《通信技术I》课件

通信技术I本课程介绍了通信技术的基础知识和应用从通信系统模型、信号与噪声、信道编码、调制解调等方面展开讲解，并结合实例分析各种通信技术的特点和优势课程概要介绍通信技术基础探究现代通信技术涵盖模拟信号、数字信号、信号编码和调制等基本概念包括有线通信技术、无线通信技术、移动通信技术和宽带接入技术深入讲解信号的频率频谱与频率利用，以及信道编码和信道传输学习光纤通信技术、卫星通信技术、通信网络与协议，以及网络安全技术通信技术的发展历程早期电报11837年，莫尔斯电报机发明电话21876年，贝尔发明电话无线电31895年，马可尼成功进行无线电传输实验现代通信420世纪后期，数字通信技术发展迅速从早期电报到现代数字通信，通信技术经历了漫长的发展历程通信技术的发展推动了社会进步，改变了人类生活方式通信系统的基本结构发射机信道接收机将信息转换为电磁波或光波用于传输信息的物理介质，例如电缆、从信道中提取信号并将其转换为可理解光纤或无线电波的信息信号的分类与特性信号分类信号特性信号可分为模拟信号和数字信号模拟信号是连续的，例如语信号具有频率、幅度、相位等特性频率代表信号变化的快慢音信号数字信号是离散的，例如计算机数据，幅度代表信号强弱，相位代表信号起始位置信号的频谱信号的带宽信号的频谱是指信号在不同频率上的能量分布情况频谱分析信号的带宽是指信号占据的频率范围，带宽越宽，信号所能传可以帮助我们了解信号的组成成分输的信息量就越大模拟信号与数字信号模拟信号数字信号模拟信号是连续变化的信号，其幅度和时间数字信号是用数字表示的信号，其幅度和时都连续变化，模拟信号通常使用连续的电压间都是离散的，数字信号通常使用0和1表或电流表示示信号的编码与调制

1.编码

2.调制12将数字信号转换为适合传输将数字信号叠加到载波信号的信号形式例如，将二进上，以便在物理信道上传输制数据转换为不同的电压或例如，使用幅度、频率或电流水平相位来表示数字数据

3.编码调制

4.解调与解码34将编码和调制结合起来，提接收端进行解调和解码，将高信号的传输效率和可靠性信号还原为原始数字数据频率频谱与频率利用频率频谱频率利用无线电波频率范围不同频率段分配给不同通信服务频率资源有限合理分配频率，提高频谱利用率频率频谱是有限的资源，需要进行合理分配和利用频率利用是指将不同频率段分配给不同的通信服务，例如广播、电视、移动通信等频率利用的效率直接影响通信系统的容量和性能信道编码与信道传输信道编码信道传输信道编码用于将数据转换为适合传输的信号，例如，将二进信道传输通过物理介质，例如电缆、光纤或无线电波，将编制数据转换为符号码后的信号发送到接收方多路复用技术频率复用时分复用在同一传输介质上，不同用户使用不同的频将时间划分为时间片，不同用户在不同的时率带宽进行通信间片上使用相同的频率资源码分复用波分复用为每个用户分配不同的编码序列，在同一时利用光纤中不同波长的光信号进行复用，实间和频率上进行通信现多路信号传输数字传输系统数字传输系统通过将模拟信号转换为数字信号，利用数字信号的抗干扰能力，实现高质量、高可靠性的数据传输常见的数字传输系统包括同步数字系列（SDH）、光纤通道（FC）、以太网等有线通信技术双绞线同轴电缆光纤双绞线是最常见的传输介同轴电缆由中心导体、绝光纤是一种利用光信号进质之一，它由两根绝缘导缘层、屏蔽层和外层护套行传输的介质，具有带宽线互相缠绕而成，可有效组成，具有较强的抗干扰大、传输速率高、抗干扰减少电磁干扰能力能力强等优点双绞线价格低廉，易于安同轴电缆带宽较高，传输光纤广泛应用于高速网络装，适用于各种通信应用速率更快，常用于电视信、长途通信和数据中心等，例如电话线和局域网号传输和高频通信领域无线通信技术无线电波传播无线通信技术分类无线通信利用电磁波进行信号常见的无线通信技术包括微波传输，通过天线发射和接收信通信、卫星通信、移动通信、号无线局域网等无线通信的特点无线通信技术发展趋势无线通信具有灵活性、移动性未来无线通信技术将朝着高速、部署方便等特点，在现代社率、低功耗、高可靠性、高安会中应用广泛全性等方向发展移动通信技术

1.移动通信的特点

2.移动通信技术发展12移动通信允许用户在移动过从第一代模拟移动通信到第程中进行通信，不受固定线五代，移动通信技术经历了路限制高速发展

3.移动通信的应用

4.移动通信的未来34移动通信广泛应用于语音通未来，移动通信将朝着高速话、短信、数据传输、移动率、低延迟、高可靠性和万互联网等领域物互联方向发展宽带接入技术光纤接入无线接入xDSL接入电缆接入光纤接入技术利用光纤作为无线接入技术通过无线信号xDSL技术利用现有的电话线电缆接入技术利用有线电视传输介质，具有高带宽、低传输数据，方便用户在不同进行数据传输，适用于家庭网络进行数据传输，拥有较损耗、抗干扰能力强等优点位置使用网络，包括Wi-Fi和小型企业，但带宽受限高的带宽，但覆盖范围受限，为用户提供高速稳定的网、蜂窝网络等于有线电视网络络连接光纤通信技术光纤通信利用光纤作为传输介质，具有高带宽、低损耗、抗干扰能力强等优点光纤通信技术在现代通信中发挥着重要作用，广泛应用于互联网、数据中心、广播电视等领域光纤通信技术还推动了光网络的建设，例如，光纤到户（FTTH）、光纤到楼宇（FTTB）等卫星通信技术卫星通信利用地球轨道上的卫星作为中继站，实现地球上两个或多个地点之间的通信卫星通信具有覆盖范围广、不受地形限制、传输容量大等特点卫星通信广泛应用于广播电视、电话、互联网、数据传输、导航定位、气象监测等领域通信网络与协议网络拓扑网络拓扑结构决定网络节点的连接方式，影响网络性能和可靠性数据包传输数据包在网络中传输，包含源地址、目标地址、数据内容等信息协议规范通信协议定义了网络设备之间数据传输的规则和格式，确保信息交换的可靠性网络安全技术身份验证数据加密保障网络访问权限，防止非法保护敏感信息在网络传输过程用户进入系统中不被窃取防火墙入侵检测防止恶意攻击和病毒入侵，维实时监控网络流量，发现可疑护网络安全活动并及时处理通信系统性能评价评估通信系统性能是确保系统正常运行和高效运作的关键步骤通过性能指标分析，可以优化系统参数，提高传输效率，降低误码率

99.9%10ms可用性延迟衡量通信系统正常运行时间比例，通常指数据从源节点到目的节点的传输时间以百分比表示，单位通常为毫秒1Gbps1%吞吐量误码率指通信系统在单位时间内传输的数据量指数据传输过程中出现的错误比特数占，单位通常为比特每秒总比特数的比例，通常以百分比表示通信发展趋势万物互联1将所有设备连接到互联网人工智能2利用AI技术提高效率云计算3提供更强大的计算能力5G网络4更快的网速，更低的延迟未来通信技术将朝向更高效、更智能、更安全的方向发展5G网络将为万物互联提供基础，人工智能将改变通信方式，云计算将提供无限的计算资源通信技术将继续推动社会进步，为人类创造更美好的未来信号与噪声

1.信号

2.噪声12信号是一种携带信息的能量噪声是干扰信号传输的随机形式，例如声音、图像和数信号，会降低信号质量据

3.信号与噪声的关系

4.噪声的类型34信噪比是指信号强度与噪声噪声包括热噪声、散粒噪声强度的比值，用于衡量信号、闪烁噪声等，会对通信系质量统造成不同程度的影响信号采样与量化采样将连续时间信号转换为离散时间信号的过程利用采样定理，选择合适的采样频率，使离散时间信号能完整地反映原始信号量化将采样后的离散时间信号转换为有限个离散幅度值的信号，用数字表示信号幅度编码将量化后的离散幅度值转换为数字代码，以便存储和传输编码方式影响信号的精度和效率编码技术与调制技术编码技术调制技术将数字信息转换成适合传输的信号，将数字信号转换成适合在信道上传输包括线性分组码、卷积码、Turbo码的模拟信号，包括幅度调制、频率调等制、相位调制等编码技术可以提高信号的抗干扰能力调制技术可以将数字信号的频率搬移，降低误码率到适合信道传输的频率范围内，提高信号传输效率信道编码与信道均衡信道编码信道均衡信道编码用于提高数据传输的可靠性通过增加冗余信息，信道均衡技术用于补偿信道传输带来的失真由于信道传输编码可以帮助接收端检测和纠正传输过程中的错误过程中的衰减、延迟和多径传播，信号会发生畸变，导致接收端难以准确地恢复原始信号常见的信道编码技术包括汉明码、循环码、卷积码等这些编码方法根据不同的编码规则，添加校验位，以确保数据传均衡器可以根据信道的特性，调整信号的频率特性，使接收输的完整性信号尽可能接近原始信号，从而提高数据传输的质量多址接入技术频分多址时分多址将不同用户分配到不同的频率将时间轴划分为多个时间段，信道进行通信，避免相互干扰每个用户分配不同的时间段进FDMA是早期移动通信系统行通信TDMA技术在第二代中普遍采用的技术，例如第一移动通信系统中得到广泛应用代移动通信系统码分多址空分多址将不同的用户分配不同的码片利用不同的天线方向来区分不序列，通过对信号进行扩频来同用户，每个用户使用独立的实现多址接入CDMA技术在空间通道进行通信SDMA技第三代移动通信系统中得到了术可以有效提高系统容量和频应用谱利用率蜂窝移动通信网络蜂窝移动通信网络是一种广泛应用的移动通信系统它将覆盖区域划分为多个蜂窝状小区，每个小区使用不同的无线频率通过小区重用和频率复用技术，蜂窝网络能够实现更高的频谱利用率和用户容量蜂窝网络的结构包括基站、移动台和移动交换中心等关键组件基站负责与移动台进行无线通信，移动交换中心负责管理网络连接和呼叫处理无线局域网与蓝牙无线局域网WLAN使用无线电波连接设备，提供灵活性和便携性蓝牙是一种短距离无线通信技术，用于连接小型设备，例如耳机和手机WLAN的主要标准是IEEE

802.11，包括

802.11a/b/g/n/ac，每个标准都提供了不同的速度和范围蓝牙使用

2.4GHz频段，提供低功耗、低成本的连接光通信技术光通信利用光作为信息载体，具有带宽大、损耗低、抗干扰能力强等优势光通信广泛应用于互联网、数据中心、移动通信等领域，推动了信息产业的快速发展卫星通信系统卫星通信系统利用人造地球卫星作为中继站，实现地球上两个或多个点之间的无线通信卫星通信系统具有覆盖范围广、不受地理环境限制、可移动性强等特点，在广播电视、远程通信、导航定位等领域发挥重要作用•地球同步轨道卫星•地球静止轨道卫星•低地球轨道卫星结论与展望通信技术不断发展，未来将更加智能化、高效化和个性化5G、6G网络的普及，万物互联的实现，以及人工智能技术的应用，将推动通信技术更加快速发展。