通原CH1-緒論

1、2021年8月3日星期二 通通 信信 原原 理理 蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院 M.P:M.P:86Email: Email: oror AddressAddress：School of Information Science 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-29 2. 通信發(fā)展簡(jiǎn)史和未來技術(shù)展望通信發(fā)展簡(jiǎn)史和未來技術(shù)展望 三、通信技術(shù)未來發(fā)展展望：三、通信技術(shù)未來發(fā)展展望： 1、通信的數(shù)字化進(jìn)程通信的數(shù)字化進(jìn)程：模擬通信（：模擬通信（AM/ FM/ PM）；頻分復(fù)用技術(shù)（

2、）；頻分復(fù)用技術(shù)（FDM）；）； 數(shù)字?jǐn)?shù)字 通信（如電報(bào)通信）；通信（如電報(bào)通信）； PCM的提出的提出 時(shí)分復(fù)時(shí)分復(fù) 用技術(shù)（用技術(shù)（TDM）；）； 時(shí)分多址接入技術(shù)。時(shí)分多址接入技術(shù)。 2、通信的遠(yuǎn)程和大容量化進(jìn)程通信的遠(yuǎn)程和大容量化進(jìn)程：短波通信、：短波通信、 同軸電纜通信、微波通信、光纖通信（寬帶同軸電纜通信、微波通信、光纖通信（寬帶 光纖）、衛(wèi)星通信；光纖）、衛(wèi)星通信； 3、通信的網(wǎng)絡(luò)和綜合化進(jìn)程：通信的網(wǎng)絡(luò)和綜合化進(jìn)程：公用交換電公用交換電 話網(wǎng)（話網(wǎng)（PSTN）、）、Internet網(wǎng)絡(luò)、綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)、綜合業(yè)務(wù) 數(shù)字網(wǎng)（數(shù)字網(wǎng)（ISDN）、）、B-ISDN、異步轉(zhuǎn)移模式異步轉(zhuǎn)移模

3、式 ATM 、信息高速公路、信息高速公路、NGN技術(shù)。技術(shù)。 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-30 2. 通信發(fā)展簡(jiǎn)史和未來技術(shù)展望通信發(fā)展簡(jiǎn)史和未來技術(shù)展望 4、通信的移動(dòng)化和個(gè)人化進(jìn)程通信的移動(dòng)化和個(gè)人化進(jìn)程：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)：點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 通信（通信（P-TO-P） 網(wǎng)絡(luò)化通信網(wǎng)絡(luò)化通信 移動(dòng)通信移動(dòng)通信 （GSM CDMA） 第一代移動(dòng)信系統(tǒng)（大哥大）； 第二代移動(dòng)通信系統(tǒng) （GSM）； 多媒體第三代（3G）移動(dòng)通信個(gè)人通信 第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)也在研制當(dāng)中，后4G 衛(wèi)星直播電視（DBS） 數(shù)字互動(dòng)電視（機(jī)頂 盒）數(shù)字電視是今后的主要發(fā)展趨勢(shì) 2021年8月3日星期

4、二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-31 2. 通信發(fā)展簡(jiǎn)史和未來技術(shù)展望通信發(fā)展簡(jiǎn)史和未來技術(shù)展望 尤其是個(gè)人通信系統(tǒng)尤其是個(gè)人通信系統(tǒng)(PCN)目標(biāo)的目標(biāo)的 實(shí)施要實(shí)現(xiàn)（實(shí)施要實(shí)現(xiàn)（5W）：）： 無論任何人無論任何人 (Whoever) 在任何時(shí)候在任何時(shí)候 (Whenever) 在任何地方在任何地方 (Wherever) 與另一個(gè)人與另一個(gè)人 (Whomever) 進(jìn)行任何類型進(jìn)行任何類型 (Whatever) 的通信。的通信。 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-32 2. 通信發(fā)展簡(jiǎn)史和未來技術(shù)展望通信發(fā)展簡(jiǎn)史和未來技術(shù)展望 由此總結(jié)通信

5、發(fā)展的總體趨勢(shì)是：由此總結(jié)通信發(fā)展的總體趨勢(shì)是： 1.三網(wǎng)合一：電信網(wǎng)三網(wǎng)合一：電信網(wǎng)移動(dòng)、固定電話網(wǎng)移動(dòng)、固定電話網(wǎng)、 Internet互聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、CATV有線電視網(wǎng)，（甚至有線電視網(wǎng)，（甚至 可以利用電力網(wǎng)實(shí)現(xiàn)通信）這三者互相競(jìng)爭(zhēng)，可以利用電力網(wǎng)實(shí)現(xiàn)通信）這三者互相競(jìng)爭(zhēng)， 互相逐漸融合；互相逐漸融合； 2.通信的數(shù)字化；通信的數(shù)字化； 3.通信的人性化；通信的人性化； 4.設(shè)備小型化、廉價(jià)化；設(shè)備小型化、廉價(jià)化； 5.通信高速化；通信高速化； 6.信息類型多樣化。信息類型多樣化。 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-33 通信發(fā)展現(xiàn)況舉例通信發(fā)展現(xiàn)況舉

6、例-中國(guó)大陸無線尋呼中國(guó)大陸無線尋呼 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-34 報(bào)章拾遺報(bào)章拾遺 據(jù)據(jù)2004年年12月月7日日蘭州晨報(bào)蘭州晨報(bào)報(bào)道報(bào)道： 在在2004年年12 月月6日，甘肅省日，甘肅省無線電管無線電管 理委員會(huì)理委員會(huì)通過媒體向社會(huì)各界發(fā)出公告稱，通過媒體向社會(huì)各界發(fā)出公告稱， 將收回聯(lián)通尋呼、萬(wàn)眾尋呼、公安尋呼等將收回聯(lián)通尋呼、萬(wàn)眾尋呼、公安尋呼等 9家尋呼臺(tái)的頻率，此舉標(biāo)志著蘭州的尋家尋呼臺(tái)的頻率，此舉標(biāo)志著蘭州的尋 呼臺(tái)徹底絕跡，也意味著尋呼業(yè)從此告別呼臺(tái)徹底絕跡，也意味著尋呼業(yè)從此告別 隴原大地。隴原大地。 通信技術(shù)新舊更替的速度之

7、快由此可通信技術(shù)新舊更替的速度之快由此可 見一斑。見一斑。 此前（大概此前（大概2001年前后）年前后）電報(bào)電報(bào)也已獲也已獲 此遭遇，此遭遇，“光榮退休光榮退休”了。了。 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-35 3. 通信系統(tǒng)和通信網(wǎng)的構(gòu)成通信系統(tǒng)和通信網(wǎng)的構(gòu)成 本節(jié)的主要內(nèi)容為：本節(jié)的主要內(nèi)容為： 通信系統(tǒng)的基本概念通信系統(tǒng)的基本概念 通信系統(tǒng)的一般模型及構(gòu)成通信系統(tǒng)的一般模型及構(gòu)成 模擬通信系統(tǒng)組成模型及特征模擬通信系統(tǒng)組成模型及特征 數(shù)字通信系統(tǒng)組成模型及特征數(shù)字通信系統(tǒng)組成模型及特征 通信網(wǎng)系統(tǒng)模型及構(gòu)成通信網(wǎng)系統(tǒng)模型及構(gòu)成 2021年8月3日星期二

8、-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-36 一、一、 通信系統(tǒng)的基本概念通信系統(tǒng)的基本概念 通信、信息社會(huì)；通信、信息社會(huì)； 通信網(wǎng)，信息網(wǎng)。通信網(wǎng)，信息網(wǎng)。 信息 語(yǔ)言文字圖像 人力 馬力 電話、廣播 郵政 電報(bào) Email 烽火臺(tái) 電視 多媒體 信息社會(huì) 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-37 一、一、 通信系統(tǒng)的基本概念通信系統(tǒng)的基本概念 通信：通信：具體說就是克服時(shí)空距離上的障礙，迅速而準(zhǔn)具體說就是克服時(shí)空距離上的障礙，迅速而準(zhǔn) 確地傳遞信息確地傳遞信息(消息消息)，或曰，或曰互通信息互通信息。 Communication，信息交流；信息交流

9、； Telecommunication，電信號(hào)的處理和傳輸電信號(hào)的處理和傳輸 通信系統(tǒng)：通信系統(tǒng)： 通信中所需要的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)構(gòu)成的總體。通信中所需要的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)構(gòu)成的總體。 一般指點(diǎn)到點(diǎn)通信所需要的全部設(shè)施，包含軟、硬兩個(gè)一般指點(diǎn)到點(diǎn)通信所需要的全部設(shè)施，包含軟、硬兩個(gè) 方面。方面。 通信網(wǎng)通信網(wǎng) ： 指由許多通信系統(tǒng)組成的多點(diǎn)之間能夠相互通信的全指由許多通信系統(tǒng)組成的多點(diǎn)之間能夠相互通信的全 部設(shè)施。譬如部設(shè)施。譬如 移動(dòng)通信網(wǎng)：移動(dòng)通信網(wǎng)：m個(gè)站點(diǎn)個(gè)站點(diǎn), 每個(gè)站點(diǎn)每個(gè)站點(diǎn)n個(gè)用個(gè)用 戶。戶。 傳輸傳輸、復(fù)用復(fù)用、交換交換、網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成了現(xiàn)代通信的四大技構(gòu)成了現(xiàn)代通

10、信的四大技 術(shù)術(shù) ，通信原理一般只涉及，通信原理一般只涉及傳輸傳輸、復(fù)用復(fù)用技術(shù)部分。技術(shù)部分。 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-38 一、一、 通信系統(tǒng)的基本概念通信系統(tǒng)的基本概念 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)：模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)： 1、模擬信號(hào)：、模擬信號(hào)：幅度值連續(xù)幅度值連續(xù)（時(shí)間可連續(xù)也可以不連續(xù)（時(shí)間可連續(xù)也可以不連續(xù) ) 2、數(shù)字信號(hào)：、數(shù)字信號(hào)：有限個(gè)幅度值有限個(gè)幅度值（時(shí)間可連續(xù)也可離散（時(shí)間可連續(xù)也可離散 ) 基帶信號(hào)與頻帶（已調(diào)）信號(hào)基帶信號(hào)與頻帶（已調(diào)）信號(hào) 1、基帶信號(hào)：一般指未調(diào)制過的信號(hào)，其能量主要集中、基帶信號(hào)：一般指未調(diào)制過的信號(hào)，其

11、能量主要集中 在零頻率附近在零頻率附近 2、頻帶信號(hào)：一般指經(jīng)過調(diào)制以后的信號(hào)，其能量主、頻帶信號(hào)：一般指經(jīng)過調(diào)制以后的信號(hào)，其能量主 要集中在某一較高載波頻率附近要集中在某一較高載波頻率附近 則經(jīng)組合后有四種形式的信號(hào)則經(jīng)組合后有四種形式的信號(hào) 模擬基帶信號(hào)模擬基帶信號(hào) 模擬頻帶信號(hào)模擬頻帶信號(hào) 數(shù)字基帶信號(hào)數(shù)字基帶信號(hào) 數(shù)字頻帶信號(hào)數(shù)字頻帶信號(hào) 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-39 模擬基帶信號(hào)模擬基帶信號(hào)的瞬時(shí)值狀態(tài)連續(xù)無限，的瞬時(shí)值狀態(tài)連續(xù)無限， 如正弦信號(hào)如正弦信號(hào)語(yǔ)音信號(hào)語(yǔ)音信號(hào)視頻圖像信號(hào)等。視頻圖像信號(hào)等。 模擬頻帶信號(hào)模擬頻帶信號(hào)的參數(shù)的

12、參數(shù)A（幅度）、（幅度）、F（頻（頻 率）、率）、P（相位）狀態(tài)數(shù)無限的信號(hào)形式。（相位）狀態(tài)數(shù)無限的信號(hào)形式。 數(shù)字基帶信號(hào)數(shù)字基帶信號(hào)的瞬時(shí)值狀態(tài)數(shù)有限。如的瞬時(shí)值狀態(tài)數(shù)有限。如 計(jì)算機(jī)、電報(bào)機(jī)等設(shè)備輸出的信號(hào)。計(jì)算機(jī)、電報(bào)機(jī)等設(shè)備輸出的信號(hào)。 數(shù)字頻帶信號(hào)數(shù)字頻帶信號(hào)的參數(shù)的參數(shù)A.F.P狀態(tài)數(shù)有限。狀態(tài)數(shù)有限。 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-40 模擬信號(hào)的波形示意圖模擬信號(hào)的波形示意圖 O f (t) t (a) f (nT ) t PAM信號(hào) (b) O (b)時(shí)間離散的模擬信號(hào)（抽樣信號(hào)） (a) 時(shí)間連續(xù)的模擬信號(hào)； 2021年8月3日星

13、期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-41 數(shù)字信號(hào)的波形示意圖數(shù)字信號(hào)的波形示意圖 100110111001 O f (nT ) t 00111001 數(shù)字信 息 PSK 波形 (a) (b) (a) 二進(jìn)制波形 (b) 2PSK波形 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-42 一、一、 通信系統(tǒng)的基本概念通信系統(tǒng)的基本概念 模擬通信與數(shù)字通信模擬通信與數(shù)字通信 1、模擬通信與模擬通信系統(tǒng)模擬通信與模擬通信系統(tǒng) 信道中傳輸?shù)氖切诺乐袀鬏數(shù)氖悄M信號(hào)模擬信號(hào)（特征為幅度（特征為幅度 連續(xù)，時(shí)間可連續(xù)也可離散）時(shí)則稱為連續(xù)，時(shí)間可連續(xù)也可離散）時(shí)則稱為

14、 模擬通信模擬通信?？梢詷?gòu)成點(diǎn)?？梢詷?gòu)成點(diǎn)點(diǎn)單路通信系點(diǎn)單路通信系 統(tǒng)、點(diǎn)統(tǒng)、點(diǎn)點(diǎn)多路通信系統(tǒng)（基于點(diǎn)多路通信系統(tǒng)（基于FDM） 、 通信網(wǎng)（通信網(wǎng)（m個(gè)站點(diǎn)個(gè)站點(diǎn), 每個(gè)站點(diǎn)每個(gè)站點(diǎn)n個(gè)用戶）。個(gè)用戶）。 由此構(gòu)成的利用模擬信號(hào)傳遞消息的通由此構(gòu)成的利用模擬信號(hào)傳遞消息的通 信系統(tǒng)則稱為信系統(tǒng)則稱為模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)。 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-43 一、一、 通信系統(tǒng)的基本概念通信系統(tǒng)的基本概念 2、數(shù)字通信與數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信與數(shù)字通信系統(tǒng) 如若信道中傳輸?shù)氖侨缛粜诺乐袀鬏數(shù)氖菙?shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)（一般特（一般特 征為幅度離散，一般時(shí)間也離

15、散征為幅度離散，一般時(shí)間也離散 ）時(shí)則）時(shí)則 稱為稱為數(shù)字通信。數(shù)字通信。在此基礎(chǔ)上利用數(shù)字信在此基礎(chǔ)上利用數(shù)字信 號(hào)傳遞消息的通信系統(tǒng)號(hào)傳遞消息的通信系統(tǒng) 則稱為則稱為數(shù)字通信數(shù)字通信 系統(tǒng)系統(tǒng)。 3、通信網(wǎng)通信網(wǎng) 利用交換設(shè)備將多個(gè)通信系統(tǒng)連接起來利用交換設(shè)備將多個(gè)通信系統(tǒng)連接起來 就形成了就形成了通信網(wǎng)。通信網(wǎng)。 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-44 二、通信系統(tǒng)的一般模型及構(gòu)成二、通信系統(tǒng)的一般模型及構(gòu)成 通信系統(tǒng)的一般模型及構(gòu)成通信系統(tǒng)的一般模型及構(gòu)成 發(fā) 送 端 接 收 端 信 源 發(fā) 送 設(shè) 備 信道 (傳輸設(shè)備) 信 宿 接 收 設(shè) 備 噪

16、聲源 圖1.1 通信系統(tǒng)的一般模型 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-45 二、通信系統(tǒng)的一般模型及構(gòu)成二、通信系統(tǒng)的一般模型及構(gòu)成 信源信源：發(fā)出消息的源。：發(fā)出消息的源。 連續(xù)信源連續(xù)信源-模擬信號(hào)；模擬信號(hào)； 離散信源離散信源-符號(hào)序列，數(shù)字信號(hào)符號(hào)序列，數(shù)字信號(hào) 發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備：將消息轉(zhuǎn)換為適于在信道中傳輸：將消息轉(zhuǎn)換為適于在信道中傳輸 的信號(hào)，通過變換、編碼或調(diào)制手段實(shí)現(xiàn)的信號(hào)，通過變換、編碼或調(diào)制手段實(shí)現(xiàn) 信道信道（也叫（也叫傳輸媒介傳輸媒介，會(huì)引入，會(huì)引入噪聲源噪聲源）：信）：信 號(hào)傳輸?shù)耐ǖ?，可以是有線信道也可以是無線號(hào)傳輸?shù)耐ǖ溃梢允怯?/p>

17、線信道也可以是無線 信道，如電纜、光纜、自由空間等。信道，如電纜、光纜、自由空間等。 接收設(shè)備接收設(shè)備：作用與發(fā)送設(shè)備相反，完成反變：作用與發(fā)送設(shè)備相反，完成反變 換、解碼或解調(diào)任務(wù)，以將信號(hào)轉(zhuǎn)換為消息換、解碼或解調(diào)任務(wù)，以將信號(hào)轉(zhuǎn)換為消息 。 信宿信宿：消息的接收者。：消息的接收者。 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-46 通信系統(tǒng)示意圖通信系統(tǒng)示意圖 -以蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)為例以蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)為例 基站 BTS 移動(dòng)交換機(jī) MSC 基站控制器 BSC 數(shù)據(jù)庫(kù) VLR/HLR 網(wǎng)絡(luò)管理 公共電話網(wǎng) PSTN 基站控制器 BSC 基站 BTS 基站 BTS

18、基站 BTS 手持機(jī) HS MS 移動(dòng)臺(tái) MS 移動(dòng)臺(tái) 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-47 三、模擬通信系統(tǒng)組成模型及特征三、模擬通信系統(tǒng)組成模型及特征 圖1.2 模擬通信系統(tǒng)組成模型 發(fā)送端 接收端 信源 調(diào)制器 信道 (傳輸設(shè)備) 信宿 解調(diào)器 噪聲源 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-48 三、模擬通信系統(tǒng)組成模型及特征三、模擬通信系統(tǒng)組成模型及特征 （一）基本概念：（一）基本概念： （1）基帶信號(hào)基帶信號(hào)(調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào)):沒有經(jīng)過調(diào)沒有經(jīng)過調(diào) 制的原始信號(hào)，如音頻信號(hào)制的原始信號(hào)，如音頻信號(hào) （2）基帶傳輸

19、基帶傳輸:基帶信號(hào)直接通過基帶基帶信號(hào)直接通過基帶 信道傳輸信道傳輸 （3）調(diào)制調(diào)制:將信號(hào)從低頻端搬移到高頻將信號(hào)從低頻端搬移到高頻 端的過程。端的過程。 （4）解調(diào)解調(diào):將信號(hào)從高頻端搬移到低頻將信號(hào)從高頻端搬移到低頻 端的過程。端的過程。 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-49 三、模擬通信系統(tǒng)組成模型及特征三、模擬通信系統(tǒng)組成模型及特征 （二）（二） 需要研究的問題需要研究的問題 （1）基帶信號(hào)的特性）基帶信號(hào)的特性 （2）調(diào)制原理）調(diào)制原理 （3）解調(diào)原理）解調(diào)原理 （4）已調(diào)信號(hào)的特性）已調(diào)信號(hào)的特性 （5）在有噪聲的情況下系統(tǒng)的性能。）在有噪聲

20、的情況下系統(tǒng)的性能。 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-50 三、模擬通信系統(tǒng)組成模型及特征三、模擬通信系統(tǒng)組成模型及特征 （三）模擬通信的主要特點(diǎn)（三）模擬通信的主要特點(diǎn) （1） 抗干擾能力比較差抗干擾能力比較差 （2） 不易于實(shí)現(xiàn)保密通信不易于實(shí)現(xiàn)保密通信 （3） 設(shè)備不易于大規(guī)模集成設(shè)備不易于大規(guī)模集成 （4） 不適應(yīng)飛速發(fā)展的計(jì)算機(jī)通信不適應(yīng)飛速發(fā)展的計(jì)算機(jī)通信 的要求的要求 （5） 設(shè)備簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)。設(shè)備簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)。 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-51 四、數(shù)字通信系統(tǒng)組成模型及特征四、數(shù)字通信系統(tǒng)組成

21、模型及特征 圖1.3 數(shù)字通信系統(tǒng)模型 發(fā)送端 接收端 信源 調(diào)制 信道 信宿 解調(diào) 噪聲源 信源 編碼 信道 編碼 信道 解碼 信源 解碼 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-52 四、數(shù)字通信系統(tǒng)組成模型及特征四、數(shù)字通信系統(tǒng)組成模型及特征 （一）基本概念（一）基本概念: 1、編碼編碼：泛指把信源輸出變換到適合信：泛指把信源輸出變換到適合信 道傳送的信號(hào)所需的設(shè)備。編碼詳細(xì)可道傳送的信號(hào)所需的設(shè)備。編碼詳細(xì)可 分為：分為：信源編碼信源編碼、信道編碼信道編碼。 2、譯碼譯碼：就是編碼的反變換所需的設(shè)備。：就是編碼的反變換所需的設(shè)備。 譯碼詳細(xì)可分為：譯碼詳細(xì)

22、可分為：信源解碼信源解碼、信道解碼信道解碼。 此外為實(shí)現(xiàn)信息的保密通信，還應(yīng)有此外為實(shí)現(xiàn)信息的保密通信，還應(yīng)有加加 密密、解密解密處理。處理。 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-53 四、數(shù)字通信系統(tǒng)組成模型及特征四、數(shù)字通信系統(tǒng)組成模型及特征 （二）需要研究的問題（二）需要研究的問題 1、 數(shù)字基帶信號(hào)的特性（數(shù)字基帶信號(hào)的特性（A/D變換）；變換）； 2、 數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理；數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理； 3、 已調(diào)信號(hào)的特性；已調(diào)信號(hào)的特性； 4、 數(shù)字通信系統(tǒng)的抗干擾性能；數(shù)字通信系統(tǒng)的抗干擾性能； 5、 信道編碼、譯碼（差錯(cuò)控制方式）；信道編碼、譯碼（差錯(cuò)

23、控制方式）； 6、 加密、解密；加密、解密； 7、 同步。同步。 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-54 四、數(shù)字通信系統(tǒng)組成模型及特征四、數(shù)字通信系統(tǒng)組成模型及特征 （三）數(shù)字通信系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：（三）數(shù)字通信系統(tǒng)的主要特點(diǎn)： 1、抗干擾能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng) *數(shù)字信號(hào)可多次再生，再生后無失真數(shù)字信號(hào)可多次再生，再生后無失真 現(xiàn)象（即現(xiàn)象（即噪聲不累積噪聲不累積） *自動(dòng)檢錯(cuò)、糾錯(cuò)自動(dòng)檢錯(cuò)、糾錯(cuò) 2、具有良好的靈活性和通用性、具有良好的靈活性和通用性 3、便于加密、便于加密 4、數(shù)字通信設(shè)備易于大規(guī)模集成、數(shù)字通信設(shè)備易于大規(guī)模集成 2021年8月3日星期

24、二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-55 模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)Vs.數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng) 與模擬通信系統(tǒng)相比，數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)越性與模擬通信系統(tǒng)相比，數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)越性： （1） 抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng) （2） 便于進(jìn)行各種數(shù)字信號(hào)處理便于進(jìn)行各種數(shù)字信號(hào)處理 （3） 易于實(shí)現(xiàn)集成化和小型化易于實(shí)現(xiàn)集成化和小型化 （4）經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)于模擬）經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)于模擬(載波載波)通信通信 （5）傳輸與交換很容易結(jié)合起來）傳輸與交換很容易結(jié)合起來綜合業(yè)務(wù)綜合業(yè)務(wù) （6）便于實(shí)現(xiàn)時(shí)分多路復(fù)用）便于實(shí)現(xiàn)時(shí)分多路復(fù)用 數(shù)字通信系統(tǒng)的缺點(diǎn)數(shù)字通信系統(tǒng)的缺點(diǎn)： （1） 占用較寬頻帶，資源利用率較

25、低占用較寬頻帶，資源利用率較低 （2） 對(duì)信號(hào)同步要求嚴(yán)格對(duì)信號(hào)同步要求嚴(yán)格 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-56 五、通信網(wǎng)系統(tǒng)模型及構(gòu)成五、通信網(wǎng)系統(tǒng)模型及構(gòu)成 T 通信網(wǎng)的構(gòu)成：通信網(wǎng)的構(gòu)成： 1）終端設(shè)備終端設(shè)備：電話、：電話、 監(jiān)視器（攝像頭）、監(jiān)視器（攝像頭）、 顯示器等顯示器等 2）傳輸設(shè)備傳輸設(shè)備：電纜、：電纜、 光纜、微波、衛(wèi)星等光纜、微波、衛(wèi)星等 3）交換設(shè)備交換設(shè)備：程控交：程控交 換、換、ATM交換、光交交換、光交 換等設(shè)備換等設(shè)備 4）協(xié)議和準(zhǔn)則：協(xié)議和準(zhǔn)則： 電話信令（電話信令（No.7信信 令令）、數(shù)據(jù)網(wǎng)協(xié)議等）、數(shù)據(jù)網(wǎng)協(xié)議等

26、 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-57 五、通信網(wǎng)系統(tǒng)模型及構(gòu)成五、通信網(wǎng)系統(tǒng)模型及構(gòu)成 電路交換網(wǎng)電路交換網(wǎng)：需要呼叫等指令將兩個(gè)用戶間的：需要呼叫等指令將兩個(gè)用戶間的 電路接通后，電路歸他們使用直到通信結(jié)束，電路接通后，電路歸他們使用直到通信結(jié)束， 這種方式要求實(shí)時(shí)性強(qiáng)，一般占時(shí)比較長(zhǎng)，經(jīng)這種方式要求實(shí)時(shí)性強(qiáng)，一般占時(shí)比較長(zhǎng)，經(jīng) 歷了歷了空分交換機(jī)空分交換機(jī)以及以及程控交換機(jī)程控交換機(jī)階段。階段。 信息交換網(wǎng)信息交換網(wǎng)：這是以：這是以信息包信息包進(jìn)行交換的的信息進(jìn)行交換的的信息 交換。一般是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)采用這種存儲(chǔ)交換。一般是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)采用這

27、種存儲(chǔ) 轉(zhuǎn)發(fā)方式。經(jīng)歷了分組交換網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字轉(zhuǎn)發(fā)方式。經(jīng)歷了分組交換網(wǎng)、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字 網(wǎng)（網(wǎng)（ISDN）、同步轉(zhuǎn)移模式（）、同步轉(zhuǎn)移模式（ STM ）、異）、異 步轉(zhuǎn)移模式（步轉(zhuǎn)移模式（ATM）快速分組交換網(wǎng)、高速互）快速分組交換網(wǎng)、高速互 聯(lián)網(wǎng)。目前逐漸由聯(lián)網(wǎng)。目前逐漸由IPV4向向IPV6過渡，網(wǎng)絡(luò)過渡，網(wǎng)絡(luò) （Net）將會(huì)演變?yōu)榫W(wǎng)格（）將會(huì)演變?yōu)榫W(wǎng)格（Grid）。）。 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-58 五、通信網(wǎng)系統(tǒng)模型及構(gòu)成五、通信網(wǎng)系統(tǒng)模型及構(gòu)成 信源/ 收信者 傳輸系統(tǒng) 交換 系統(tǒng) 傳輸系統(tǒng) 信源/ 收信者 電路 分組 ATM 供電 縱

28、橫 一個(gè)完整的通信網(wǎng)系統(tǒng)示意圖 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-59 4. 通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)的分類 本節(jié)的主要內(nèi)容為：本節(jié)的主要內(nèi)容為： 按消息物理特征分類按消息物理特征分類 按調(diào)制方式分類按調(diào)制方式分類 按傳輸信號(hào)的特征分類按傳輸信號(hào)的特征分類 按通信工作波段分類按通信工作波段分類 按信號(hào)傳輸媒質(zhì)分類按信號(hào)傳輸媒質(zhì)分類 按傳送信號(hào)的復(fù)用方式分類按傳送信號(hào)的復(fù)用方式分類 按通信方式分類按通信方式分類 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-60 4. 通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)的分類 1. 按消息的物理特征分類按消息的物理特

29、征分類 電報(bào)電報(bào)/電話電話/數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)/圖像等圖像等 2.按調(diào)制的方式分類按調(diào)制的方式分類 基帶傳輸基帶傳輸和和載波傳輸載波傳輸（調(diào)制傳輸）（調(diào)制傳輸） 調(diào)制方式（不同的載波）：連續(xù)波和脈沖波調(diào)制方式（不同的載波）：連續(xù)波和脈沖波 調(diào)制信號(hào)：模擬和數(shù)字信號(hào)調(diào)制信號(hào)：模擬和數(shù)字信號(hào) 信號(hào)為什么要經(jīng)調(diào)制后傳送？信號(hào)為什么要經(jīng)調(diào)制后傳送？ （目的有三：便于發(fā)送（目的有三：便于發(fā)送/抗干擾抗干擾/利用頻帶）利用頻帶） 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-61 關(guān)于關(guān)于調(diào)制調(diào)制：具體說來調(diào)制傳輸是將信號(hào)變換后具體說來調(diào)制傳輸是將信號(hào)變換后 傳輸。傳輸。 將消息變換為便于傳

30、送的信號(hào)形式將消息變換為便于傳送的信號(hào)形式 例例: 天線長(zhǎng)度天線長(zhǎng)度工作波長(zhǎng)工作波長(zhǎng)/4 (=c/f) （據(jù)（據(jù) 電磁輻射場(chǎng)理論分析結(jié)果，則天線的輻射功電磁輻射場(chǎng)理論分析結(jié)果，則天線的輻射功 率正比于頻率的率正比于頻率的4次方）次方） 可實(shí)現(xiàn)頻分多路復(fù)用（可實(shí)現(xiàn)頻分多路復(fù)用（提高頻帶利用率提高頻帶利用率） 可改善通信系統(tǒng)的性能（可改善通信系統(tǒng)的性能（提高抗干擾能力提高抗干擾能力） 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-62 4. 通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)的分類 關(guān)于關(guān)于連續(xù)波（連續(xù)波（CW）和和脈沖波（脈沖波（PW）調(diào)制：調(diào)制： 連續(xù)波 脈沖調(diào)制 ASK，F(xiàn)SK，

31、PSK，QAM 線性 AM，SSB，VSB 非線性 FM，PM 模擬 數(shù)字 模擬 數(shù)字 PAM，PPM，PWM PCM，ADPCM，CVSD，M 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-63 4. 通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)的分類 常用調(diào)制方式及用途常用調(diào)制方式及用途(連續(xù)波調(diào)制) 模擬線性調(diào)制 常規(guī)雙邊帶調(diào)幅常規(guī)雙邊帶調(diào)幅AM 廣播 抑制載波常規(guī)雙邊帶調(diào)幅抑制載波常規(guī)雙邊帶調(diào)幅DSB 立體聲廣播 單邊帶調(diào)幅單邊帶調(diào)幅SSB 載波通信、無線電臺(tái)、數(shù)傳 殘留邊帶調(diào)幅殘留邊帶調(diào)幅VSB 電視廣播、數(shù)傳、傳真 模擬非線性調(diào)制 頻率調(diào)制頻率調(diào)制FM 微波中繼、衛(wèi)星通信、廣播

32、相位調(diào)制相位調(diào)制PM 中間調(diào)制方式 數(shù)字調(diào)制 幅度鍵控幅度鍵控ASK 數(shù)據(jù)傳輸 頻率鍵控頻率鍵控FSK 數(shù)據(jù)傳輸 相位鍵控相位鍵控PSK,DPSK,QPSK等等 數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)字微波、空間通信 其他數(shù)字調(diào)制其他數(shù)字調(diào)制QAM，MSK等等 數(shù)字微波、空間通信 （有效利用頻率資源）（有效利用頻率資源） 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-64 4. 通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)的分類 常用調(diào)制方式及用途（常用調(diào)制方式及用途（脈沖調(diào)制） 脈沖模擬調(diào)制 脈幅調(diào)制脈幅調(diào)制PAM中間調(diào)制方式、遙測(cè) 脈寬調(diào)制脈寬調(diào)制PDM（PWM） 中間調(diào)制方式 脈位調(diào)制脈位調(diào)制PPM遙測(cè)、光纖傳

33、輸 脈沖數(shù)字調(diào)制 脈碼調(diào)制脈碼調(diào)制PCM市話、衛(wèi)星、空間通信 增量調(diào)制增量調(diào)制DM，CVSD，DVSD等等 軍用、民用電話 差分脈碼調(diào)制差分脈碼調(diào)制DPCM電視電話、圖象編碼 其他語(yǔ)音編碼方式其他語(yǔ)音編碼方式ADPCM，APC，LPC等等 中、低速數(shù)字電話 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-65 4. 通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)的分類 3.按傳輸信號(hào)的特征分類按傳輸信號(hào)的特征分類 收端有效恢復(fù)收端有效恢復(fù)消息與信號(hào)單一對(duì)應(yīng)消息與信號(hào)單一對(duì)應(yīng) 模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)：參量取值無限：參量取值無限 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)：參量取值有限：參量取值有限 數(shù)字系統(tǒng)有著顯

34、著的優(yōu)越性。數(shù)字系統(tǒng)有著顯著的優(yōu)越性。 整個(gè)通信系統(tǒng)整個(gè)通信系統(tǒng)數(shù)字化數(shù)字化 模擬信源模擬信源數(shù)字化數(shù)字化數(shù)字系統(tǒng)數(shù)字系統(tǒng) 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-66 4. 通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)的分類 4、按通信工作波段分類、按通信工作波段分類 按通信設(shè)備的工作頻率不同可分為按通信設(shè)備的工作頻率不同可分為長(zhǎng)波通長(zhǎng)波通 信信、 中波通信中波通信、 短波通信短波通信、 遠(yuǎn)紅外線通信、遠(yuǎn)紅外線通信、 可見光通信可見光通信等。下表列出了通信使用的頻段、等。下表列出了通信使用的頻段、 常用的傳輸媒質(zhì)及主要用途。常用的傳輸媒質(zhì)及主要用途。 長(zhǎng)波（長(zhǎng)波（音頻音頻）：）：頻率

35、為300kHz以下 中波：中波：頻率為300kHz3MHz 短波：短波：頻率為330MHz 超短波（超短波（微波微波）：）：頻率為30300MHz 光波（光波（紅外線紅外線）：）：頻率為300MHz 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-67 4. 通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)的分類 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-68 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-69 4. 通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)的分類 5. 按傳輸介質(zhì)進(jìn)行分類按傳輸介質(zhì)進(jìn)行分類 有線有線：普通電纜：普通電纜(15類類)/同軸同軸/光纜

36、光纜 無線無線：電磁波：電磁波/微波微波/衛(wèi)星衛(wèi)星 常用傳輸介質(zhì)列表附后。常用傳輸介質(zhì)列表附后。 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-70 附表附表 通信波段與常用傳輸媒質(zhì)通信波段與常用傳輸媒質(zhì) 頻率范圍頻率范圍 波長(zhǎng)波長(zhǎng) 符號(hào)符號(hào) 傳輸媒質(zhì)傳輸媒質(zhì) 用途用途 3 Hz30 kHz 104108 m 甚低頻甚低頻VLF 有線線對(duì)長(zhǎng)波有線線對(duì)長(zhǎng)波 無線電無線電 音頻、電話、數(shù)據(jù)音頻、電話、數(shù)據(jù) 終端長(zhǎng)距離導(dǎo)航、終端長(zhǎng)距離導(dǎo)航、 時(shí)標(biāo)時(shí)標(biāo) 30300 kHz 103104 m 低頻低頻LF 有線線對(duì)長(zhǎng)波有線線對(duì)長(zhǎng)波 無線電無線電 導(dǎo)航、導(dǎo)航、 信標(biāo)、信標(biāo)、 電電

37、力線通信力線通信 300 kHz3 MHz 102103 m 中頻中頻MF 同軸電纜短波同軸電纜短波 無線電無線電 調(diào)幅廣播、移動(dòng)陸調(diào)幅廣播、移動(dòng)陸 地通信、業(yè)余無線地通信、業(yè)余無線 電電 330 MHz 10102 m 高頻高頻HF 同軸電纜短波同軸電纜短波 無線電無線電 移動(dòng)無線電話、移動(dòng)無線電話、 短波廣播定點(diǎn)軍用短波廣播定點(diǎn)軍用 通信、通信、 業(yè)余無線業(yè)余無線 電電 30300 MHz 110 m 甚高頻甚高頻 VHF 同軸電纜米波同軸電纜米波 無線電無線電 電視、電視、 調(diào)頻廣播、調(diào)頻廣播、 空中管制、空中管制、 車輛、車輛、 通信、通信、 導(dǎo)航導(dǎo)航 2021年8月3日星期二-蘭州大

38、學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-71 續(xù)表（續(xù)表（2） 頻率范圍頻率范圍 波長(zhǎng)波長(zhǎng) 符號(hào)符號(hào) 傳輸媒質(zhì)傳輸媒質(zhì) 用途用途 300 MHz3 GHz 10100 cm 特高頻特高頻 UHF 波導(dǎo)波導(dǎo) 分米波無分米波無 線電線電 微波接力、微波接力、 衛(wèi)星衛(wèi)星 和空間通信、和空間通信、 雷雷 達(dá)達(dá) 330 GHz 110 cm 超高頻超高頻 SHF 波導(dǎo)波導(dǎo) 厘米波無厘米波無 線電線電 微波接力、微波接力、 衛(wèi)星衛(wèi)星 和空間通信、和空間通信、 雷雷 達(dá)達(dá) 30300 GHz 110 mm 極高頻極高頻 EHF 波導(dǎo)波導(dǎo) 毫米波無毫米波無 線電線電 雷達(dá)、雷達(dá)、 微波接力、微波接力、 射電天文

39、學(xué)射電天文學(xué) 107108G Hz 3nm30nm 紫外紫外 可見光可見光 紅外紅外 光纖光纖 激光空間激光空間 傳播傳播 光通信光通信 無線數(shù)據(jù)傳輸中最常用的頻率如下：無線數(shù)據(jù)傳輸中最常用的頻率如下： 無線電無線電10kHz1GHz；微波；微波1GHz500GHz；紅外線；紅外線500GHz1THz 附表附表 通信波段與常用傳輸媒質(zhì)通信波段與常用傳輸媒質(zhì) 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-72 4. 通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)的分類 常用傳輸媒介 頻率范圍頻率范圍 波長(zhǎng)波長(zhǎng)符號(hào)符號(hào) 傳輸媒介傳輸媒介 3Hz30kHz 108104米VLF 有線線對(duì)、長(zhǎng)波無線電

40、 30kHz300kHz 104103米LF 有線線對(duì)、長(zhǎng)波無線電 300kHz3MHz 103102米 MF 同軸電纜、中波無線電 3MHz30MHz 10210米 HF 同軸電纜、短波無線電 30MHz300MHz 101米 VHF 同軸電纜、米波無線電 300MHz3GHz 10010厘米 UHF 波導(dǎo)、分米波無線電 3GHz30GHz 101厘米 SHF 波導(dǎo)、厘米波無線電 30GHz300GHz 101毫米 EHF 波導(dǎo)、毫米波無線電 105107GHz 310-4 紫外光 光纖、 310-6 可見光/激光空間傳播/紅外光 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通

41、信工程系-73 4. 通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)的分類 6. 按傳輸信號(hào)的復(fù)用方式分類按傳輸信號(hào)的復(fù)用方式分類 頻分復(fù)用頻分復(fù)用 FDM/FDMA：用頻譜搬用頻譜搬 移的方法使不同信號(hào)占據(jù)不同的頻率范移的方法使不同信號(hào)占據(jù)不同的頻率范 圍；圍； 時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用 TDM/TDMA：用抽樣或用抽樣或 脈沖調(diào)制方法使各路不同信號(hào)占用不同脈沖調(diào)制方法使各路不同信號(hào)占用不同 的時(shí)間區(qū)間；的時(shí)間區(qū)間； 碼分復(fù)用碼分復(fù)用 CDM/CDMA：用一組包用一組包 含互相正交的碼字的碼組攜帶多路信號(hào)。含互相正交的碼字的碼組攜帶多路信號(hào)。 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-74 波分

42、復(fù)用波分復(fù)用 WDM/WDMA：用一組包用一組包 含不同波長(zhǎng)的光載波來攜帶多路傳輸信含不同波長(zhǎng)的光載波來攜帶多路傳輸信 號(hào)。號(hào)。(DWDM密集波分復(fù)用技術(shù)密集波分復(fù)用技術(shù)) 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-75 4. 通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)的分類 7. 按通信方式分類按通信方式分類 對(duì)于點(diǎn)與點(diǎn)之間的通信，按消息傳送的對(duì)于點(diǎn)與點(diǎn)之間的通信，按消息傳送的 方向與時(shí)間關(guān)系，通信方式可分為方向與時(shí)間關(guān)系，通信方式可分為單工單工 通信通信、半雙工通信半雙工通信及及全雙工通信全雙工通信。 在數(shù)字通信中，按照數(shù)字信號(hào)碼元排列在數(shù)字通信中，按照數(shù)字信號(hào)碼元排列 方法不同，

43、有方法不同，有串行傳輸串行傳輸與與并行傳輸并行傳輸之分。之分。 實(shí)際的通信系統(tǒng)按信道的占用方式分為實(shí)際的通信系統(tǒng)按信道的占用方式分為 專線專線和和通信網(wǎng)通信網(wǎng)兩類。兩類。 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-76 4. 通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)的分類 單工通信單工通信 所謂所謂單工通信單工通信，是指消息只能單方向，是指消息只能單方向 傳輸?shù)墓ぷ鞣绞?。如廣播、電視、遙控傳輸?shù)墓ぷ鞣绞健Ｈ鐝V播、電視、遙控 等。等。 發(fā)端 收端 信道 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-77 4. 通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)的分類 半雙工通信半雙工通信

44、所謂所謂半雙工通信半雙工通信，是指通信雙向都能收發(fā)消，是指通信雙向都能收發(fā)消 息，但不能同時(shí)進(jìn)行收發(fā)的工作方式。如使用息，但不能同時(shí)進(jìn)行收發(fā)的工作方式。如使用 同一載頻工作的無線電對(duì)講機(jī)。同一載頻工作的無線電對(duì)講機(jī)。 發(fā)端 收端 信道 發(fā)端 收端 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-78 4. 通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)的分類 全雙工通信全雙工通信 所謂所謂全雙工通信全雙工通信，是指通信雙向可同，是指通信雙向可同 時(shí)進(jìn)行收發(fā)消息的工作方式。如普通電時(shí)進(jìn)行收發(fā)消息的工作方式。如普通電 話。話。 發(fā)端 收端 信道 發(fā)端 收端 信道 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信

45、息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-79 4. 通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)的分類 串行傳輸串行傳輸 所謂所謂串行傳輸串行傳輸，是將數(shù)字信號(hào)碼元序列按，是將數(shù)字信號(hào)碼元序列按 時(shí)間順序一個(gè)接一個(gè)地在信道中傳輸。這種方時(shí)間順序一個(gè)接一個(gè)地在信道中傳輸。這種方 式只需占用一條通路。一般的遠(yuǎn)距離數(shù)字通信式只需占用一條通路。一般的遠(yuǎn)距離數(shù)字通信 大都采用串行傳輸方式。大都采用串行傳輸方式。 發(fā)送設(shè)備 接收設(shè)備 1 0 1 0 0 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-80 4. 通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)的分類 并行傳輸并行傳輸 如果將數(shù)字信號(hào)碼元序列分割成兩路或兩如果將數(shù)字信號(hào)碼

46、元序列分割成兩路或兩 路以上同時(shí)在多個(gè)信道中傳輸，則稱為路以上同時(shí)在多個(gè)信道中傳輸，則稱為并行傳并行傳 輸輸。一般在計(jì)算機(jī)內(nèi)部或近距離數(shù)字通信中采。一般在計(jì)算機(jī)內(nèi)部或近距離數(shù)字通信中采 用。如打印機(jī)連接線。用。如打印機(jī)連接線。 發(fā)送設(shè)備 接收設(shè)備 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-81 4. 通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)的分類 信道占用方式不同：專線和通信網(wǎng)信道占用方式不同：專線和通信網(wǎng) 專門為兩點(diǎn)之間設(shè)立傳輸線的通信，稱專門為兩點(diǎn)之間設(shè)立傳輸線的通信，稱 之為之為專線通信專線通信，有時(shí)簡(jiǎn)稱為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，有時(shí)簡(jiǎn)稱為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信 （P-to-P）。）。 多點(diǎn)間的通信屬

47、于多點(diǎn)間的通信屬于網(wǎng)通信網(wǎng)通信。網(wǎng)通信的基。網(wǎng)通信的基 礎(chǔ)仍是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。礎(chǔ)仍是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。 在通信網(wǎng)中可通過設(shè)置專用通信信道的在通信網(wǎng)中可通過設(shè)置專用通信信道的 方式實(shí)現(xiàn)專線通信。方式實(shí)現(xiàn)專線通信。 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-82 5. 通信系統(tǒng)的性能度量通信系統(tǒng)的性能度量 本節(jié)的主要內(nèi)容為：本節(jié)的主要內(nèi)容為： 通信系統(tǒng)質(zhì)量的主要性能指標(biāo)通信系統(tǒng)質(zhì)量的主要性能指標(biāo) 模擬通信系統(tǒng)質(zhì)量的性能指標(biāo)模擬通信系統(tǒng)質(zhì)量的性能指標(biāo) （帶寬、信噪比）（帶寬、信噪比） 數(shù)字通信系統(tǒng)質(zhì)量的性能指標(biāo)數(shù)字通信系統(tǒng)質(zhì)量的性能指標(biāo) （傳碼率和傳信率、誤碼率和誤信（傳碼率和

48、傳信率、誤碼率和誤信 率）率） 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-83 5. 通信系統(tǒng)的性能度量通信系統(tǒng)的性能度量 一、通信系統(tǒng)的一般性能指標(biāo)：一、通信系統(tǒng)的一般性能指標(biāo)： 通信的主要任務(wù)是傳遞信息（消息）。通信的主要任務(wù)是傳遞信息（消息）。 通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)有：通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)有：有效性、可靠有效性、可靠 性、安全性、適應(yīng)性、標(biāo)準(zhǔn)性、經(jīng)濟(jì)性性、安全性、適應(yīng)性、標(biāo)準(zhǔn)性、經(jīng)濟(jì)性 及維護(hù)使用方便性等及維護(hù)使用方便性等。 但在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，但在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，從信息傳輸?shù)膹男畔鬏數(shù)?角度來說，角度來說，其中其中最基本也是最主要的性最基本也是最主要的性 能指標(biāo)是

49、信息傳輸?shù)哪苤笜?biāo)是信息傳輸?shù)挠行杂行灾笜?biāo)和指標(biāo)和可靠可靠 性性指標(biāo)。指標(biāo)。 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-84 5. 通信系統(tǒng)的性能度量通信系統(tǒng)的性能度量 1 1、有效性：、有效性： 通信的通信的有效性有效性是指在給定的信道內(nèi)傳輸是指在給定的信道內(nèi)傳輸 信息的信息的數(shù)量數(shù)量，即信息傳輸?shù)乃俣葐栴}；，即信息傳輸?shù)乃俣葐栴}； 2 2、可靠性：、可靠性： 通信的通信的可靠性可靠性是指在給定的信道內(nèi)接收是指在給定的信道內(nèi)接收 信息的準(zhǔn)確程度，即信息傳輸?shù)男畔⒌臏?zhǔn)確程度，即信息傳輸?shù)馁|(zhì)量質(zhì)量問問 題。題。 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電

50、信、通信工程系-85 5. 通信系統(tǒng)的性能度量通信系統(tǒng)的性能度量 有效性與可靠性的關(guān)系：有效性與可靠性的關(guān)系： 這兩個(gè)性能指標(biāo)之間是相互矛盾而又這兩個(gè)性能指標(biāo)之間是相互矛盾而又 相對(duì)統(tǒng)一，通常還可以進(jìn)行互換。一般相對(duì)統(tǒng)一，通常還可以進(jìn)行互換。一般 說來，在保證一定可靠性的前提下，盡說來，在保證一定可靠性的前提下，盡 可能地提高有效性，實(shí)現(xiàn)二者的折中考可能地提高有效性，實(shí)現(xiàn)二者的折中考 慮。慮。 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-86 5. 通信系統(tǒng)的性能度量通信系統(tǒng)的性能度量 二、模擬通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)：二、模擬通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)： 1、有效性指標(biāo)有

51、效性指標(biāo)：有效頻帶：有效頻帶B 傳輸給定的信號(hào)所需要的有效傳輸頻帶越傳輸給定的信號(hào)所需要的有效傳輸頻帶越 窄，或者說，在給定傳輸帶寬的信道中，能同窄，或者說，在給定傳輸帶寬的信道中，能同 時(shí)傳輸?shù)男盘?hào)路數(shù)越多，則系統(tǒng)的傳輸有效性時(shí)傳輸?shù)男盘?hào)路數(shù)越多，則系統(tǒng)的傳輸有效性 就越高。即信號(hào)的復(fù)用程度越高，有效性越好。就越高。即信號(hào)的復(fù)用程度越高，有效性越好。 2、可靠性指標(biāo)可靠性指標(biāo)：信噪比：信噪比SNR,Signal Noise Ratio 信噪比越高，信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性就越高，信噪比越高，信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性就越高， 通信質(zhì)量就越好。通信質(zhì)量就越好。 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)

52、院電信、通信工程系-87 5. 通信系統(tǒng)的性能度量通信系統(tǒng)的性能度量 三、數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)：三、數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)： （1 1）有效性指標(biāo)：傳碼率、傳信率有效性指標(biāo)：傳碼率、傳信率 碼元傳輸速率（簡(jiǎn)稱碼元傳輸速率（簡(jiǎn)稱傳碼率傳碼率）是指系統(tǒng)每秒傳送的碼元數(shù)）是指系統(tǒng)每秒傳送的碼元數(shù) 目，其單位為目，其單位為波特波特（Baud,常用常用B表示），又稱為波特率。表示），又稱為波特率。 但碼元速率與進(jìn)制數(shù)無關(guān)，只與傳輸?shù)拇a元長(zhǎng)度但碼元速率與進(jìn)制數(shù)無關(guān)，只與傳輸?shù)拇a元長(zhǎng)度T有關(guān)有關(guān): 信息傳輸速率（簡(jiǎn)稱信息傳輸速率（簡(jiǎn)稱傳信率傳信率）是指系統(tǒng)每秒內(nèi)傳輸?shù)钠骄┦侵赶到y(tǒng)每秒內(nèi)傳輸?shù)钠骄?/p>

53、 信息量。單位為信息量。單位為比特比特/秒（秒（bit/s），），簡(jiǎn)記為簡(jiǎn)記為bps 。 若設(shè)碼元傳輸速率為若設(shè)碼元傳輸速率為RB，信息傳輸速率為，信息傳輸速率為Rb，則，則 對(duì)二進(jìn)制碼元有：對(duì)二進(jìn)制碼元有： Rb=RB 對(duì)對(duì)M進(jìn)制碼元有：進(jìn)制碼元有： Rb=RB2M 1 ( ) B RB T 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-88 5. 通信系統(tǒng)的性能度量通信系統(tǒng)的性能度量 每個(gè)碼元或符號(hào)通常都含有一定每個(gè)碼元或符號(hào)通常都含有一定bitbit數(shù)的信息量，數(shù)的信息量， 因此碼元速因此碼元速 率和信息速率有確定的關(guān)系，即率和信息速率有確定的關(guān)系，即 R Rb

54、b=R=RB BH (bit/s)H (bit/s) 式中，式中，H H為信源中每個(gè)符號(hào)所含的平均信息量（熵）。為信源中每個(gè)符號(hào)所含的平均信息量（熵）。 當(dāng)信源各符號(hào)等概傳輸時(shí)，熵當(dāng)信源各符號(hào)等概傳輸時(shí)，熵H H有最大值有最大值loglog2 2M(bit/symbol)M(bit/symbol)， 信息速率也達(dá)到最大，即信息速率也達(dá)到最大，即 R Rb b=R=RB Bloglog2 2 M (bit/s) M (bit/s) 或或 R RB B= R= Rb b/ log/ log2 2 M (Baud) M (Baud) 式中，式中，M M為符號(hào)的進(jìn)制數(shù)。為符號(hào)的進(jìn)制數(shù)。 2021年8月

55、3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-89 本章課堂練習(xí)本章課堂練習(xí) Exp1、已知某數(shù)字傳輸系統(tǒng)傳送八進(jìn)、已知某數(shù)字傳輸系統(tǒng)傳送八進(jìn) 制信號(hào)。信息速率為制信號(hào)。信息速率為3600 比特比特/秒，秒， 試問碼元速率應(yīng)為多少？試問碼元速率應(yīng)為多少？ 提示：本題主要考察碼元速率與信息速率的提示：本題主要考察碼元速率與信息速率的 相互關(guān)系。相互關(guān)系。 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-90 例題一解答例題一解答 解：設(shè)該數(shù)字傳輸系統(tǒng)的傳碼率為解：設(shè)該數(shù)字傳輸系統(tǒng)的傳碼率為RB， 信信 息速率為息速率為Rb，二者的轉(zhuǎn)換關(guān)系為，二者的轉(zhuǎn)換關(guān)系為 RB

56、Rb/log2M Baud 已知已知 Rb3600 bps, M=8 于是可得于是可得 RB3600/3=1200 Baud 可見碼元速率應(yīng)為可見碼元速率應(yīng)為1200 波特。波特。 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-91 本章課堂練習(xí)本章課堂練習(xí) Exp2、已知二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)在、已知二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)在2分分 鐘內(nèi)共傳送了鐘內(nèi)共傳送了72000個(gè)碼元。個(gè)碼元。 （1）問其碼元速率和信息速率各為）問其碼元速率和信息速率各為 多少？多少？ （2）若碼元寬度不變（即碼元速率）若碼元寬度不變（即碼元速率 不變），但改為八進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，不變），但改為八進(jìn)制數(shù)字信號(hào)， 則其

57、碼元速率為多少？信息速率又則其碼元速率為多少？信息速率又 為多少？為多少？ 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-92 例題二解答例題二解答 解：（解：（1）該系統(tǒng)的碼元速率為：）該系統(tǒng)的碼元速率為： RB72000/120=600 Baud 信息速率為：信息速率為： Rb RB600 bps (2)在系統(tǒng)碼元速率不變時(shí)，若為八進(jìn)制數(shù)字在系統(tǒng)碼元速率不變時(shí)，若為八進(jìn)制數(shù)字 信號(hào)，則其碼元速率為：信號(hào)，則其碼元速率為： RB600 Baud 但其信息速率為：但其信息速率為： RbRB log2(8)=600 3=1800 bps 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)

58、信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系-93 5. 通信系統(tǒng)的性能度量通信系統(tǒng)的性能度量 頻帶利用率頻帶利用率比較不同通信系統(tǒng)的有效性時(shí)，單看它們的比較不同通信系統(tǒng)的有效性時(shí)，單看它們的 傳輸速率是不夠的，還應(yīng)看在這樣的傳輸速率下所占的信道的傳輸速率是不夠的，還應(yīng)看在這樣的傳輸速率下所占的信道的 頻帶寬度。所以，真正衡量數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸效率的應(yīng)當(dāng)是單頻帶寬度。所以，真正衡量數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸效率的應(yīng)當(dāng)是單 位頻帶內(nèi)的碼元傳輸速率，即位頻帶內(nèi)的碼元傳輸速率，即 (/) B R B Hz B 數(shù)字信號(hào)的傳輸帶寬數(shù)字信號(hào)的傳輸帶寬B B取決于碼元速率取決于碼元速率R RB B，而碼元速率和，而碼元速率和 信息速率信息速率R Rb b有著確定的關(guān)系。為了比較不同系統(tǒng)的傳輸效率，有著確定的關(guān)系。為了比較不同系統(tǒng)的傳輸效率， 又可定義頻帶利用率為又可定義頻帶利用率為 ( it/) b R bs Hz B 2021年8月3日星期二-蘭州大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院電信、通信工程系