通信课件.ppt

传输技术：微波、红外线和激光。
●微波：2～40 GHz。数据传输速率高。 特点：直线传播。地面远距离传输，必须通过中继。 ●红外和激光：直线传播。

卫星通信：利用微波频带。
费用与通信距离无关。覆盖面积大、不受地理条件的限制、 通信带宽宽，是国际干线通信的主要手段。

小卫星通信：中、低轨道卫星移动通信，陆地移动通信
RBN Rb log 2N

(b/s) (B)
例
例：四进制码元速率 RB4=1200
B b/s
则 信息速率 Rb = 1200 *2 = 2400
二进制信号
R b R B 2

差错率
误码率和误比特率

误码率：错误接收码元数在传输码元总数中所占的比例。 即码元在传输中被错误接收的概率。
误比特率：错误接收的比特数在传输总比特数中所占的比 例。即传输每比特信息被错误接收的概率。
统称为发终端和收终端。

模拟通信系统
信源 调制器 信道 噪声源 解调器 信宿

发信机简化为调制器，收信机简化为解调器。——变换信号 从消息变换过来的原始信号称为基带信号（或低通信号）. 特点：其频谱为零频附近～几兆赫 的有限值。 基带信号直接传输，称为基带传输。

调制和解调对信号变换起着决定性的作用，它们是保证通信 质量的关键。
光纤通过内部全反射来传输光信号
保护套 包层 纤芯

利用光脉冲来代表数据1和0，传输系统如图。
发
入
电光 转换
光纤 LED
光信号
PIN
收 光电 转换
出
软介质：无线电波

传播类型：大气层（分成 对流层和电离层）
对流层：距地面大约30英里 电离层：对流层之上，充满电离子

传播方式：地表传播、对流层传播、电离层传播、视距传播和空间传播 ●地表传播 沿地表大气层传播，呈曲线向各个方向传播. ●对流层传播 一种直线传播，另一种是对流层反射。 ●电离层传播 无线电波经电离层反射回地面，传播距离远 ●视距传播 电磁波从一个天线传播到另一个天线，天线有方向 性，二者相向。 ●空间传播 利用卫星。卫星比作天线，覆盖范围大。

信息和消息有重要区别。
信息：对消息统计特性的描述。当人们得到消息之前，对它的内 容有一种“不确定性”，信息就是对这种不确定性的定量描述。
信息量：度量信息大小的物理量。

信息量的值与消息所代表事件发生的概率有关。

设消息所代表的事件出现的概率为P ( x )，则所含有的信息量 I
1 I log log ( x ) a aP P ( x )
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若 a = 2，其单位为比特 ( bit）
例：当消息为二进制信号且等概率时， P0= P1 = 1/2 则 P0= P1 = 1 比特
1.3 信道与信道容量

信道分类：广义信道和狭义信道。 通信系统中，除传输媒介（狭义信道）外，还包括有关电路，如 调制器与解调器等。这种范围扩大了的信道称为广义信道。

发信机：将消息转换为适合信道中传输的信号。 信号分类：模拟和数字信号 信道：将信号由发信机传输到收信机的媒介或通道。 信道种类：有线和无线信道。 噪声源：噪声来源。噪声散布在系统各点，通常将其集中表示。




收信机：完成解调、解码等任务，将信号转换为消息。
收信者：消息传输的对象。
信源和收信者可以是人，也可以是设备。
系统的补充和扩展，与地面公用通信网结合，可实现全球 个人通信。
1.4 通信传输方式

串行传输和并行传输； 单工、半双工和全双工传输； 同步传输和异步传输。

串行传输和并行传输 串行：数据按位传输。收发双方要保持同步。只需要一条传 输通道。易实现。 并行：一个字符的所有比特同时传送，需多条传输通道。常 用于现场通信或计算机与外设之间的数据传输。
调制信道：从调制器的输出端至解调器的输入端。 编码信道：从编码器输出端至解码器输入端。
信道容量：信道可能传输的最大信息速率。
连续信道：容量
C B log ( 1 S / N )(b/s) 2
B: 信道带宽， N: 噪声平均功率， S: 信号平均功率

结论： 1）任何信道，都有信道容量C。当信息速率R≤C，理论上能 以任 意小的差错概率通过信道传输；反之不可能。 2 ) 对于给定C，可以用不同的带宽和信噪比组合来传输信息 3 ) 信息速率C = I / T，T为传输时间，有 I TB log ( 1 S / N ) (b/s) 2 当S / N一定时，给定的信息量可以用不同的带宽和时间T 的组合来传输。

1.5 通信系统的主要性能指标

性能指标：衡量通信系统质量好坏的标准。
涉及系统的：有效性、可靠性、适应性、标准性、经济性及维护等。
最主要：有效性和可靠性。 有效性：指 “速度”问题，要求高效率地传输消息。 可靠性：指质量问题，消息收发相似程度的度量。 模拟通信系统 复用技术提高有效性，输出信噪比衡量可靠性。 数字通信系统 传输速率衡量有效性，差错率衡量可靠性。

传输速率
码元速率和信息速率 码元速率(传码率)：每秒钟传送的码元数。无论码元是何进制 单位：波特 (band) 符号：B 信息速率(比特率)：每秒钟传送的信息量（不包括校验位） 单位：比特/秒 符号：b/s 二者关系 设信息速率为 Rb ，N 进制码元速率 RBN 或
R R log b B 2N N

传输介质：连接收发双方的物理通路，消息的载体。
分类：硬传输介质和软传输介质。 硬传输介质：双绞线、同轴电缆、光缆等。 软传输介质：无线电波、地面微波、卫星链路、激光、 红 外线等。
硬介质：(1) 双绞线屏蔽型(STP) 和非屏蔽型(UTP)
传输模拟信号：每 5～6 Km需一级放大 传输数字信号：每 2～3 Km用转发器转发一次 远程中继线： 最大传输距离为15 Km。 局域网： 与集线器间的最大距离为100m

传播频率
●甚低频（VLF） 3kHz~ 30kHz 表面波传播。长距离无线导航和海底通信。 ●低频（LF） 30kHz~300kHz 表面波传播。无线电导航。 ●中频（MF） 300kHz~3MHz 对流层传播，易被电离层吸收。无线电广播。 ●高频（HF） 3MHz~30MHz 电离层传播。业余通信、国际广播、军事通信等 ●甚高频（VHF） 30MHz~300MHz 视距传播。电视广播、调频广播、飞机通信导航等。 ●超高频（UHF） 300MHz~3GHz 视距传播。电视广播、移动通信、微波通信等。 ●特高频 （SHF） 3GHz~30GHz 视距或空间传播。地面微波通信、雷达、卫星通信等 ●极高频（EHF） 30GHz~300GHz 空间传播。用于雷达、卫星及实验性通信等
UTP 结构 输入阻抗： 100Ω、150Ω
UTP 分为五类
(2) 同轴电缆
内导体 绝缘层 外导体 外部保护层
结构：
分类：视频（基带）电缆和射频（宽带）电缆。
基带：直接传输数字信号，传输距离≤几 Km 宽带：传输高频信号，传输距离≤几十 Km

特性阻抗: 50Ω和75Ω 。 屏蔽性：优于双绞线。

同步传输和异步传输 异步传输：起止式传输。每次只传送一个字符，用起始位和 停止位来指示被传输字符的开始和结束。 同步传输： 以一个数据块为传输单位。

单工、半双工和全双工传输 按信号传输方向和时间的关系分类 单工：信号只能在一个方向传输，
半双工： 信号可以在两个方向上传输，但不同时。 全双工：信号在两个方向上同时传输。使用的信道是双向 信道。
(3) 光纤
直径为50～100μm、石
结构：
英玻璃或塑料
外壳
外套
光纤芯 包层 外部保护层
芯 封套 (b) 光缆结构
(a) 单根光纤结构
分类：多模与单模
多模：允许一束光沿纤芯反射传播，直径大 单模：仅允许单一波长的光沿纤芯直线传播，直径小

特点：频带宽，损耗小，传输速率高，误码率低， 安全保密性好等。
其它处理都可看作是理想的，将其合并到信道中。

数字通信系统

编码：为了某种目的而对数字信号进行的变换。 信源编码：提高传输有效性而对信号采取的处理（含加密） 信道编码：提高传输可靠性的纠错编码

编码器：进行编码的设备。 同步控制： 必不可少。它的位置往往不固定，图中没画出。
1.2 信息及其度量
通 信 原 理
第一章 绪论

1.1 通信系统模型
通信就是由一地向另一地传递消息。 通信系统是指完成通信过程的全部设备和传输介质。 一般模型
信源：产生消息。 消息:
有次序的符号序列(离散) 或连续的时间函数(连续)
消息形式：符号、文字、语音、音乐、数据、图片、活动图象等。 消息分类：离散和连续消息