《通信基础知识介绍》课件

通信基础知识介绍通信是现代社会不可或缺的一部分，它连接着人们、信息和世界本课件将介绍通信的基本概念、原理和应用，帮助您了解通信的奥秘课程大纲通信基础概述信号与系统信道与信道编码调制与解调涵盖通信的基本概念、发展历介绍信号的分类、特性、模拟探讨信道的特性、编码概述、讲解调制的基本原理、常见调程、系统组成等与数字信号，以及傅里叶分析常见编码方式等内容制方式、解调技术等等通信基础概述通信是现代社会不可或缺的一部分，它连接着人们、信息和世界本节将介绍通信的基本概念、原理和发展历史，为后续学习打下基础通信的基本原理

1.1信息传递编码与解码通信的核心是传递信息任何形式的通信息在传递过程中需要进行编码，将信信都涉及将信息从发送者传递到接收者息转换为特定的信号形式接收者需要解码，将接收到的信号还原信息可以是文字、声音、图像、数据等为原始信息编码和解码是通信系统的通信系统通过各种技术手段将这些信核心技术之一息转化为可传输的信号，并通过物理介质传递给接收者通信的发展历程

1.2早期通信从古代的烽火台到电报的出现，通信手段逐渐从原始的信号传递演变为基于电磁波的传输现代通信20世纪初，无线电通信的兴起，标志着现代通信的开端电话、广播、电视等技术的发展，极大地扩展了通信的范围和应用场景数字化时代计算机技术和互联网的出现，推动通信进入数字化时代，并逐步实现网络化、智能化和移动化未来展望未来通信将向着更高带宽、更低延迟、更安全、更智能的方向发展，5G、6G、量子通信等技术将引领新一轮通信革命通信系统的基本组成

1.3信源编码器发射机信源产生要传输的信息，例如语音、编码器将信源产生的信息转换为适合发射机将编码后的信号转换成电磁波文字、图像等传输的信号形式，并发射到信道中信道接收机解码器信道是传输信号的物理介质，例如无接收机接收来自信道的信号，并将其解码器将接收到的信号还原成原始信线电波、光纤、铜线等恢复成电信号息信宿信宿是信息接收者，例如人、机器等信号与系统

2.信号是通信系统的核心要素，它是信息的载体系统则是对信号进行处理、传输和接收的装置信号的分类与特性

2.1信号的定义信号是信息的载体，是随时间变化的物理量，反映了信息的特征信号的分类•按信号幅值变化的连续性分类模拟信号和数字信号•按信号变化的周期性分类周期信号和非周期信号•按信号的能量或功率分类能量信号和功率信号信号的特性•信号的幅度•信号的频率•信号的相位•信号的频谱模拟信号和数字信号

2.2模拟信号数字信号

1.

2.12模拟信号是连续变化的信号，反映了真数字信号是离散的信号，由一系列的0实世界的物理量，如声音、温度和1表示，可以方便地存储、处理和传输模拟信号与数字信号转换数字信号的优势

3.

4.34模拟信号可以通过模数转换（ADC）转数字信号具有抗噪声能力强、易于处理换为数字信号，反之亦然、便于存储和传输等优点傅里叶分析

2.3信号分解1傅里叶分析将复杂信号分解成不同频率的正弦波之和这就像将一首交响乐分解成不同乐器的声音频谱分析2傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，展示信号中不同频率成分的强度这就像看到乐谱上不同音符的音高和音量应用广泛3傅里叶分析广泛应用于通信系统，包括信号处理、滤波、调制解调等，它有助于理解信号特性和优化系统性能信道与信道编码

3.信道是通信系统中连接发送方和接收方的媒介信道编码用于提高数据传输的可靠性，减少错误信道的特性

3.1带宽衰减信道带宽是指信道能够通过的信号频率范围带宽越大，信道所信号在传输过程中会受到衰减，导致信号强度减弱信号衰减程能传输的数据速率越高度与传输距离、介质类型和频率有关噪声失真噪声是通信信道中不可避免的干扰信号信道噪声会降低信号质失真是指信号在传输过程中发生形状改变，导致信号失真失真量，影响数据传输的可靠性会影响信号的识别和处理信道编码概述

3.2数据传输线路数字信号编码数据包传输信道编码用于保护数据在传输过程中免受信道编码将数据转换为适合在通信信道中信道编码确保数据包在传输过程中完整无噪声和干扰的影响它在数据流中添加冗传输的格式它将二进制数据转换为特定误地到达目的地它提供错误检测和纠正余信息，以便接收方能够检测和纠正错误编码方案，例如曼彻斯特编码或差分曼彻机制，以提高传输的可靠性斯特编码常见编码方式

3.3海明码循环码海明码是一种常用的纠错码，能够检测和纠正一循环码是一种特殊的线性分组码，具有特殊的结位错误它通过在数据位中添加校验位来实现，构和优良的纠错能力它可以用移位寄存器和反根据校验位的组合可以判断是否出错以及错误的馈网络来实现，在通信系统中应用广泛，例如在位置，并进行纠正数据传输中使用CRC循环冗余校验来检测错误卷积码码Turbo卷积码是一种常用的纠错码，具有较高的编码效Turbo码是一种近年来发展起来的强纠错码，具有率和良好的纠错能力它将当前信息位与过去的非常接近香农限的优异性能它利用迭代解码技信息位进行卷积运算，生成冗余校验位，适用于术来实现高性能的纠错，在现代通信系统中应用信道噪声较大的情况，例如卫星通信和移动通信广泛，例如在3G和4G移动通信系统中应用调制与解调

4.调制是将数字信号转换成模拟信号的过程解调是将模拟信号转换回数字信号的过程调制和解调是通信系统中必不可少的环节，它们允许数字信号在模拟信道上传输调制的基本原理

4.1载波信号调制信号

1.

2.12载波是高频电磁波，可以有效信息信号通常是低频信号，需地传播到远距离要将信息信号加载到载波信号上调制过程调制目的

3.

4.34调制是将信息信号的特征（如调制可以将信息信号有效地传振幅、频率、相位）加载到载输到远距离波信号上的过程常见调制方式

4.2振幅调制频率调制AM FM载波信号的振幅随着调制信号的载波信号的频率随着调制信号的变化而改变AM信号易于解调变化而改变FM信号抗噪声能，但带宽较大力强，但带宽更大相位调制PM载波信号的相位随着调制信号的变化而改变PM信号带宽较小，但解调复杂解调技术

4.3恢复原始信号解调是将调制后的信号还原为原始信号的过程，是通信系统的重要组成部分逆向调制过程解调器与调制器相对应，使用相反的原理，将信号从载波中分离出来多种解调方式常见的解调方式包括包络检波、同步解调、差分相位解调等，根据调制方式选择合适的解调方式多路复用技术

5.多路复用技术是一种在一条物理信道上同时传输多路信号的技术多路复用技术可以提高信道利用率，降低传输成本时分多路复用

5.1时间片分配轮流共享12将时间分成多个时间片，每个各个用户轮流使用信道，在自时间片分配给不同的用户己的时间片内传输数据同步技术效率提升34需要同步机制确保所有用户的提高信道利用率，多个用户可时间片协调一致，避免冲突以共享同一信道频分多路复用

5.2频分多路复用广播电视光纤通信频分多路复用（FDM）是一种将多个信号广播电视是频分多路复用应用的典型示例光纤通信中，通过不同的光波长来实现频分配到不同频率范围的方法，每个广播电台或电视台都分配了独立的分多路复用，从而在一条光纤上传输多个频段信号码分多路复用

5.3原理CDMACDMA使用不同的码序列来区分不同的用户每个用户分配一个唯一的码序列，即使在同一频率和时间段内，也能区分不同的信号CDMA的核心是扩频技术，将窄带信号扩展到更宽的频谱通信网络基础

6.通信网络是连接各种通信设备的复杂系统，为数据传输提供基础架构它连接了全球各种设备，使其能够进行语音通话、数据传输和互联网访问电路交换与分组交换

6.1电路交换分组交换对比电路交换是一种传统的通信方式在分组交换将数据分成数据包，并通过电路交换适用于实时性要求高，数据通信之前，必须建立一条物理连接，网络中的不同路径传输分组交换效量稳定的通信，而分组交换适用于数用于整个通信过程电路交换效率低率高，但可能存在数据包丢失或乱序据量大，传输速度快的通信，但能保证通信质量的风险参考模型

6.2OSI物理层数据链路层网络层

1.

2.

3.123负责数据在物理介质上的传输，例在物理层的基础上，实现数据帧的负责数据包的路由选择，将数据包如电信号、光信号等可靠传输，处理数据帧的错误检测从源节点传输到目的节点和纠正传输层会话层表示层

4.

5.

6.456提供端到端的可靠数据传输服务，负责管理两个应用程序之间的对话负责数据的格式转换和加密解密，确保数据完整性和顺序，建立、管理和终止会话保证数据在不同系统之间能够正常传输应用层

7.7直接与用户交互，提供各种网络应用服务，例如电子邮件、网页浏览等协议族

6.3TCP/IP协议族概述分层结构应用层传输层TCP/IPTCP/IP协议族是互联网的核TCP/IP协议族采用分层结构提供用户应用程序与网络之负责端到端的可靠数据传输心协议集，方便管理和扩展间的接口它定义了网络设备之间如何每一层负责特定的功能，例常见协议包括HTTP、FTP、常见协议包括TCP、UDP通信如数据传输、路由、网络接SMTP、DNS口通信前沿技术近年来，通信技术发展迅速，涌现出一系列前沿技术，推动着通信产业不断创新这些技术正在改变着我们的生活方式，并为未来通信发展指明了方向软件定义无线电

7.1灵活性和可重构性成本效益软件定义无线电SDR允许无线SDR可以通过使用通用硬件平台系统通过软件重新配置，适应不来降低成本，从而减少对专用硬同频率和协议，并提供更大的灵件的需求活性快速部署应用广泛通过软件更新，SDR可以快速适SDR在各种应用中越来越受欢迎应新的标准和技术，使开发周期，包括无线通信、雷达、传感器缩短，并更快地推出新服务网络和电子战与技术

7.25G6G技术5G5G技术带来了更高的数据速率、更低的延迟和更高的连接密度，为各种应用提供了新的机遇技术6G6G预计将实现更快的速度、更低的延迟和更高的可靠性，并扩展到新的频谱和应用领域应用场景5G和6G将推动智能城市、工业物联网、自动驾驶和远程医疗等领域的创新发展量子通信

7.3量子卫星量子密钥分发量子计算机中国成功发射了世界上首颗量子科学实验利用量子纠缠原理，可以实现安全的密钥量子计算技术的突破为量子通信提供了强卫星“墨子号”分发，保障通信安全大的计算能力。