通信工程課件

通信工程課件匯報(bào)人：AA2024-01-19CATALOGUE目錄通信工程概述信號(hào)與系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)模擬調(diào)制與解調(diào)技術(shù)數(shù)字基帶傳輸技術(shù)數(shù)字頻帶傳輸技術(shù)光纖通信原理與技術(shù)01通信工程概述通信工程是電子工程的一個(gè)重要分支，主要研究的是，以電磁波、聲波或光波的形式把信息通過電脈沖，從發(fā)送端(信源)傳輸?shù)揭粋€(gè)或多個(gè)接受端(信宿)。接受端能否正確辨認(rèn)信息，取決于傳輸中的損耗功率高低。通信工程定義通信工程的發(fā)展歷程經(jīng)歷了從模擬通信到數(shù)字通信、從固定電話到移動(dòng)通信、從語音通信到多媒體通信等多個(gè)階段。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用需求的不斷提高，通信工程在傳輸速度、傳輸質(zhì)量、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模等方面都取得了顯著的進(jìn)步。發(fā)展歷程通信工程定義與發(fā)展歷程通信系統(tǒng)主要由信源、發(fā)送設(shè)備、信道、接收設(shè)備和信宿等組成。其中，信源是信息的來源，發(fā)送設(shè)備將信源的信息轉(zhuǎn)換為適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào)，信道是信號(hào)的傳輸媒介，接收設(shè)備將信道中傳輸?shù)男盘?hào)還原為信息，信宿是信息的最終接收者?；窘M成通信系統(tǒng)的工作原理可以概括為信息的采集、處理、傳輸和接收四個(gè)過程。在發(fā)送端，信源產(chǎn)生的信息經(jīng)過采集和處理后，由發(fā)送設(shè)備轉(zhuǎn)換為適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào)。信號(hào)在信道中傳輸時(shí)，會(huì)受到各種噪聲和干擾的影響，因此需要采取一定的抗干擾措施。在接收端，接收設(shè)備將信道中傳輸?shù)男盘?hào)還原為信息，并經(jīng)過處理后提供給信宿。工作原理通信系統(tǒng)基本組成與工作原理通信技術(shù)分類根據(jù)傳輸媒介的不同，通信技術(shù)可分為有線通信和無線通信兩大類。有線通信主要利用金屬導(dǎo)線、光纖等有形媒質(zhì)傳送信息的方式，如固定電話、寬帶接入等；無線通信則利用電磁波在自由空間的傳播以達(dá)到傳遞信息目的，如移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信等。應(yīng)用領(lǐng)域通信工程的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，涵蓋了電信、廣播電視、軍事、航空航天、交通運(yùn)輸、醫(yī)療衛(wèi)生、教育等各個(gè)領(lǐng)域。例如，在電信領(lǐng)域，通信工程實(shí)現(xiàn)了電話、短信、彩信等業(yè)務(wù)的傳輸和處理；在廣播電視領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了電視節(jié)目的采集、制作和傳輸；在軍事領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了戰(zhàn)場信息的實(shí)時(shí)傳遞和處理；在航空航天領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星導(dǎo)航和遙感數(shù)據(jù)的傳輸和處理等。通信技術(shù)分類及應(yīng)用領(lǐng)域02信號(hào)與系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)根據(jù)信號(hào)的性質(zhì)和特征，可以將其分為連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào)、周期信號(hào)和非周期信號(hào)、能量信號(hào)和功率信號(hào)等。包括時(shí)域特性（如幅度、時(shí)間、頻率等）、頻域特性（如頻譜、帶寬等）以及時(shí)頻域聯(lián)合特性（如短時(shí)傅里葉變換、小波變換等）。信號(hào)分類與特性分析信號(hào)特性分析信號(hào)分類系統(tǒng)模型建立根據(jù)系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系，可以建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，如微分方程、差分方程、狀態(tài)方程等。系統(tǒng)描述方法包括時(shí)域描述（如卷積、相關(guān)函數(shù)等）、頻域描述（如頻率響應(yīng)、傳遞函數(shù)等）以及復(fù)頻域描述（如拉普拉斯變換、Z變換等）。系統(tǒng)模型建立及描述方法線性時(shí)不變系統(tǒng)具有疊加性和時(shí)不變性，即系統(tǒng)對輸入信號(hào)的響應(yīng)可以分解為對各個(gè)分量的響應(yīng)之和，且系統(tǒng)參數(shù)不隨時(shí)間變化。線性時(shí)不變性包括穩(wěn)定性分析（如BIBO穩(wěn)定、Lyapunov穩(wěn)定等）、因果性分析（如系統(tǒng)是否為零狀態(tài)響應(yīng)或零輸入響應(yīng)等）、可逆性分析（如系統(tǒng)是否可逆及其逆系統(tǒng)的性質(zhì)等）以及頻率響應(yīng)分析（如幅頻特性、相頻特性等）。系統(tǒng)特性分析線性時(shí)不變系統(tǒng)特性分析03模擬調(diào)制與解調(diào)技術(shù)模擬調(diào)制原理通過改變載波的幅度、頻率或相位等參數(shù)，將模擬信號(hào)的信息加載到載波上，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳輸。分類方法根據(jù)調(diào)制參數(shù)的不同，模擬調(diào)制可分為幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制三種基本類型。模擬調(diào)制原理及分類方法幅度調(diào)制定義通過改變載波的振幅來傳遞模擬信號(hào)的信息。幅度調(diào)制特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)簡單，但抗干擾能力較差，容易受到噪聲和失真的影響。常見幅度調(diào)制方式包括調(diào)幅（AM）和雙邊帶調(diào)制（DSB）等。幅度調(diào)制技術(shù)詳解通過改變載波的頻率或相位來傳遞模擬信號(hào)的信息。角度調(diào)制定義包括調(diào)頻（FM）和調(diào)相（PM）等。常見角度調(diào)制方式抗干擾能力強(qiáng)，傳輸質(zhì)量高，但實(shí)現(xiàn)相對復(fù)雜。角度調(diào)制特點(diǎn)角度調(diào)制技術(shù)詳解04數(shù)字基帶傳輸技術(shù)用電壓或電流的波形表示數(shù)字信號(hào)，如矩形波、正弦波等。波形表示法矢量表示法符號(hào)表示法用矢量在信號(hào)空間中的位置表示數(shù)字信號(hào)，如眼圖、星座圖等。用特定的符號(hào)序列表示數(shù)字信號(hào)，如二進(jìn)制、十六進(jìn)制等。030201數(shù)字基帶信號(hào)表示方法描述信道的傳輸特性和噪聲特性，如加性白噪聲信道、多徑信道等。信道模型將數(shù)字基帶信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合信道傳輸?shù)恼{(diào)制信號(hào)，并在接收端進(jìn)行解調(diào)恢復(fù)原始信號(hào)。調(diào)制與解調(diào)模型確保發(fā)送端和接收端的時(shí)鐘同步，以及定時(shí)信息的提取和恢復(fù)。同步與定時(shí)模型數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)模型建立衡量數(shù)字傳輸系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)，表示接收端錯(cuò)誤接收的碼元數(shù)與總碼元數(shù)之比。誤碼率描述單位帶寬內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘浚从诚到y(tǒng)的頻帶利用效率。頻帶利用率衡量數(shù)字傳輸系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能的重要指標(biāo)，包括傳輸時(shí)延和抖動(dòng)等參數(shù)。時(shí)延與抖動(dòng)數(shù)字基帶傳輸性能評估指標(biāo)05數(shù)字頻帶傳輸技術(shù)二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制原理及分類方法調(diào)制原理通過改變載波的振幅、頻率或相位等參數(shù)，將二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)進(jìn)行傳輸。分類方法根據(jù)調(diào)制參數(shù)的不同，可分為振幅鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）三種基本類型。QPSK（QuadraturePhaseShiftKeying，四相位移位鍵控）：一種相位調(diào)制技術(shù)，通過載波的四種不同相位狀態(tài)來表示二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)，提高了頻帶利用率。OQPSK（OffsetQuadraturePhaseShiftKeying，偏移四相位移位鍵控）：在QPSK基礎(chǔ)上引入相位偏移，減小了相鄰符號(hào)間的干擾，提高了傳輸性能。QPSK、OQPSK等高級調(diào)制方式介紹數(shù)字頻帶傳輸性能評估指標(biāo)誤碼率（BER，BitErrorRa…衡量傳輸過程中發(fā)生錯(cuò)誤的比特?cái)?shù)占總比特?cái)?shù)的比例，反映了傳輸?shù)目煽啃浴ｎl譜效率單位帶寬內(nèi)傳輸?shù)谋忍厮俾?，反映了頻帶資源的利用效率?？垢蓴_能力在存在干擾的情況下，系統(tǒng)能夠保持正常通信的能力。傳輸時(shí)延信號(hào)從發(fā)送端傳輸?shù)浇邮斩怂璧臅r(shí)間，反映了通信的實(shí)時(shí)性。06光纖通信原理與技術(shù)光纖結(jié)構(gòu)類型光纖主要由纖芯、包層和涂覆層三部分組成，根據(jù)折射率分布不同可分為階躍型光纖和漸變型光纖。光纖傳輸特性光纖具有傳輸頻帶寬、傳輸損耗低、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，其傳輸特性主要受到光纖色散、非線性效應(yīng)和偏振模色散等因素的影響。光纖結(jié)構(gòu)類型及其傳輸特性光源和光檢測器件介紹在光纖通信系統(tǒng)中，常用的光源有發(fā)光二極管（LED）和半導(dǎo)體激光器（LD），它們的作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)并耦合進(jìn)光纖進(jìn)行傳輸。光源光檢測器件的主要作用是將接收到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，常用的光檢測器件有光電二極管（PIN）和雪崩光電二極管（APD）。光檢測器件VS光纖通