【大学课件】通信技术入门

通信技术入门通信技术连接了世界，塑造了现代社会从日常通讯到互联网，通信技术无处不在通信的概述信息的传递合作与交流跨越空间和时间科技发展和进步通信是传递信息的桥梁，将通信是社会进步的基石，促通信突破了距离的限制，实通信技术的不断发展，为人人和人、人和物连接在一起进信息的共享和社会的协作现了全球范围内信息的快速类社会带来了深刻的变革传播通信的基本原理信号的传递信息的编码通信过程本质上是信息的传递为了便于传输，信息需要被转信号作为信息的载体，通过换成适合于通信系统传输的信通信系统进行传输号形式，这就是编码的过程信号的调制信号的解调为了将信息信号有效地传输到在接收端，需要将接收到的信远距离，需要将信息信号与载号还原成原始的信息信号，这波信号结合，这就是调制过程就是解调过程通信的基本形式单向通信双向通信半双工通信全双工通信信息只能从发送方传送到接信息可以在发送方和接收方信息只能在一方发送而另一信息可以在发送方和接收方收方，例如广播之间双向传递，例如电话方接收，例如对讲机之间同时双向传递，例如互联网通信的基本组成部分发射机接收机将信息转换为电磁波，然后发送出去接收来自发射机的电磁波，并将信息转换为可理解的形式信号信道传递信息的媒介，可以是电磁波或其他形式信号传输的路径，可以是有线或无线的波信号的基本性质频率幅度

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2.12频率是指信号在单位时间内完成周期幅度是指信号在变化过程中偏离其平性变化的次数，单位是赫兹（）均值的程度，代表信号的强度Hz相位持续时间

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4.34相位是指信号在某一时刻相对其周期信号持续时间是指信号从开始到结束性变化的起始位置的偏移量，单位是的持续时间弧度或度分类和表示模拟信号数字信号信号的表示123模拟信号是一种连续变化的信号数字信号是一种离散的信号它信号可以用波形图、频谱图、数它随时间连续变化，可以表示在时间上和幅度上都具有离散的学公式等方法进行表示，便于分声音、图像等各种信息数值，通常用和表示析和理解01模拟信号和数字信号模拟信号数字信号模拟信号是连续变化的信号，可以表示成连续变化的曲线模拟信号的幅度数字信号是离散变化的信号，它用一连串的数字来表示信息数字信号的幅和频率可以连续变化，可以表示各种类型的信息度和频率都是离散的，只能取有限个值信号的变换模拟信号到数字信号1模拟信号是连续的，而数字信号是离散的，需要进行采样和量化数字信号到模拟信号2数字信号需要转换为模拟信号才能进行无线传输，使用调制技术实现频率变换3将信号从一个频率范围转换为另一个频率范围，便于传输和接收编码的基本概念数字信号编码是将信息转换为数字信号的过程，用和表示信息01信息转换编码将各种类型的信息转换为可传输、存储和处理的数字形式提高效率编码可以提高信息传输效率，减少传输错误，并方便信息处理和存储编码的分类按编码形式分类按编码功能分类模拟编码和数字编码是两种常信源编码和信道编码是常见的见的编码方式，分别用于模拟两种编码功能，分别用于压缩信号和数字信号的转换信息和提高传输效率按编码应用分类按编码标准分类音频编码、视频编码和数据编不同的编码标准例如、JPEG码是常见的应用领域，分别针、等，根据不同的MPEG MP3对不同的数据类型进行处理应用场景和需求进行制定编码的作用提高传输效率降低传输错误增强数据安全性提高兼容性编码可以将数据转换成更紧编码可以将数据转换成更易编码可以对数据进行加密，编码可以使不同设备之间的凑的形式，减少传输的数据于传输的形式，降低传输过防止数据被窃取或篡改，增数据交换更加容易，提高兼量，从而提高传输效率程中发生错误的可能性强数据安全性容性常见的编码方式曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码编码编码NRZ-L NRZ-I每一位中间都包含一个跳变每一位开始时都包含一个跳用信号电平的低高电平代表用信号电平的跳变表示，1，信号始终变化，适合高频变，但跳变的位置表示数据和，信号电平不改变，容无跳变表示，适用于短距010传输易受噪声干扰离传输，但抗噪声能力差抗噪声能力强，但占用频谱与曼彻斯特编码相比，频谱简单易于实现，但抗噪声能较宽利用率更高，但抗干扰能力力差，适用于短距离传输对时钟信息的依赖性比较强弱，常用于数据存储领域传输媒体的种类有线传输媒体无线传输媒体包括双绞线、同轴电缆、光纤等它们包括微波、卫星、红外线等，不受空间能提供稳定的数据传输，适用于各种应限制，传输距离远，但信号容易受到干用场景扰影响光纤光纤利用光波进行数据传输，具有高带宽、抗干扰、低损耗等优点，是未来通信的主流传输媒体各种传输媒体的特点光纤双绞线同轴电缆无线网络光纤传输速度快，抗干扰能双绞线价格低廉，易于安装同轴电缆传输速度快，抗干无线网络传输灵活，不受距力强，带宽大，适合长距离和维护，适合短距离传输，扰能力强，适用于较短距离离限制，适合移动设备和小传输光纤主要用于骨干网但传输速度慢，抗干扰能力传输同轴电缆主要用于电型网络无线网络主要用于络、数据中心和高速网络弱视信号传输，网络建设家庭、办公室和公共场所有线传输介质有线传输介质是利用电缆或光缆进行信号传输的媒介常见的类型包括双绞线、同轴电缆和光纤它们具有数据传输速率高、抗干扰能力强、稳定性高等特点无线传输介质无线传输介质是指不需要使用物理线缆进行信号传输的媒介，主要依靠电磁波进行信息传播常见的无线传输介质包括微波、卫星通信、红外线、无线电波等无线传输介质具有灵活性高、安装方便、成本低廉等优点，在现代通信系统中得到了广泛应用调制的基本原理载波调制

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2.12载波是一种频率较高的连续调制是指用低频信号改变高波，可以携带信息频载波的某一参数解调

3.3解调是将调制信号还原成原始信息的过程常见的调制方式振幅调制频率调制相位调制脉冲幅度调制载波振幅随调制信号变化载波频率随调制信号变化载波相位随调制信号变化脉冲幅度随调制信号变化调制的作用提高信号传输效率提高信道利用率

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2.12调制将低频信号转化为高频信号，能够有效提高传输距多路信号通过调制可以共用一个信道，提升信道使用效离率提高抗干扰能力提高信号质量

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4.34调制可以将信号频率提升到更高的频段，减少干扰调制可以改善信号的频谱特性，提高抗噪声能力调制信号的特点带宽占用抗噪声能力调制信号的带宽取决于调制方调制信号的抗噪声能力取决于式和载波频率带宽越宽，传信号的功率和噪声的功率功输信息的能力越强率越大，抗噪声能力越强传输距离信息容量调制信号的传输距离取决于信调制信号的信息容量取决于调号的功率和传输媒介的特性制方式和带宽带宽越宽，信功率越大，传输距离越远息容量越大多址接入技术什么是多址接入技术？多址接入技术的种类多址接入技术是指在同一个信道上，允许多个用户同时进行通多址接入技术主要包括以下几种频分多址、时分多FDMA信的技术它通过对信号进行区分，使每个用户可以独占信道址、码分多址以及空间分多址TDMA CDMASDMA的一部分，实现多个用户共享信道的目的、和FDMA TDMACDMA频分多址时分多址码分多址将频谱分成多个子频带，每个用户使用将时间分成多个时隙，每个用户分配不每个用户使用不同的码序列进行编码，不同的频带用户同时传输，不会相互同的时隙用户轮流使用相同的频带然后将信号叠加在相同的频带上用户干扰同时传输，但不同码序列互不干扰各种接入技术的特点数据传输速率成本不同接入技术的数据传输速率差异很大，取不同的接入技术有着不同的成本结构，包括决于其带宽和调制方式设备成本、维护成本和运营成本覆盖范围安全性无线接入技术可以覆盖更广阔的区域，而有不同的接入技术有着不同的安全措施，以保线接入技术则受限于布线条件护数据传输的机密性和完整性接入技术的应用领域移动通信固定通信、、、、光纤到户等技TD-SCDMA FDD-LTE ADSLVDSL等技术，提供移动术，为家庭、企业提供高速宽CDMA2000电话、移动互联网接入服务带接入卫星通信无线局域网卫星通信技术，提供广播、电技术，实现无线网络连接Wi-Fi视、数据传输等服务，尤其适，方便移动设备上网用于偏远地区数字通信系统的组成信号处理单元传输系统接收系统负责对数字信号进行编码、调制等处理将经过处理的数字信号通过无线或有线负责接收传输来的信号，并对其进行解，以适应传输信道和接收设备的要求的方式传输到接收端调和解码，还原为原始的数字信号数字通信的基本流程接收1接收端接收信号解调2将接收信号恢复到原始信息解码3将数字信号还原为原始数据传输4将信息信号通过传输介质传输编码5将数字信息转化为数字信号调制6将数字信号调制为适合传输的信号数字通信的优缺点优点优点12数字通信提供更高质量、更数字信号不易受噪声干扰，可靠的通信体验，并支持更可以进行加密和压缩，提高复杂的应用传输效率缺点缺点34数字通信需要额外的设备和数字信号需要进行数字化处技术支持，成本相对较高理，会造成一定的信息损失数字通信的应用移动通信移动通信技术应用于手机、平板电脑等设备，提供通话、短信、数据传输等服务，改变了人们的沟通方式通信网络的分类局域网城域网局域网通常用于连接同一办公室、建筑物或城域网覆盖一个城市或地区，将局域网连接校园内的设备它们通常由较小的企业和组起来它们通常由电信公司或政府机构运营织使用广域网无线网络广域网覆盖全球，将不同的城域网和局域网无线网络使用无线电波来传输数据，它允许连接起来它们通常由大型电信公司运营设备在没有物理电缆的情况下相互通信各种网络结构的特点星型拓扑结构总线型拓扑结构环型拓扑结构树型拓扑结构中央设备连接所有节点，结所有节点连接到一条公共总节点以环形连接，数据单向层次结构，适合大型网络，构简单、易于管理中央设线上，成本低、易于扩展传播，可靠性高某个节点管理方便上层节点故障会备出现故障，整个网络瘫痪某个节点故障不会影响其他故障会影响整个网络，但可影响下层节点，但下层节点节点，但总线出现故障，整以采用双环结构提高可靠性故障不影响上层节点个网络瘫痪网络的协议和标准网络协议网络标准互联网协议网络设备连接协议是一组规则和约定，用网络标准确保不同设备和系是互联网的基础协议协议和标准允许网络设备，TCP/IP于定义数据传输的方式协统之间的互操作性标准组套件它们定义了网络设备如路由器和交换机，相互通议层级结构，例如七层模织，如和，制定标之间的通信方式，确保数据信，并建立可靠的网络连接OSI IEEEIETF型，用于组织和管理网络通准，以确保网络通信的兼容在网络中的传输信性网络技术的发展从早期的电报电话发展到现代的互联网和移动通信网络技术日新月异带来了巨大的社会经济效益，推动着人类社会快速发展未来将继续发展例如、物联网、云计算、人工智能等5G通信系统安全信息加密网络安全防护安全维护信息加密技术，保护数据在传输过程中防火墙、入侵检测系统等，抵御网络攻定期进行安全漏洞扫描和修复，确保通不被窃取和篡改击信系统的安全性信息加密技术对称加密非对称加密哈希算法使用相同的密钥进行加密和解密，速使用不同的密钥进行加密和解密，安将任意长度的输入数据转换为固定长度快，适合大量数据的加密全性更高，适合密钥交换和数字签名度的哈希值，用于数据完整性验证和密码存储网络安全防护防火墙入侵检测系统12防火墙是网络安全的重要组入侵检测系统可以监测网络成部分，它可以阻止来自外流量，识别潜在的攻击行为部网络的恶意访问，并及时报警反病毒软件安全策略34反病毒软件可以保护计算机制定安全策略，并严格执行免受病毒、木马等恶意程序，可以有效地降低网络安全的攻击风险系统安全维护定期更新安全监测12定期更新系统补丁，修复漏洞，提升实时监控系统运行状态，发现安全风系统安全性能险，及时采取应对措施安全备份安全审计34定期备份重要数据，防止数据丢失，定期对系统安全进行审计，查找安全保障系统数据安全隐患，改进安全措施通信技术的发展趋势5G技术网络具有超高速率、超低延迟和超高连接密度等特点5G物联网万物互联的趋势将推动通信技术向更广泛的领域扩展云计算云计算技术将为通信系统提供更大的存储空间、计算能力和数据分析能力通信技术的发展趋势5G云计算是一种移动通信技术，提供比以往更快5G云计算提供按需访问计算资源，例如服务的速度、更高的容量和更低的延迟器、存储和软件物联网它支持各种应用程序，例如自动驾驶、远它使公司能够降低成本、提高灵活性并快程医疗和增强现实物联网将物理设备连接到互联网，使设备速扩展其业务能够收集数据、相互通信和控制它可以改善城市基础设施、家庭安全和制造效率人工智能与通信智能网络个性化服务人工智能可用于优化网络资源人工智能可以分析用户数据，分配，提高网络效率，并增强提供个性化的通信服务，例如网络安全智能语音助手和智能路由智能终端智能物联网智能终端可以利用人工智能技人工智能可用于处理物联网设术，实现更自然、更便捷的通备产生的海量数据，实现更有信体验效的物联网管理和应用区块链技术和通信去中心化网络安全通信应用场景区块链技术支持去中心化网络，提供安区块链加密技术保障通信数据的安全性区块链在通信领域的应用包括数据存储全可靠的通信环境和完整性、身份验证、数字资产管理等。