《通信原理》课件

通信原理本课件将带您深入了解通信原理，从通信系统概述、信号与系统、调制解调、信道编码、量化与编码、信道模型与噪声、通信网络与协议等方面进行讲解，并探讨通信系统性能指标、安全和发展趋势通信系统概述定义功能通信系统是利用电磁波或其他物理媒介，将信息从发送端传递实现信息的传递，包括信息采集、处理、传输、存储、接收等到接收端的系统环节通信系统分类模拟通信系统数字通信系统信息用连续变化的信号表示，信息用离散的数字信号表示，例如音频信号、视频信号例如计算机数据、图像数据无线通信系统有线通信系统使用无线电波进行信息传输，使用电缆或光纤等有线媒介进例如移动电话、卫星通信行信息传输，例如电话线、光纤网络通信系统组成发送端信道将信息转换为适合传输的信号信息传输的物理媒介，例如无线电波、光纤接收端将接收到的信号还原为原始信息信号与系统信号1表示信息的物理量系统2处理信号的装置通信系统3利用信号与系统实现信息传递信号的分类模拟信号数字信号确定性信号随机信号信号幅度随时间连续变化信号幅度在离散时间点上取信号可以用数学公式表示信号具有随机性，无法用数值学公式精确表示信号的频域表示频谱1信号在不同频率上的能量分布傅里叶变换2将信号从时域转换为频域频域分析3分析信号频率特性，为通信系统设计提供参考傅里叶级数与傅里叶变换12周期信号非周期信号可以用傅里叶级数表示可以用傅里叶变换表示采样定理模拟信号数字化需要对信号进行采样，以获得离散信号采样频率必须大于信号最高频率的两倍，才能保证信号信息不丢失数字信号处理基础离散傅里叶变换DFT快速傅里叶变换FFT12对离散信号进行频域分析快速计算DFT的算法数字滤波器3用于对数字信号进行频率选择和噪声抑制模拟调制概述定义1将低频信号（基带信号）调制到高频载波上，以便传输目的2提高信号传输距离和抗干扰能力类型3幅度调制AM、频率调制FM、相位调制PM幅度调制AM频率调制FM相位调制PM数字调制概述定义1将数字信号调制到高频载波上，以便传输目的2提高数字信号传输距离和抗干扰能力类型3脉码调制PCM、数字带通调制脉码调制PCM编码器解码器将模拟信号转换为数字信号将数字信号转换为模拟信号数字带通调制PSK相位键控FSK频率键控QAM正交幅度调制用载波相位变化表示数字信号用载波频率变化表示数字信号同时使用载波幅度和相位变化表示数字信号信道编码概述目的1提高数字信号传输可靠性，减少传输误码率方法2线性分组码、卷积码线性分组码编码原理1将信息位分组，并添加校验位特点2编码效率高，解码相对简单应用3广泛应用于数据传输和存储系统卷积码编码原理1将信息位与编码器状态进行卷积运算特点2纠错能力强，但编码复杂度较高应用3适用于对传输可靠性要求高的场合量化与编码12量化编码将模拟信号转换为离散的数字信号对量化后的信号进行二进制编码信道模型与噪声噪声衰减畸变影响信号传输的随机干扰信号在传输过程中能量损耗信号在传输过程中形状发生变化信噪比定义信号功率与噪声功率的比值影响信噪比越高，信号质量越好差错检测与纠正奇偶校验循环冗余校验CRC通过添加校验位来检测错误利用多项式除法来检测错误汉明码可以检测和纠正单比特错误信道容量定理定义1信道所能传输的最大信息量影响因素2信道带宽、信噪比通信网络与协议协议用于规范通信过程的规则和标准多址接入技术频分多址FDM时分多址TDMA码分多址CDMA将频谱划分为多个子频带将时间划分为多个时隙使用不同的码序列区分用户通信系统性能指标误码率BER信噪比SNR传输过程中出错的比特数占信号功率与噪声功率的比值总比特数的比例吞吐量单位时间内传输的信息量通信网络安全威胁1网络攻击、数据泄露、信息窃取防御措施2防火墙、入侵检测系统、加密技术通信发展趋势5G技术1高速率、低延迟、高可靠性物联网IoT2连接各种智能设备，实现信息共享云计算3将计算资源和数据存储在云端总结与展望通信原理是信息技术领域的重要基础，未来将继续朝着高速率、低成本、高可靠性、智能化方向发展。