通信网络程序设计.pptx

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1、通信网络程序设计通信网络程序设计第第1 1章章 绪论绪论通信原理第第 1 章章 绪绪 论论 本章主要介绍通信的基本概念，使学生对通信的基本本章主要介绍通信的基本概念，使学生对通信的基本概念、术语以及本课程所要研究的主要对象有一个初步了概念、术语以及本课程所要研究的主要对象有一个初步了解。本章是通信原理与技术的解。本章是通信原理与技术的基础基础。研究内容：研究内容： 1.1 1.1 通信的基本概念通信的基本概念 1.2 1.2 通信系统的组成通信系统的组成 1.3 1.3 通信系统分类及通信方式通信系统分类及通信方式 1.4 1.4 通信系统的主要性能指标通信系统的主要性能指标 2023-5-8

2、2第第1 1章章 绪论绪论通信原理1. 1 通信的基本概念通信的基本概念通信的定义：通信的定义：是指由一地向另一地进行消息是指由一地向另一地进行消息的有效传递。的有效传递。通信的目的通信的目的是传递消息，消息具有不同的形是传递消息，消息具有不同的形式，例如：语言、文字、数据、图像、符号式，例如：语言、文字、数据、图像、符号等等。等等。 2023-5-83第第1 1章章 绪论绪论通信原理要素 消息消息：有待于传输的语音、图象、符号、数字、图片等：有待于传输的语音、图象、符号、数字、图片等概率论意义上的概率论意义上的“事件事件”。消息带有需要送给收信者的。消息带有需要送给收信者的信息信息。消息以。

3、消息以信号信号的形式在的形式在系统系统中进行传输。中进行传输。 系统系统：电子系统、语音系统、声光系统等。：电子系统、语音系统、声光系统等。 通信系统：通信系统：完成通信这一过程的全部技术设备和传输媒介。完成通信这一过程的全部技术设备和传输媒介。 通信是信号与系统的集合。通信是信号与系统的集合。2023-5-84第第1 1章章 绪论绪论通信原理 信号：信号：是消息的载荷者，与消息一一是消息的载荷者，与消息一一对应对应的东西。在的东西。在电信系统里，载荷者为电信系统里，载荷者为“电电”，对应对应消息被载荷消息被载荷在电信号的某参量上，如电压、电流或电波等物理量在电信号的某参量上，如电压、电流或电

4、波等物理量（进一步还可以是该物理量的幅度、相位或频率等）。（进一步还可以是该物理量的幅度、相位或频率等）。此时的信号为此时的信号为电信号电信号，习惯上简称为，习惯上简称为信号信号。 模拟信号、数字信号。模拟信号、数字信号。 传输电信号的通信系统为传输电信号的通信系统为电信通信系统电信通信系统，常简称之，常简称之通通信系统信系统。2023-5-85第第1 1章章 绪论绪论通信原理 通信的再定义：通信的再定义：利用电子等技术手段，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。地进行消息的有效传递称为通信。 2023-5

5、-86第第1 1章章 绪论绪论通信原理1. 2 通信系统的组成通信系统的组成图图1-1 通信系统的一般模型通信系统的一般模型 信源信源（信息源，也称发终端）：把待传输的消息转（信息源，也称发终端）：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。换成原始电信号，如电话系统中电话机可看成是信源。 发送设备发送设备：将信源和信道：将信源和信道匹配匹配起来，即将信源产生起来，即将信源产生的原始电信号（基带信号）变换成适合在信道中传输的的原始电信号（基带信号）变换成适合在信道中传输的信号。信号。 1.2.1 通信系统的一般模型通信系统的一般模型 2023-5-87第第1 1章章 绪论绪

6、论通信原理 信道信道：信号传输的通道，可以是有线的，也可以是：信号传输的通道，可以是有线的，也可以是无线的，甚至还可以包含某些设备。无线的，甚至还可以包含某些设备。 噪声源噪声源：是信道中的所有噪声以及分散在通信系统：是信道中的所有噪声以及分散在通信系统中其它各处噪声的集合。中其它各处噪声的集合。 非人为加入。非人为加入。 接收设备接收设备：任务是从带有干扰的接收信号中恢复出：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。相应的原始电信号来。 信宿（受信者、收终端）信宿（受信者、收终端）：将复原的原始电信号转：将复原的原始电信号转换成相应的消息。换成相应的消息。 2023-5-88第第

7、1 1章章 绪论绪论通信原理1. 2. 2 模拟通信系统模拟通信系统 信道中传输模拟信号的系统，称为模拟通信系统。可由一般信道中传输模拟信号的系统，称为模拟通信系统。可由一般通信系统模型略加改变而成。通信系统模型略加改变而成。 1.1.研究的问题研究的问题 （1）模拟通信系统中）模拟通信系统中两种重要变换两种重要变换： 消息消息原始电信号（基带信号）原始电信号（基带信号） 调制信号（基带信号）调制信号（基带信号） 已调信号（频带信号）已调信号（频带信号） （2）信号受噪声干扰的影响）信号受噪声干扰的影响噪声背景下的信号传输。噪声背景下的信号传输。2023-5-89第第1 1章章 绪论绪论通信原

8、理（2）调制的功用）调制的功用提高频率，便于辐射；提高频率，便于辐射；频率分配；频率分配；实现频分复用；实现频分复用；改善系统性能。改善系统性能。2023-5-810第第1 1章章 绪论绪论通信原理已调信号已调信号有三个基本特性：有三个基本特性： （1）携带有消息；）携带有消息； （2）适合在信道中传输）适合在信道中传输 （如辐射：天线尺寸如辐射：天线尺寸1/10 波波长）长）； （3）频谱具有带通形式，且中心频率远离零频）频谱具有带通形式，且中心频率远离零频频带信号频带信号。 如：卫星电视信号（中心频率如：卫星电视信号（中心频率6/4GHz、带宽、带宽36MHz） 相应地，相应地，原始电信号

9、原始电信号的的频谱具有低通形式，直流频谱具有低通形式，直流/低频分量丰富低频分量丰富基带信号基带信号。 如：话音信号：如：话音信号：3003.4kHz;电视基带信号：电视基带信号：08MHz。2023-5-811第第1 1章章 绪论绪论通信原理1. 2. 3 数字通信系统数字通信系统 （1）定义：）定义：信道中传输数字信号的系统，称为数字通信道中传输数字信号的系统，称为数字通信系统。信系统。（2）基本特征）基本特征 消息或信号具有消息或信号具有“数字数字”的特性；的特性； 强调已调参量与代表消息的数字信号之间的一一对强调已调参量与代表消息的数字信号之间的一一对应关系（模拟：强调变换的线性特性，

10、即强调已调参量应关系（模拟：强调变换的线性特性，即强调已调参量与代表消息的基带信号之间的比例特性）。与代表消息的基带信号之间的比例特性）。2023-5-812第第1 1章章 绪论绪论通信原理（3）数字通信的主要特点）数字通信的主要特点 抗干扰能力强抗干扰能力强：抗噪声性能好、消除噪声积累；：抗噪声性能好、消除噪声积累； 信道噪声或干扰所造成的差错，原则上是可以控制的信道噪声或干扰所造成的差错，原则上是可以控制的差错可控差错可控：检错、纠错；：检错、纠错； 易加密易加密（进行人为的扰乱）；（进行人为的扰乱）； 易于与现代技术相结合（数字终端、计算机等）。易于与现代技术相结合（数字终端、计算机等）

11、。（4）数字通信需要解决的问题：）数字通信需要解决的问题： 差错可控：差错可控：通过差错控制编码即信道编码实现；通过差错控制编码即信道编码实现； 加密：加密：通过加密、解密实现；通过加密、解密实现； 节拍一致：位节拍一致：位同步同步/帧同步。帧同步。（5）分类）分类 数字基带传输通信系统数字基带传输通信系统 数字频带传输通信系统数字频带传输通信系统 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输2023-5-813第第1 1章章 绪论绪论通信原理1. 数字频带传输通信系统数字频带传输通信系统 数字通信系统的一般模型数字通信系统的一般模型数字频带传输通信系统的模型数字频带传输通信系统的模型注：注： 加密加

12、密/ /解密解密 、编码、编码/ /译码不为必须译码不为必须 ，但一旦存，但一旦存在，必须成对；在，必须成对； 关键关键必需含调制必需含调制/解调器。解调器。2023-5-814第第1 1章章 绪论绪论通信原理注：注：基带信号形成器：基带信号形成器：可能包括编码器、加密器以及可能包括编码器、加密器以及波形变换等；波形变换等； 接收滤波器：接收滤波器：可能包括译码器、解密器等。可能包括译码器、解密器等。 关键关键：不含调制：不含调制/解调器。解调器。 数字基带传输系统模型数字基带传输系统模型2. 数字基带传输通信系统数字基带传输通信系统 2023-5-815第第1 1章章 绪论绪论通信原理 3.

13、 模拟信号数字化传输通信系统模拟信号数字化传输通信系统 解决问题：解决问题：模拟信源、数字通信系统。模拟信源、数字通信系统。 模拟信号数字化传输系统模型模拟信号数字化传输系统模型关键：关键：模拟信号数字化及其反之。模拟信号数字化及其反之。 A/D转换器组成：抽样、量化、编码。转换器组成：抽样、量化、编码。发端发端将模拟信号数字化，即进行将模拟信号数字化，即进行A/D转换；转换；接收端接收端需进行相反的转换，即需进行相反的转换，即D/A转换。转换。 2023-5-816第第1 1章章 绪论绪论通信原理1. 2. 4 数字通信的主要特点数字通信的主要特点 1. 数字通信的主要优点数字通信的主要优点

14、 （1）抗干扰能力强；）抗干扰能力强； （2）差错可控；）差错可控； （3）易加密；）易加密； （4）易于与现代技术相结合。）易于与现代技术相结合。 2. 亟待解决的问题亟待解决的问题 （1）提高频带利用率）提高频带利用率 ； （2）简化系统设备结构。）简化系统设备结构。2023-5-817第第1 1章章 绪论绪论通信原理1. 3 通信系统分类及通信方式通信系统分类及通信方式1. 3. 1 通信的分类通信的分类1. 按传输媒质分：按传输媒质分：有线通信和无线通信；有线通信和无线通信； 有线通信有线通信是指传输媒质为架空明线、电缆、光缆、波导是指传输媒质为架空明线、电缆、光缆、波导等形式的通信，

15、其特点是媒质能看得见，摸得着。等形式的通信，其特点是媒质能看得见，摸得着。 无线通信无线通信是指传输消息的媒质为看不见、摸不着的媒质是指传输消息的媒质为看不见、摸不着的媒质（如电磁波）的一种通信形式。（如电磁波）的一种通信形式。 有线通信可进一步再分类，如明线通信、电缆通信、光有线通信可进一步再分类，如明线通信、电缆通信、光缆通信等。缆通信等。 无线通信常见的形式有微波通信、短波通信、移动通信、无线通信常见的形式有微波通信、短波通信、移动通信、卫星通信、散射通信和激光通信、红外通信等，其形式较卫星通信、散射通信和激光通信、红外通信等，其形式较多。多。2023-5-818第第1 1章章 绪论绪论

16、通信原理 2. 按信道中所传信号特征分：按信道中所传信号特征分：模拟通信系统模拟通信系统与与数字通信系统；数字通信系统； 3. 按工作频段分：按工作频段分：长波通信、中波通信、短波通信、微波通长波通信、中波通信、短波通信、微波通信等。地波、天波、反射波、视距波信等。地波、天波、反射波、视距波 4. 按调制方式分：按调制方式分：基带传输和频带传输基带传输和频带传输（AM、SSB、DSB、VSB；ASK、FSK、PSK、DPSK；PAM、PCM、M等）；等）； 5. 按业务的不同分：按业务的不同分：话务通信和非话务通信；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。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。非话务通信主要包括数据传输、计算机通信、电子信箱、电报、传非话务通信主要包括数据传输、计算机通信、电子信箱、电报、传真、可视图文及会议电视、图像通信等。真、可视图文及会议电视、图像通信等。电话通信最为发达，其它通信常借助于公共的电话通信系统进行。未电话通信最为发达，其它通信常借助于公共的电话通信系统进行。未来的综合业务数字通信网中，各