《通信原理·复习》课件

通信原理复习-掌握通信原理的基础知识,为后续的通信系统设计和实现打下坚实的理论基础本次复习将重点介绍通信系统的组成、信号表示以及各种通信技术作者M M课程概述通信原理的重要性课程内容概括通信原理是电子信息工程领域的本课程涵盖通信信号、系统建模、核心基础课程,是后续专业课程调制技术、信源编码、信道编码、的基础了解通信原理对未来从多址接入等通信原理的基本概念事通信技术相关工作至关重要和相关理论学习目标通过本课程的学习,学生能够掌握通信原理的基本知识,并应用于实际通信系统的分析和设计通信基础概念信号传输噪声干扰信道特性信号的编码、传输和接收是通信的基础信在信号传输过程中,必须面对各种噪声源的通信信道的传输特性,如带宽、信号衰减、号可以是电磁波、声波或光波等各种形式干扰,如热噪声、外界电磁干扰等多径传播等都会影响信号的传输质量信号和系统信号的定义系统的定义信号与系统的关系信号是包含信息的物理量,如电压、电流系统是一种具有特定功能的结构,用于处信号通过系统进行传输和处理,系统根据或声压等,是通信系统中的基本单元信理和传输信号系统可以是线性或非线内部结构和参数对输入信号施加变换,产号可以是连续的也可以是间断的性、时不变或时变生输出信号线性时不变系统线性系统特征时不变性质系统分析方法线性时不变系统具有输入与输出成线性关系时不变系统的特性不会随时间而改变,这使利用傅里叶分析、卷积、拉普拉斯变换等工的特性,可以通过相应的数学方法进行分析得系统的分析和处理更加简单高效具,可以深入研究线性时不变系统的性质和设计傅里叶级数与变换傅里叶级数通过分解周期性信号为无穷个正弦和余弦函数的线性组合，可以更好地分析和理解复杂信号的内在特性傅里叶变换将时域信号转换到频域，可以更清晰地了解信号的频谱分布和能量特性，为后续信号处理提供重要依据连续与离散针对连续时间信号和离散时间信号分别建立了连续时间傅里叶变换和离散时间傅里叶变换理论采样与量化连续信号采样信号重构将连续时间信号离散化为一系列样本点，满足奈奎斯特采样定理以避免失利用插值技术从离散采样值重构原始连续信号，尽量减小采样和量化引入真的失真123量化与编码每个采样值被分配到最近的离散量化级别，并用数字编码表示，形成数字信号调制概论什么是调制调制技术类型调制技术的基础调制技术的应用调制是一种将信号特性映射到常见的调制技术有振幅调制调制技术建立在信号分析、系调制技术广泛应用于无线通信、载波信号上的过程其目的是AM、角度调制FM/PM和统分析和通信原理等基础之上有线通信、广播电视、雷达等将信息信号传输到远距离或者数字调制等每种技术都有其了解这些基础知识对掌握调制各种通信系统中是现代通信满足信道特性需求特点和适用场景技术很重要不可或缺的关键技术振幅调制基本原理接收与解调应用场景振幅调制是通过改变载波信号的幅度来编码接收机利用检波电路可以从载波信号中解调振幅调制广泛应用于广播电台、电视台以及信息的一种调制方式信号幅度的变化与调出原始信息信号解调过程去除了载波并恢无线电通信系统等领域,是模拟通信的基础制信号的幅度成正比复了原始信号技术之一角度调制频率变化角度调制（AM）通过调制信号的瞬时频率来实现信息传输信号振幅保持不变，但其瞬时频率随调制信号变化相位变化AM调制实际上是将调制信号转换为瞬时相位变化的载波信号相位的变化幅度与调制信号的幅度成正比带宽效率与振幅调制相比，角度调制具有更高的带宽效率单边带调制可以进一步提高带宽利用率数字调制基于振幅的数字调制基于相位的数字调制12包括ASK振幅移键等,利用信包括PSK相移键控等,利用信号波形的幅度来编码数字信息,号波形的相位来编码数字信息,灵活易实现抗噪性强基于频率的数字调制正交调制技术34包括FSK频移键控等,利用信如QAM正交幅度调制,利用振号波形的频率来编码数字信息,幅和相位的正交组合,提高了谱抗干扰能力好利用率信噪比与信道容量10dB300Mbps信噪比信道容量常用单位为分贝dB，描述信号功率与噪声功率的比值描述信道在给定信噪比下的最大数据传输速率

20.5编码效率信道利用率信息编码压缩的理论极限是1/2实际编码和调制技术的效率远低于理论上限信源编码数字信号压缩语音编码通过编码压缩数字信号，提高传输和存储效率常见技术包括熵编用于压缩语音信号的编码技术,如线性预测编码和音频编码标准如码、预测编码和变换编码G.

711、G.726等图像编码视频编码用于压缩图像数据的编码技术,如离散余弦变换编码、小波变换编码用于压缩视频信号的编码标准,如MPEG-

2、H.264和H.265,能有效和新一代的HEVC编码减少视频数据量信道编码目的原理常见编码技术应用场景信道编码的主要目的是提高数通过为原始数据添加冗余位,包括卷积编码、循环冗余检验信道编码广泛应用于无线通信、据传输的可靠性,减少由于信能够在接收端检测和纠正错误,CRC、低密度奇偶校验光通信、数字存储等领域,以道噪声和干扰而导致的传输错从而提高整体的通信质量LDPC以及Turbo编码等提高对抗信道噪声的能力误编码调制技术数字调制利用数字信号调整载波的幅度、相位或频率来传输数字信息常见如ASK、FSK和PSK等调制方式模拟调制将模拟信号直接用来调制载波,如双边带调幅AM、单边带调幅SSB和调频FM等复合调制结合数字调制和模拟调制的优点,如正交幅度调制QAM等,提高了频谱利用率多址接入技术（时分多址）（频分多址）TDMA FDMA12利用时间分割,分配不同时隙给用户,实现共享信道将频谱划分成多个小带宽信道,每个用户占用一个信道（码分多址）（正交频分多址）CDMA OFDMA34利用正交编码赋予每个用户独特的码片,实现同频共享将信道划分为多个互相正交的子载波,提高频谱利用率移动通信系统移动通信系统是一种无线通信网络,它使移动设备能够在不同地点进行通话和数据传输主要包括蜂窝网络、无线局域网和卫星通信等技术,提供语音、短信、上网、定位等服务移动通信网络不断发展,从1G到4G再到5G,实现了从模拟到数字,从低速到高速的进化TDMA/FDMA/CDMA时分多址频分多址TDMAFDMA利用时间域分割资源,每个用户被利用频率域分割资源,每个用户被分配固定时间槽进行通信,实现多分配固定频带进行通信,实现多用用户共享信道户共享信道码分多址CDMA利用编码域分割资源,每个用户被分配不同的编码序列,实现多用户同时共享信道、、技术3G4G5G技术技术技术3G4G5G3G技术采用码分多址CDMA技术,提供4G技术采用正交频分多址OFDMA技术,5G技术采用先进的蜂窝网络架构和技术,语音、数据和多媒体业务,支持移动互联网提供更高的带宽和更快的数据传输速度,支实现超高速、超低延迟和海量连接,支持物和高速无线数据传输主要标准包括持高清视频和增强现实等应用主要标准联网、自动驾驶和远程医疗等新兴应用WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA包括LTE和WiMAX主要标准包括NR和5G-Advanced光通信原理光波传输1利用光波进行远距离的信息传输光源与探测2使用LED或激光作为光源,光电探测器进行信号检测光纤传输3低损耗、宽带、抗干扰的光纤传输介质调制与解调4将电信号转换为光信号,并在接收端进行解调光通信的基本原理是利用可见光或红外光波进行信息传输通过光源产生光信号,光信号沿光纤或自由空间传播,最终到达光探测器并转换成电信号这种通信方式具有抗干扰性强、传输速率高等优点,在现代通信中广泛应用光纤通信系统系统架构传输原理优势特点光纤通信系统由光发送端、光传输介质和光通过全反射实现光波在光纤中的高效传输,•带宽大、传输速率快接收端三大部分组成,其采用光波作为信息并利用波分复用技术提高传输容量•抗干扰能力强、安全性高载体在光纤中进行传输•体积小、重量轻、布线灵活光网络与光通信技术光纤基础光纤是光通信的基础载体,可以通过光传输大量数据,具有低损耗、高带宽等优势波分复用技术通过在同一光纤上使用不同波长的光信号,可以大幅提高光网络的传输容量光网络系统光网络利用光纤、光放大器、光交换等设备构建,可以提供高速、可靠的数据传输服务无线局域网与蓝牙技术无线局域网基础蓝牙技术简介无线网络与蓝牙的优势123无线局域网（WLAN）通过无线电波蓝牙是一种基于短距离无线电波的技灵活性强、部署便捷、兼容性好,为实现局域网通信,提供高速、便捷的术,实现设备之间的无线连接和数据用户带来高效、自由的网络连接体验网络接入广泛应用于家庭、办公、传输应用广泛,如手机、笔记本、是未来信息化和智能化的重要基础学校等领域音频设备等卫星通信原理通信卫星的工作原理卫星轨道类型地面天馈系统通信卫星利用太空中的卫星作为中继器,将通信卫星主要采用三种轨道类型:地球同步地面站需要配备大型的天线和功率放大器,地面站发送的信号接收并放大后再转发给另轨道、倾斜轨道和低轨道不同轨道类型有以确保与卫星之间的可靠通信链路先进的一地面站,实现远距离的通信这种技术突其独特的优缺点,需要根据具体应用场景选天线技术能够提高通信质量和容量破了地球曲率的限制,可以实现全球性的通择合适的卫星信覆盖卫星通信系统卫星轨道信号传输系统优势应用场景卫星通信系统主要使用地球同卫星接收地面用户信号,经过卫星通信覆盖范围广,可为偏卫星通信广泛应用于广播电视、步轨道卫星,位于距地球转发器处理后再传输给其他地远地区提供通信服务,是实现气象、导航、军事等领域,为36,000公里的赤道上空,可覆区用户,实现远距离通信全球通信网络的关键技术人类社会发展做出重要贡献盖大范围区域通信网络概述网络结构网络协议通信网络通常由核心网络、汇聚网络和接入网络三部分组成，提供网络协议定义了数据在网络中传输的标准和规范,确保互联设备能顺全面的覆盖和连接利进行数据交换网络技术网络服务5G、物联网、云计算等新兴技术为通信网络提供了更强大的连接和通信网络为用户提供语音、视频、数据等多种服务,满足日益增长的处理能力通信需求网络协议与体系结构网络协议体系结构分层设计协议栈网络协议定义了计算机之间通网络体系结构描述了计算机网分层设计使网络系统更加模块协议栈是指各种网络协议的集信的标准规范,确保数据能够络的整体框架,其中OSI参考模化和可扩展每一层都有特定合,能够实现完整的网络通信顺畅传输主要包括IP协议、型和TCP/IP模型是两个重要的功能,相互独立又相互协作,功能常见的有TCP/IP协议TCP协议、UDP协议等,每种协的代表它们定义了网络通信从而提高了网络的灵活性和稳栈、OSI七层参考模型等议都有其独特的功能的各层结构和责任划分定性云计算与大数据通信云计算技术大数据处理云计算提供了高弹性、按需使用海量的数据需要通过先进的分析的IT资源，大大提高了通信效率技术进行实时处理和挖掘,以提供和成本效益有价值的洞见融合应用云计算和大数据能够深度融合,在通信领域创造新的商业模式和创新服务物联网通信技术感知层网络层利用各种传感器和驱动器采集和感知基于有线和无线的通信网络,实现物理物理世界的数据设备之间的互联互通云计算层应用层进行数据处理、存储和分析,为上层应基于物联网架构提供各种智能服务,满用服务提供支撑足个人和社会需求结语与未来展望通信技术的发展一日千里,正在促进人类社会的深刻变革从模拟通信到数字通信,从有线到无线,通信技术不断创新,为社会、经济和生活带来巨大影响未来,量子通信、5G/6G、人工智能和大数据等前沿技术必将重塑通信行业的面貌,推动通信进入新的纪元让我们一起探讨通信技术的发展趋势与前景,共享科技进步的成果。