关知识 1.1 移动通信的基本概念 移动通信是指通信中的移动一方通过无线的方式在移动状态下进行的通信，这种通信方式可以借助于有线通信网，通过通信网实现与世界上任何国家任何地方任何人进行通信，因此，从某种程度上说，移动通信是无线通信和有线通信的结合。移动通信的发展先后经历了第一代蜂窝模拟通信，第二代蜂窝数字通信，以及未来的第三代多媒体传输、无线Internet等宽带通信，它的最终目标是实现任何人在任何时间任何地点以任何方式与任何人进行信息传输的个人通信。 1.2移动通信的发展 目前，移动通信已从模拟通信发展到了数字移动通信阶段，并且正朝着个人通信这一更高级阶段发展。未来移动通信的目标是，能在任何时间、任何地点、向任何人提供快速可靠的通信服务。1978年底，美国贝尔实验室研制成功先进移动系统（AMPS），建成了蜂窝状模拟移动通信网，大大提高了系统容量。与此同时，其它发达国家也相继开发出蜂窝式公共移动通信网。这一阶段的特点是蜂窝移动通信网成为实用系统，并在世界各地迅速发展,这个系统一般被当作是第一代移动通信系统。 从20世纪80年代中期开始，数字移动通信系统进入发展和成熟时期。蜂窝模拟网的容量已不能满足日益增长的移动用户的需求。80年代中期，欧洲首先推出了全球移动通信系统（GSM：Global System for Mobile）。随后美国和日本也相继指定了各自的数字移动通信体制。20世纪90年代初，美国Qualcomm公司推出了窄带码分多址（CDMA：Code-Division Multiple Access）蜂窝移动通信系统，这是移动通信系统中具有重要意义的事件。从此，码分多址这种新的无线接入技术在移动通信领域占有了越来越重要的地位。些目前正在广泛使用的数字移动通信系统是第二代移动通信系统。
现代通信技术概论-作者-崔健双-习题参考答案 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
第1章习题参考答案 1 什么是通信信号？ 通信系统传送的是消息，而消息只有附着在某种形式的物理量上才能够得以传送，这类物理量通常表现为具有一定电压或电流值的电信号或者一定光强的光信号，它们作为消息的载体统称为通信信号 2 什么是数字信号什么是模拟信号为什么说PAM信号不是数字信号 信号幅度在某一范围内可以连续取值的信号，称为模拟信号；而信号幅度仅能够取有限个离散值的信号称为数字信号。 PAM信号是将模拟信号取样后产生的信号，它虽然在时间上是离散的，但幅值上仍然是连续的，因此仍然是模拟信号。 3什么是信号的时域特性什么是信号的频域特性 4 信号的时域特性表达的是信号幅度随时间变化的规律，简称为幅时特性。 信号的频域特性表达的是信号幅度随频率变化的规律，它以傅立叶级数展开分解为理论基础。 5什么是信号带宽信号带宽与什么因素有关 6 通过信号的频谱图可以观察到一个信号所包含的频率分量。我们把一个信号所包含的最高频率与最低频率之差，称为该信号的带宽。 5 周期矩形脉冲信号的频谱有什么特点？矩形脉冲信号的脉宽τ与有效带宽有何关系？ (1) 该信号频谱是离散的，频谱中有直流分量Aτ/T、基频Ω和n次谐波分量，谱线间隔为Ω=2π/T；(2) 直流分量、基波及各次谐波分量的大小正比于A 和τ，反比于周期T，其变化受包络线 sin x/x的限制，有较长的拖尾（参见式1-1）；(3) 当ω=2mπ/τ(m=±1,±2…)时，谱线的包络线过零点，因此ω=2mπ/τ称为零分量频率点；(4) 随着谐波次数的增高，幅度越来越小。 可以近似认为信号的绝大部分能量都集中在第一个过零点ω=2π/τ左侧的频率范围内。该点恰好是基频Ω的4次谐波点。通常把0~4Ω这段频率范围称为有效频谱宽度或信号的有效带宽。可见，τ越小，有效带宽越大，二者成反比。 6 通信系统中的信噪比是如何定义的？ 信噪比定义为： (dB)，其中P s是该点的信号功率，是P N该点的噪声功 率。 7 画出并解释通信系统的一般模型
光纤通信系统的发展趋势及现状分析 1、光纤通信技术概述及特点1.1光纤通信技术概述光纤通信系统整体由数量众多的光纤组成，其主要制作材料为玻璃，本身属电气绝缘体，无需考虑接地回路问题。自光纤通信技术研发开始，该技术凭借良好的性能而发展迅猛，尤其在现今信息大爆炸时代，光纤通信技术的应用对于通信行业的发展乃至整个社会的变革做出了巨大的贡献。1.2光纤通信的特征1.2.1通信宽频带，容量高在单一波段光纤通信系统中，光纤通常会受到终端设备的影响，无法将宽频带这一特点充分表现，而通过光纤通信传输技术，这一缺陷可以得到完美解决。光纤通信的宽频带、高容量特点对于信息的传输意义重大，能够满足未来宽带综合业务的发展需求。 1.2.2低损耗，中继距离长相较于其他传输介质而言，实用石英材质光纤损耗可在0.2dB/km 以下，远小于其他介质，即使将来应用非石英材质光纤，其损害值也在10-9dB/km左右。光纤低损耗的特点便决定了光纤通信可以实现长远的中继距离，实际建设过程中可以大幅度降低通信系统成本，有利于提升系统的稳定性和可靠性。 1.2.3强抗干扰性能制作光纤的材质具有绝缘性能，受到雷电、电离层等的干扰作用较弱，也可以一定程度上抵抗电气化设备和高压设备等工业电气造成的干扰，可用于与高压输电线进行平行架设、或者与电力导体复合组成复合型光缆进行通信传输。光纤这一良好的抗干扰性能决定了其可广泛应用于军事、电气等领域中。 1.2.4无串音干扰，保密性强传统通信传输过程中，载体承载信息极易被窃取泄露，所以传统通信传输的信息保密效果较差。而光纤通信传输过程中，不存在干扰现象，信息很难从光纤中泄露。光波在转弯处，由于弯曲半径过小，容易泄露，但其强度也十分微弱。对于该问题，可采用涂敷消光剂措施消除，这样既可实现信息的保密，也能够满足屏蔽串音干扰问题。 1.2.5线径细、重量小光纤内芯半径约0.1mm左右，为单管同轴电缆的1%。线径低这一特点使得整个传输系统占用空间小，具备节约地下管道资源、减少占地面积的优点。此外，光纤属玻璃材质，重量极轻，构成的光缆重量也较小，1m单管同轴电缆重量为11kg，而
现代通信技术发展现状及其趋势 2008-12-25 19:48 【摘要】本文概述了现代通信技术的发展现状，并讲述了移动、卫星、光纤等通信方式。 关键词: 通信技术发展移动通信卫星通信光纤通信 一、引言 21世纪是一个信息社会，信息交流已经成为人们生活的基本需要。通信作为传输和交换信息的重要手段，是推动人类社会文明、进步与发展的巨大动力。电话技术的演变日新月异，传输媒介、交换设备、传输设备、终端设备和通信方式的改变都是影响电信通信的因素。 二、社会的需求,市场的需求 社会和市场的需求是刺激技术发展的原动力,对于信息技术的发展,市场同样起着举足轻重的推动作用。随着社会的发展,特别是近年来全球经济的发展,信息在社会生活中的地位越来越重要。以往那种单一、低效的信息传输方式已难以满足社会的需求,人们不仅要求所获取的信息数量更多、质量更好,还要求获得信息的手段更加方便、快捷,并能对信息系统实现实时、交互控制。社会与市场的这种需求再加上现代计算机技术的发展,对现代通信技术的发展起到了举足轻重的促进和导向作用。。 三、移动通信 为了实现客户对通信业务种类及数量的需求，移动电话通信系统在经历了模拟、GSM数字系统变革后,，又提供了一种能够全球漫游、支持多媒体等数据业务且有足够容量的第三代移动通信技术，既是码分多址技术(CDMA )——数字蜂窝移动通信系统。码分多址无线电通信技术是第三代无线电通信技术, 目前已在北美、东南亚和韩国被大规模投入商用。以前的模拟手机只能在模拟网覆盖地区使用, GSM 手机只能在GSM 网覆盖区使用, 两大系统互不兼容, 造成频率资源的浪费。采用CDMA 技术的新型手机由于实行的是双模式, 所以无论是数字网, 还是模拟网覆盖的地区, 都能自动转换工作方式, 不但可以提高频率资源利用率10～20倍,而且给用户带来方便;二是通话质量高,接近市话效果;三是发射功率在0.1～2000毫瓦之间所以对，人体辐射小。四是断话率低，保密能力强，因此，倍受用户的青睐。另外, 低地球轨道卫星开辟了移动通信的新领域, 掀起了卫星全球移动通信的新浪潮。将多个卫星链接在一起, 把地球天衣无缝地覆盖起来, 由多个蜂窝交换机网, 可连通地球上任何一点, 从而实现全球卫星移动通信,实现“电子地球村”的目标。 四、卫星通信 卫星通信是在空间技术和微波通信技术的基础上发展起来的一种通信方式。其利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电信号，可实现两个或多个地球站之间的通信。全球卫星通信产业正在飞速发展, 卫星通信技术和电子技术取得了突破性进展，包括中、低轨道全球卫星移动通信系统在内的新系统不断涌现出来, 归纳起来，分为非同步(含低轨道L EO、中轨道M EO ) 和同步(同步轨道GEO ) 两大类。以低轨道卫星为基础的系统, 具有时延短、路径损耗小、能有效地频率复用、
—、填空题 1. 在数字信号的传输过程中,信号也会受到噪声干扰,当信噪比恶化到一定程度时,应在适 当的距离采用 再生中继器 的方法除去噪声，从而实现长距离高质量传输。 2. TCP/IP _______ 协议是In ternet 的基础与核心。 3. 智能网的基本思想 交换与控制相分离 。 4. 视线传播的极限距离取决于 地球表面的曲率 ________ 。 5. ATM 传递方式以 信元 为单位，采用 异步时分 复用方式。 6. 微波是频率在 300MHZ-300GHZ _________ 范围内的电磁波。 7. 在30/32路的PCM 中, 一复帧有 16 帧，一帧有 _32 ____ 路时隙，其中话路时隙有 30 路。 8、PCM 通信系统D/A 变换包括 解码 、 平滑滤波 二个部分。 9、抽样是把 时间上连续的模拟信号变成一系列时间上离散的抽样值的 过程。量化是将模拟信号的 幅度 值离散化的过程。 信宿 等6个部分构成。 12. 数字信号的特点：信号幅度取值 理想化 量指标具体用 传输速率 和 误码率 表述。 14. 光纤的传输特性主要包括 损耗 、 色散 和 非线形效应 。 15. 在无线通信系统中，接收点的信号一般是直射波、 折射波 、 放射波 、 _____________ 散 射波和地表面波的合成波。 16?通信方式按照传输媒质分类可以分为 有线 、无线通信两大类。 17 ? 幅度 调制技术是用调制信号去控制高频载波的振幅； 频率 调制技 术是用调制信号去控制高频载波的频率； 相位 调制技术是用调制信号去控制高频载波 的相位。 18. 模拟调制技术分为 线性 和非线性调制，数字调制信号的键控方法分为 _ ASK 、 FSK ____________ 、 PSK __________ 。 19. 数字基带信号经过 载波 调制，这种传输成为数字频带传输。 20. 模拟信号的数字化技术包括 3个过程： 抽样 、量化、编码。 21. PCM 通信系统D/A 变换包括 解码 、 平滑滤波 二个部 分。 22. 抽样是把 时间 上连续的模拟信号变成一系列时间上离散的抽样值的 过程。量化是将模拟信号的 幅度 值离散化的过程。 23. 基带数据传输系统中发送滤波器的作用是 限制 并起波形形成 作用。 24. 一般通信系统包括五部分：信源、 _发送设备、信道、接受设备和 信宿_。 25. 国际电信联盟推荐了两类数字速率系列和数字复接等级，即北美和日本采用的 1.544Mbit/s 和中国、欧洲采用的 2.048 Mbit/s 作一次群的数字速率系列。 26. 在电话通信的 A/D 转化中，经过一次抽样、量化、编码得到的是一组 8 位的二进 制码，此信号称为 脉冲编码信号或PCM 信号。 27.3G 主流技术标准包括 _WCDMA 丄_ CDMA2000』「TD-SCDMA _ 28. PCM30/32系统中，每帧的时间为 10. 基带数据传输系统中发送滤波器的作用是 作用。 11. 通信系统模型由 信源 、变换器、 限制信号频带 并起波形形成 信道、 噪声源、反变换器和 13.衡量通信系统的主要指标是 有效性 和 可靠性 两种。数字通信系统的质