《通信技术基础》课件

通信技术基础本课程旨在介绍通信技术的基本原理和应用涵盖信号处理、网络协议、无线通信等内容通信的基本概念信息传递网络连接通信是指将信息从一个地方传递到另通信需要通过网络来连接信息发送者一个地方的过程它可以是人与人之和接收者网络可以是电话线、无线间、人与机器之间、机器与机器之间电波、光纤等等的信息传递信号传输数据处理信息在网络中以信号的形式进行传输通信过程中需要对信息进行编码、解信号可以是电信号、光信号、无线码、加密、解密等处理，以保证信息电波等等安全和完整性通信发展历程古代烽火台1信鸽19世纪电报2电话20世纪无线电3电视21世纪互联网4移动通信从古代的烽火台和信鸽，到现代的互联网和移动通信，通信技术经历了漫长的发展历程每一步都是人类智慧的结晶，为人们的生活和工作带来了巨大的改变通信的基本模型发送者信道接收者发送者将信息转换成电信号，然后发送到接信道是信息传输的媒介，例如电缆、无线电接收者接收电信号，并将其转换成可理解的收者波等信息信号的基本特性频率幅度频率是指信号每秒变化的次数，幅度是指信号振荡的最大值，表以赫兹（）为单位频率决定示信号的强度或大小Hz了信号的音调和音色相位波形相位是指信号波形在时间轴上的波形是指信号随时间变化的曲线位置，表示信号的起始点形状，反映了信号的变化规律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，其幅度和频率随时间变化而变化数字信号是离散变化的信号，其幅度和频率在特定时间点上取离散值模拟信号通常用于音频和视频等应用中数字信号通常用于计算机和通信等应用中信号的采样和量化采样将连续时间信号转换为离散时间信号，即在时间轴上对信号进行等间隔取样采样频率必须满足奈奎斯特采样定理，以确保信号的完整性量化将连续幅度信号转换为离散幅度信号，即对信号的幅度进行分级，每个量化级别对应一个离散的幅度值量化误差会影响信号的精度编码将量化后的幅度值用二进制数字表示，以便在数字通信系统中传输编码方案决定了信号的比特率和压缩率编码技术数字信号编码信道编码

1.

2.12将数字信息转换为适合传输的通过增加冗余信息来提高信号信号形式，提高传输效率和可的抗干扰能力，保证数据在信靠性道传输过程中的正确性源编码线路编码

3.

4.34压缩数据，减少数据传输量，为了便于信号的传输和接收，提高传输效率对数字信号进行特定规则的编码，例如曼彻斯特编码基带传输基带信号基带传输特点基带信号是指未经调制的信息信号该信基带传输直接传输数字信号，无需调制解号包含原始信息，直接反映信号变化调过程传输距离较短，适用于局域网、近距离通基带信号通常是低频信号，且频谱较窄信等传输速率较高，适用于数据传输、视频传基带信号的传输需要通过专门的传输介质输等，例如双绞线、同轴电缆等调制技术载波调制载波是一种高频信号，用于承载将信息信号加载到载波上的过程信息称为调制解调调制方式接收端将信息信号从载波中分离常用的调制方式包括幅度调制、出来的过程称为解调频率调制和相位调制等频带利用率多址接入技术频分多址时分多址码分多址空分多址FDMA TDMACDMA SDMA将频谱划分为多个子频段将时间划分为多个时隙，使用不同的码序列来区分利用天线技术将空间分成FDMA TDMACDMA SDMA，每个用户分配一个唯一的频每个用户在指定的时间段内使不同的用户，每个用户可以使多个区域，每个区域分配给一段用整个频谱用相同的频谱和时间段个用户信道编码技术信道编码纠错编码用于提高数据传输可靠性检测和纠正传输过程中的错误信道容量安全性信道最大信息传输速率保护数据免受噪声和干扰复用技术频分复用时分复用12将不同的信号分配到不同的频率段上进行传输将时间分成不同的时间段，每个时间段分配给不同的信号进行传输码分复用波分复用34利用不同的码序列来区分不同的信号，从而实现多路信号的利用不同的光波频率来区分不同的信号，从而实现多路信号复用的复用广播通信技术广播通信技术是指信号从一个发射源向多个接收端进行传播的技术广播通信技术广泛应用于电视、广播、无线电、卫星电视等领域，为人们提供新闻、娱乐、教育等内容广播通信技术具有覆盖范围广、传播速度快、信息容量大等特点，是信息社会不可或缺的技术之一卫星通信技术卫星通信是指利用人造地球卫星作为中继站，实现地面站之间通信的技术卫星通信具有覆盖范围广、不受地形限制、容量大、机动性强等优点主要应用于广播电视、远程教育、应急通信、军事通信等领域光纤通信技术光纤通信是一种利用光纤作为传输介质的通信技术光纤具有带宽大、损耗低、抗干扰能力强等优点光纤通信技术广泛应用于高速网络、长途通信、数据中心等领域光纤通信技术是未来通信技术发展的方向，它将为人们提供更高速、更便捷、更安全的通信服务移动通信技术移动通信技术是指通过无线电波进行信息传输，用户可在移动状态下进行语音、数据、视频等通信服务移动通信技术是现代社会不可或缺的一部分，它深刻地改变了人们的生活方式，推动了社会经济的发展蜂窝通信系统蜂窝结构基站移动用户核心网络将服务区域划分为多个六边形提供无线信号覆盖，连接用户通过手机或其他移动设备接入负责管理和控制整个蜂窝通信蜂窝状小区，每个小区由基站终端与核心网络蜂窝网络，进行通话和数据传系统，提供各种通信服务覆盖输无线局域网技术高速率灵活性

1.

2.12无线局域网提供高带宽，满足无线连接不受线缆限制，方便高速数据传输需求移动设备接入网络易于部署安全性

3.

4.34无线网络配置简单，节省布线无线网络通过加密技术保障数成本和时间据传输安全物联网通信技术连接万物应用广泛物联网连接各种设备，包括传感广泛应用于智能家居、智慧城市器、执行器和计算设备，实现数、工业自动化、医疗保健等领域据采集、控制和协作，为人们的生活和工作带来便利低功耗技术安全挑战物联网设备通常需要低功耗工作物联网面临安全挑战，需要确保，以延长电池寿命，适用于各种数据安全、身份验证和访问控制环境，以防止黑客攻击通信网络系统网络架构网络协议网络设备网络管理通信网络系统通常采用分层架网络协议定义了数据在网络中通信网络系统由各种设备组成网络管理是确保网络正常运行构，例如模型或传输的规则，例如、，例如路由器、交换机、网关和安全的重要工作它包括网OSI TCP/IP TCPUDP模型每个层负责不同的功能、等这些协议保证了不同等这些设备负责转发数据包络监控、故障排除、性能优化IP，例如数据链路层、网络层和设备之间的数据交换和通信，连接网络并提供网络服务、安全管理等传输层通信技术5G超高速率超低延迟网络提供高达的峰值数据速率，可支网络的低延迟特性可实现实时交互，例如云5G20Gbps5G持更快的下载速度和更流畅的视频流游戏、远程医疗和自动驾驶等超高连接密度网络切片网络能够支持海量的连接，为物联网应用提网络可以根据不同应用需求进行网络切片，5G5G供基础，例如智慧城市、智能制造和智慧农业以优化资源分配和服务质量等通信技术展望6G更高数据速率1将提供比快倍的传输速度，实现超高速率通信6G5G100更低延迟2将进一步降低延迟，实现毫秒级甚至微秒级的实时交6G互更广连接3将扩展网络覆盖范围，连接万物，实现无缝覆盖6G更强安全性4将采用更先进的安全技术，确保数据安全可靠传输6G更智能化5将结合人工智能技术，实现智能化网络管理和服务6G通信网络安全数据加密身份认证数据加密技术，例如对称加密和非对称加密，保护数据在传输过程验证用户的身份，防止未经授权访问网络和数据中的安全性访问控制入侵检测和防御限制用户访问网络和数据资源，确保只有授权用户才能访问特定资监控网络流量，检测并阻止潜在的攻击，确保网络安全运行源通信技术应用案例通信技术广泛应用于各个领域，例如移动支付、远程医疗、智能交通、智慧城市等例如，移动支付利用移动通信技术，实现便捷的支付方式；远程医疗利用通信技术，实现异地医疗服务；智能交通利用通信技术，实现交通流量控制和车辆管理通信技术正在深刻地改变着人们的生活和工作方式，并将继续发挥着越来越重要的作用信息传输质量信息传输质量是衡量通信系统性能的重要指标，反映了信息传输的可靠性和有效性通信系统中，信息传输质量受多种因素影响，例如信道噪声、干扰、信号衰减等

99.9%10ms可靠性延迟信息传输的准确率，衡量信息丢失或错误的概率信息从发送端到接收端的传输时间，影响实时通信的体验1Gbps5000带宽吞吐量信道单位时间内能够传输的信息量，影响传输速率实际数据传输速率，受带宽、延迟、网络拥塞等因和效率素影响通信系统性能指标指标定义衡量方法数据传输速率单位时间内传输的数比特率（）bps据量误码率传输过程中错误数据（）BER BitError Rate比特数与总数据比特数之比信道容量信道所能传输的最大香农公式信息量延迟数据从发送端到接收毫秒或秒端的时间延迟通信标准和协议统一规范互联互通12通信标准和协议是保证不同设备之间能例如，协议，为互联网数据传输TCP/IP够相互通信的关键，制定统一规范，确提供基础，使不同网络和设备之间能够保数据交换和传输的兼容性相互通信安全可靠高效便捷34通信标准和协议还包含安全性和可靠性例如，标准，简化了无线网络的连Wi-Fi机制，保证数据传输的安全性，防止信接，提供高速稳定的无线网络服务息泄露或恶意攻击通信技术发展趋势高速率人工智能卫星通信网络将实现更高速度、更低延迟和更高人工智能将深入整合到通信网络中，优化资卫星通信将成为补充地面网络的重要方式，6G容量，为各种应用提供更强大的连接源分配、流量管理和网络安全等方面为偏远地区提供高速互联网接入服务结语与思考通信技术在不断发展和演变未来通信技术将更加智能、高效、安全，满足人们日益增长的信息需求。