通信原理_第十七讲.ppt

信号与系统之间存在密切的关系。一个系统通常由输入、输出和系统本身组成，而信号 则是通过系统传输的物质。系统对信号具有处理、变换和传输等功能。在通信原理中， 信号需要通过系统进行传输，因此信号与系统的关系是密不可分的。信号的特性和系统
的特性相互影响，决定了通信系统的性能和传输质量。
03
模拟通信原理
模拟信号的调制与解调
无线电波传播方式
无线电波通过直射、反射、折射 、散射等方式传播，受到地形、 建筑物、气候等因素的影响。
无线电波传播损耗
无线电波在传播过程中会受到空 气阻力、地面吸收等因素的影响 ，导致能量逐渐衰减。
无线电波频段
无线电波根据频率可分为长波、 中波、短波等不同频段，不同频 段的无线电波具有不同的传播特 性和应用场景。
调频的特点
调频信号的带宽较大，抗干扰能力强，能够 传输更多的信息。
调相的特点
调相信号的相位信息可以携带信息，具有较 高的保密性。
模拟通信系统的性能分析
信噪比
误码率
信噪比是衡量通信系统性能的重要指标， 表示信号功率与噪声功率的比值。
误码率是衡量数据传输质量的重要指标， 表示传输过程中出现误码的概率。
带宽效率
抗干扰能力
带宽效率是指通信系统传输速率与带宽的 比值，反映了系统的传输效率。
抗干扰能力是指通信系统在存在噪声和干 扰的情况下，能够正常传输信号的能力。
04
数字通信原理
数字信号的调制与解调
数字信号调制
将数字信号转换为适合传输的信 号形式，如调频、调相和调幅等
。
数字信号解调
将已调制的信号还原为原始数字信 号的过程。
通信原理 课件
目录
• 通信系统概述 • 信号与系统基础 • 模拟通信原理 • 数字通信原理 • 无线通信原理 • 通信原理实验与案例分析

移动通信系统组成
详细描述移动通信系统的各个组成部分，包括基站、移动终端、 网络设备等。
移动通信工作原理
阐述移动通信的工作原理，包括信号的发射、传输和接收过程， 以及移动终端如何实现移动通信。
有线通信系统
有线通信概述
介绍有线通信的基本原理、特点和应用领域。
有线通信系统组成
详细描述有线通信系统的各个组成部分，包括电 话线、光纤、交换机等。
多进制解调
在接收端使用相应的算法将接收到的波形还原为原始的数字 信号。
数字通信的优缺点
优点 抗干扰能力强：数字信号在传输过程中不易受到干扰，能够保证信息的准确传输。
保密性好：数字通信可以通过加密技术保证信息的安全性。
数字通信的优缺点
• 便于存储和复制：数字信号可以方便地存储和复制，不会因传输而损失信息。
有线通信工作原理
阐述有线通信的工作原理，包括信号的传输和接 收过程。
计算机网络通信系统
计算机网络概述
介绍计算机网络的基本概念、发展历程和应用领域。
计算机网络组成
详细描述计算机网络的各个组成部分，包括路由器、交换机、服务 器等。
计算机网络工作原理
阐述计算机网络的工作原理，包括信号的传输和接收过程，以及如何 实现网络通信。
STEP 03
周期性
模拟信号通常具有周期性 ，可以通过傅里叶变换将 其分解为不同频率的正弦 波。
模拟信号在传输过程中满 足线性叠加原理，即不同 频率的信号可以相互叠加 。
调幅调制与解调
调幅调制
将需要传输的消息信号与载波信号相乘，得到调幅波信号，实现将消息信号加载到载波 信号上的过程。
解调
通过将调幅波信号再次与载波信号相乘，得到原始的消息信号，实现从调幅波中提取出 消息信号的过程。

通信网络协议与体系结构
OSI模型
开放系统互联参考模型，将通信 协议划分为七个层次，从上到下 依次为应用层、表示层、会话层 、传输层、网络层、数据链路层
和物理层。
协议栈
协议栈是指协议的层次结构，不 同的协议栈对应不同的应用场景
和需求。
路由协议
路由协议用于在路由器之间传递 路由信息，实现网络的互联互通
多址复用技术可以提高频谱利用率和系统容量，包括频分复用、时 分复用和码分复用等。
多址干扰抑制
多址干扰是无线通信中常见的问题，可以通过多种技术手段进行抑 制，如频域滤波、时域滤波和空域滤波等。
06
通信网络原理
通信网络的拓扑结构
星型拓扑
总线型拓扑
每个节点都直接连接到中央节点，便于集 中管理和控制，但一旦中央节点出现故障 ，整个网络将瘫痪。
抗干扰能力强
数字信号在传输过程中不易受到噪声和干扰的影 响，能够保证通信质量。
易于存储和传输
数字信号可以方便地存储在数字存储介质上，并 且可以通过数字通信网络进行传输。
数字信号的调制与解调
调制方式
数字调制方式包括振幅调制、频率调制和相位调制等，可 以根据不同的应用场景选择合适的调制方式。
解调方式
数字解调方式包括相干解调和非相干解调，相干解调需要 使用载波信号，而非相干解调不需要。
连续信号与离散信号
周期信号与非周期信号
周期信号具有重复性，而非周期 信号则不具备。
连续信号在时间或空间上连续变 化，而离散信号则具有间断性。
实信号与复信号
实信号的振幅和相位都是实数， 而复信号则包括实部和虚部。
总结词
信号的分类与特性
确定性信号与随机信号
确定性信号的值可以确定，而随 机信号的值则无法预测。

互联网通信技术及应用
互联网通信技术
01
介绍互联网通信技术的发展历程，包括TCP/IP协议、路由器、
交换机等关键技术的特点和作用。
互联网通信网络
02
介绍互联网通信网络的结构和组成，包括局域网、城域网、广
域网等不同网络的特点和应用。
互联网通信应用
03
介绍互联网通信在各个领域的应用，如电子邮件、即时通讯、
通信协议的标准化组织
国际电信联盟（ITU）
是全球最大的电信标准化组织，负责制定全球电信标准。
Internet工程任务组（IETF）
是负责制定互联网标准的组织，包括TCP/IP协议族和其他互联网相关标准。
电气电子工程师协会（IEEE）
是一个全球性的专业组织，负责制定电气和电子工程领域的标准，包括通信协议标准。
在线视频会议等。
感谢观看
THANKS
信源
产生需要传输的信息，如话筒 、摄像头等。
信道
传输信号的媒介，如无线电波 、光纤等。
信宿
接收并使用信息的设备或人， 如扬声器、显示器等。
通信系统的分类
有线通信
利用导线或光缆传输信号，如电话线、光纤 等。
模拟通信
传输连续变化的信号，如调频广播。
无线通信
利用电磁波传输信号，如手机、卫星通信等 。
数字通信
01
通信协议的分层结构是指将通信 协议划分为不同的层次，每个层 次都有特定的功能和协议规范。
02
常见的分层结构包括OSI七层模 型和TCP/IP四层模型。
OSI七层模型包括物理层、数据 链路层、网络层、传输层、会话 层、表示层和应用层。
03
TCP/IP四层模型包括网络接口层 、网络层、传输层和应用层。

调相广播是指采用调相方式进行无线电广播的方 式。调相广播具有传输距离远、覆盖范围广等特 点。
调频广播与调相广播的比较
调频广播在音质、抗干扰能力和覆盖范围等方面 表现优于调相广播，因此在现代无线电广播中占 据主导地位。
04
数字通信原理
数字信号的特性
离散性
确定性
数字信号在时间上和幅度上都是离散的， 取值一般为二进制形式（0或1）。
信息源
产生原始信息的设备，如麦克 风、键盘等。
信道
传输信号的媒介，如无线电波 、光纤等。
目的地
接收并使用信息的设备或人。
通信系统的分类
有线通信
利用物理线路进行信号传输， 如电话线、光纤等。
无线通信
利用电磁波进行信号传输，如 手机、无线路由器等。
卫星通信
利用卫星作为中继站进行信号 传输。
数字通信
利用数字信号进行传输，如数 字电视、数字电话等。
信号的特性
幅度、频率、相位等。
信号的频域分析
傅里叶变换、频谱分析等。
信道的分类与特性
信道的分类
01
有线信道与无线信道、对称信道与非对称信道等。
信道的特性
02
带宽、容量、噪声等。
信道的衰减
03
随距离、频率等因素变化的信号衰减。
信号在信道中的传
信号传输方式
调制传输、基带传输等。
信号在信道中的Biblioteka 真由于信道特性引起的信号失真。
远程控制
通过无线或有线通信技术，实现 工业设备的远程监控和操作。
物联网
将各种传感器、控制器与互联网 连接起来，实现智能化监控和管
理。
自动化生产线
利用通信技术实现生产线的自动 化控制和数据传输。

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A twisted pair consists of two insulated copper wires, typically about 1 mm thick. The wires are twisted together in a helical form, just like a DNA molecule. Twisting is done because two parallel wires constitute a fine antenna. When the wires are twisted, the waves from different twists cancel out, so the wire radiates less effectively.
჉೵੏လܹᆓ 6RXWKZHVW -LDRWRQJ 8QLYHUVLW\ -5-
ɴҷỞֵॳˊ Principle of Modern Communications
ઝఘඔྑ
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
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Chapter 3 Channel and Noise
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6
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解调
将已调信号从载波中提取出来还 原为原始信号的过程。
常见的数字调制方式
振幅键控（ASK）
相移键控（PSK）
通过改变载波的振幅表示数字信息。
通过改变载波的相位表示数字信息。
频移键控（FSK）
通过改变载波的频率表示数字信息。
数字信号的解调方法
相干解调
使用参考信号与接收信号进行相干解调，恢复出原始信号。
非相干解调
不依赖参考信号，通过包络检波或同步检波等手段解调出原 始信号。
数字信号的调制解调实现
01
02
03
硬件实现
使用数字信号处理器 （DSP）或专用集成电路 （ASIC）等硬件实现调制 解调。
软件实现
使用编程语言如C/C或 MATLAB等实现调制解调 算法。
实际应用
数字调制解调技术在无线 通信、卫星通信、光纤通 信等领域得到广泛应用。
循环码
01
循环码的定义
循环码是一类重要的线性码，其定义基于多项式的模运算 。循环码的编码器和解码器通常由有限域上的运算实现。
02 03
循环码的编码原理
循环码的编码器由一个生成多项式和一个信息多项式组成 。生成多项式用于生成循环码的校验多项式，信息多项式 用于表示需要传输的数据。在发送端，信息多项式通过生 成多项式进行模运算得到校验多项式，再通过信道传输到 接收端。
线性分组码的编码原理
线性分组码的编码器由一个生成矩阵和一个监督矩阵组成。生成矩阵用于生成码符号，监督矩阵用于检测错误。在发 送端，输入数据经过生成矩阵的变换得到码符号，再通过信道传输到接收端。
线性分组码的性能
线性分组码具有良好的性能，能够纠正多个随机错误。但是，随着纠错能力的提高，编码效率会降低， 因此需要在纠错能力和编码效率之间进行权衡。

108/104
2.4 信號通過線性時不變系統
109/104
2.4 信號通過線性時不變系統
110/104
2.4 信號通過線性時不變系統
111/104
2.4 信號通過線性時不變系統
112/104
2.4 信號通過線性時不變系統
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2.4 信號通過線性時不變系統
114/104
2.4 信號通過線性時不變系統
201/128
3.2 模擬角度調製
202/128
3.2 模擬角度調製
203/128
3.2 模擬角度調製
204/128
3.2 模擬角度調製
205/128
3.2 模擬角度調製
206/128
3.2 模擬角度調製
207/128
3.2 模擬角度調製
208/128
3.2 模擬角度調製
209/128
249/128
3.4 *角度調製系統的抗雜訊性能
250/128
3.4 *角度調製系統的抗雜訊性能
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3.4 *角度調製系統的抗雜訊性能
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3.4 *角度調製系統的抗雜訊性能
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3.4 *角度調製系統的抗雜訊性能
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3.4 *角度調製系統的抗雜訊性能
62/104
2.1 確知信號
63/104
2.1 確知信號
64/104
2.1 確知信號
65/104
2.1 確知信號
66/104
2.1 確知信號
67/104
2.1 確知信號
68/104
2.1 確知信號
69/104
2.1 確知信號

噪声
发送端 接收端
34
通信的主要性能指标
适应性 有效性 经济性 可靠性 标准性
模拟通信的有效性
数字通信的有效性
模拟通信的可靠性
数字通信的可靠性
被传信号 的有效频带
是否 充分利用 信道资源
(数码率) 码元 传输速率
(传信率) 信息 传输速率
解调器 输出 信噪比
调制制度 增益G
误码率 Pe
误信率
35
1.3.4
绪论
数字通信原理
1
课程定位
是电信类专业的一门重要专业基础课程， 也是
该专业的一门核心主干课。 是“信息与通信工程”学科研究生入学考试课。
《通信原理课件》
2
课程目标
掌握通信系统的基本概念、基本理论、 基本技术和系统性能分析方法；为本领域 的进一步学习和研究奠定基础。
《通信原理课件》
3
教 材
9

1.1

通信的发展
烽火台

光信号的应用--- 最简单的二进制数字（光）通信
11
1838年 莫尔斯--有线电报
“上帝创造 了何等的奇迹 !”
塞缪尔· 莫尔斯 （Samuel Finley Breese Morse，1791-1872）
12
贝尔（1847-1922）美国电话发明者
13
数字通信系统的主要性能指标
一般通信系统的性能指标：
1、可靠性：指系统传输消息的质量问题 2、有效性：指系统传输消息的速率问题 3、经济性：指系统的成本问题
4、适应性：指系统适用的环境条件
5、标准性：指系统的接口、各种结构和协
议是否合乎国家、国际标准。
36

通信技术的发展
移动通信系指通信双方或至少一方是处于移动中进行信息交流的通 信。20年代开始在军事及某些特殊领域使用，40年代才逐步向民用扩展；
最近十年间才是移动通信真正迅猛发展的时期. 第一代： 1970S末、1980S初出现，为模拟话音通信系统，如AMPS，
TACS，NMT，NTT等系统。
1
I
• 第二代：1980S末出现，传递话音和低速数据，为 窄带数字通信系统，如GSM，PDC，D-AMPS， CDMA（IS95） 等。
• 4）足够的系统容量，强大的多种用户管理能力， 高保密性能和服务质量。
4
I
3G对RTT要求
• RTT（Radio Transmission Technology）无线传输技术
• 高速传输以支持多媒体任务①室内环境至少 2Mbit/s；②室内外步行环境至少384kbit/s；③室 外车辆运动中至少144kbit/s；④卫星移动环境至 少9.6kbit/s。
3
I
3G的目标
• 1）能实现全球漫游：用户可以在整个系统甚至全 球范围内漫 游 ，且可以在不同的速率、不同的运 动状态下获得有质量保证的服务；
• 2）能提供多种业务：提供话音、可变速率的数据、 活动视频非话业务，特别是多媒体业务；
• 3）能适应多种环境：可以综合现有的公众电话交 换网（PSTN）、综 合业务数字网、无绳系统、 地面移动通信系统、卫星通信系统、提 供无缝隙 的覆盖；
• FDMA是以不同的频率信道实现通信的，TDMA是以不同的时隙实现 通信的，CDMA是以不同的代码序列实现通信的。
6
I
频分多址FDMA
• 频分，有时也称之为信道化，就是把整个可分配 的频谱划分成许多单个无线电信道（发射和接收 载频对），每个信道可以传输一路话音或控制信 息。在系统的控制下，任何一个用户都可以接入 这些信道中的任何一个。