現(xiàn)代通信理論第一章zjs

1、現(xiàn)代通信理論現(xiàn)代通信理論第一篇第一篇 現(xiàn)代通信理論與技術(shù)基礎(chǔ)現(xiàn)代通信理論與技術(shù)基礎(chǔ)一一 通信的基本概念通信的基本概念 二二 現(xiàn)代通信網(wǎng)的基本概念現(xiàn)代通信網(wǎng)的基本概念 三三 現(xiàn)代通信的支撐技術(shù)現(xiàn)代通信的支撐技術(shù) 四四 現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展趨勢現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展趨勢 五五 現(xiàn)代通信理論與技術(shù)涉及的內(nèi)容現(xiàn)代通信理論與技術(shù)涉及的內(nèi)容 六六 通信工程專業(yè)研究生應掌握的技能通信工程專業(yè)研究生應掌握的技能第第1 1章章 概概 述述第第1 1章章 概概 述述一一 通信的基本概念通信的基本概念 1.1.通信通信 傳統(tǒng)的理解傳統(tǒng)的理解信息的傳輸信息的傳輸 現(xiàn)代通信現(xiàn)代通信是指是指“電通信電通信”，通常以語音、圖象、

2、數(shù)據(jù)，通常以語音、圖象、數(shù)據(jù)為媒體，通過電信號（光信號）將信息由一個地方傳到另為媒體，通過電信號（光信號）將信息由一個地方傳到另一個地方。它包括傳輸、復用、交換和網(wǎng)絡(luò)等四大技術(shù)一個地方。它包括傳輸、復用、交換和網(wǎng)絡(luò)等四大技術(shù)2.2.通信系統(tǒng)通信系統(tǒng) 用光、電等信號來傳遞信息的所有設(shè)備的集合稱通信用光、電等信號來傳遞信息的所有設(shè)備的集合稱通信系統(tǒng)系統(tǒng)信道信道信信宿宿噪聲源噪聲源信信源源信信源源譯譯碼碼解解密密譯譯碼碼信信道道譯譯碼碼解解調(diào)調(diào)器器信信源源編編碼碼加加密密編編碼碼調(diào)調(diào)制制器器信信道道編編碼碼通信系統(tǒng)的分類：通信系統(tǒng)的分類：單媒體通信系統(tǒng)：電話、傳真多媒體通信系統(tǒng)：電視、可視電話實時通

3、信系統(tǒng)：電話、電視非實時通信系統(tǒng)：短信、電報、數(shù)據(jù)通信單向通信系統(tǒng)：廣播、電視交互通信系統(tǒng)：電話、視頻點播窄帶通信系統(tǒng)：電話、電報、寬帶通信系統(tǒng)：會議電視、視頻點播3.3.通信網(wǎng)通信網(wǎng) 眾多通信系統(tǒng)通過交換系統(tǒng)按一定的連接方式組合在一起就構(gòu)成了通信網(wǎng)二二 現(xiàn)代通信網(wǎng)的基本概念現(xiàn)代通信網(wǎng)的基本概念 1.1.定義定義 由一定數(shù)量的節(jié)點和連接節(jié)點的傳輸鏈路相互有機地組合在一起，以實現(xiàn)兩個或多個規(guī)定點間信息傳輸?shù)耐ㄐ朋w系功能：功能：就是要適應用戶呼叫的需要，以用戶滿意的程度傳輸網(wǎng)內(nèi)任意兩個或多個用戶之間的信息。組成：組成：傳統(tǒng)通信網(wǎng)由傳輸、交換、終端三大部分組成。其中傳輸與交換部分組成通信網(wǎng)絡(luò)，傳輸部

4、分為網(wǎng)絡(luò)的鏈路（Link）、交換部分為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(Node)業(yè)務網(wǎng)業(yè)務網(wǎng)傳送網(wǎng)傳送網(wǎng)支支撐撐網(wǎng)網(wǎng)應用層應用層2. 2. 現(xiàn)代通信網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)現(xiàn)代通信網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)縱向分層結(jié)構(gòu)縱向分層結(jié)構(gòu) 將網(wǎng)絡(luò)分解成多個功能層，上下層之間的關(guān)系為客戶與服務者關(guān)系。普遍認可的是開放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）七層模型。但技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)從功能上、邏輯上、物理實體和對用戶服務的界面結(jié)構(gòu)特征采用垂直和水平的描述方法垂直結(jié)構(gòu)分層：垂直結(jié)構(gòu)分層：表示各類信息的應用表示各類信息的應用表示傳送各類表示傳送各類信息的業(yè)務網(wǎng)信息的業(yè)務網(wǎng)支持三個層面的支持三個層面的工作，保證網(wǎng)絡(luò)工作，保證網(wǎng)絡(luò)有效正常運行和有效正常運行和各種控制、管理各

5、種控制、管理能力。包括：信能力。包括：信令網(wǎng)、同步網(wǎng)和令網(wǎng)、同步網(wǎng)和電信管理網(wǎng)電信管理網(wǎng)表示支撐業(yè)務網(wǎng)的傳表示支撐業(yè)務網(wǎng)的傳送手段和基礎(chǔ)設(shè)施送手段和基礎(chǔ)設(shè)施應用層業(yè)務網(wǎng)傳送網(wǎng)支撐網(wǎng)信令網(wǎng)同步網(wǎng)管理網(wǎng)音視頻終端數(shù)據(jù)終端多媒體終端傳輸媒質(zhì)終端技術(shù)數(shù)據(jù)網(wǎng)移動網(wǎng)電話網(wǎng)智能網(wǎng)節(jié)點技術(shù)傳輸系統(tǒng)傳輸節(jié)點設(shè)備傳輸技術(shù)橫向分層結(jié)構(gòu)橫向分層結(jié)構(gòu) 基于用戶接入網(wǎng)絡(luò)實際的物理連接來劃分：用戶住地網(wǎng)、接入網(wǎng)和核心網(wǎng)（局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)）3.3.通信網(wǎng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)通信網(wǎng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)型網(wǎng)（網(wǎng)孔網(wǎng)）網(wǎng)型網(wǎng)（網(wǎng)孔網(wǎng)）N個節(jié)點1/2(N-1)N條傳輸線路星型網(wǎng)輻射網(wǎng)星型網(wǎng)輻射網(wǎng)復合型網(wǎng)復合型網(wǎng)網(wǎng)型網(wǎng)與星型網(wǎng)的復合，以星型網(wǎng)為基

6、礎(chǔ)環(huán)形網(wǎng)環(huán)形網(wǎng)總線型網(wǎng)總線型網(wǎng)樹型網(wǎng)樹型網(wǎng)星型網(wǎng)的拓撲4.通信網(wǎng)的質(zhì)量要求通信網(wǎng)的質(zhì)量要求一般網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量要求：一般網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量要求：（1）接通的任意性與快速性（2）信號傳輸?shù)耐该餍耘c傳輸質(zhì)量的一致性（3）網(wǎng)絡(luò)的可靠性和經(jīng)濟的合理性電話網(wǎng)的質(zhì)量要求：電話網(wǎng)的質(zhì)量要求：（1）接續(xù)質(zhì)量（2）傳輸質(zhì)量（3）穩(wěn)定性 穩(wěn)定與可靠的兼顧三三 現(xiàn)代通信網(wǎng)的支撐技術(shù)現(xiàn)代通信網(wǎng)的支撐技術(shù)（一）應用層技術(shù)（一）應用層技術(shù)1.應用層業(yè)務應用層業(yè)務模擬與數(shù)字音視頻業(yè)務：模擬與數(shù)字音視頻業(yè)務：普通電話、智能網(wǎng)業(yè)務、IP電話、 廣播電視數(shù)據(jù)通信業(yè)務：數(shù)據(jù)通信業(yè)務：電子商務、電子郵件多媒體通信業(yè)務：多媒體通信業(yè)務： 分配型業(yè)務

7、：分配型業(yè)務：廣播電視、圖文電視、網(wǎng)頁 交互型業(yè)務：交互型業(yè)務：視頻點播、遠程醫(yī)療、遠程教學、會議電視2.終端技術(shù)終端技術(shù)（1 1）終端組成）終端組成 終端設(shè)備是用戶與通信網(wǎng)之間的接口設(shè)備。包括：信源、信縮與變換器和反變換器的一部分（2 2）終端功能）終端功能 信息與信號進行相互轉(zhuǎn)換 信號與傳輸鏈路匹配 信令的產(chǎn)生與識別，實現(xiàn)控制作用（3 3）終端涉及技術(shù)）終端涉及技術(shù) 音頻通信終端技術(shù)普通電話、IC卡電話、數(shù)字電話、無線電話 視頻通信終端技術(shù)攝像機、攝像頭、監(jiān)視器、計算機顯示器 圖形圖像通信終端技術(shù)傳真機、掃描儀、打印機 數(shù)據(jù)通信終端技術(shù)MODEN、ISDN、ADSL、機頂盒應用層技術(shù)應用層

8、技術(shù)通信業(yè)務通信業(yè)務通信終端通信終端音視頻業(yè)務數(shù)據(jù)業(yè)務多媒體業(yè)務音頻終端視頻終端圖形圖象終端數(shù)據(jù)終端多媒體終端普通電話數(shù)字電話IP電話移動電話可視電話會議電視廣播電視點播電視DDN數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務FR幀中繼業(yè)務ISDN綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)業(yè)務ATM異步轉(zhuǎn)移模式業(yè)務FAX(S&F)傳真存儲轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務VPN虛擬專網(wǎng)業(yè)務EDI電子數(shù)據(jù)交換業(yè)務聲音、文字、圖形、圖象、視頻、數(shù)據(jù)媒體：表示、傳輸、存儲、顯現(xiàn)普通電話機錄音電話機投幣電話機磁卡電話機IC卡電話機數(shù)字電話機無線手機聲卡計算機小靈通手機電視攝像機攝像頭電視接收機視頻監(jiān)視器計算機顯示器傳真機掃描儀數(shù)字相機計算機終端機頂盒可視電話電視會議系統(tǒng)（二）（二） 業(yè)

9、務網(wǎng)技術(shù)業(yè)務網(wǎng)技術(shù)1.1.業(yè)務網(wǎng)業(yè)務網(wǎng)業(yè)務網(wǎng)是向用戶提供各種電信業(yè)務的網(wǎng)絡(luò)，在傳送網(wǎng)的節(jié)點上安裝不同類型的節(jié)點設(shè)備則形成不同類型的業(yè)務網(wǎng)：電話網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)、智能網(wǎng)、移動網(wǎng)節(jié)點設(shè)備節(jié)點設(shè)備交換機（電路交換、x.25、以太網(wǎng)、ATM）、路由器、數(shù)字交叉連接設(shè)備DXC交換機交換機實現(xiàn)接入節(jié)點鏈路的匯集、轉(zhuǎn)接、接續(xù)和分配，實現(xiàn)一個呼叫終端和它縮要求的另一個或多個用戶終端之間的路由選擇和連接。主要有電路交換、分組交換和軟交換方式2.2.業(yè)務網(wǎng)技術(shù)業(yè)務網(wǎng)技術(shù)（1 1）電話網(wǎng)與電路交換技術(shù)）電話網(wǎng)與電路交換技術(shù) 電話通過用戶線連到交換機上，交換機根據(jù)用戶信號自動進行話路的接通和拆除 單局單局小城市只裝有一臺交

10、換機構(gòu)成單局制 分局分局大城市建立多個分局，分局間使用中繼線互聯(lián) 匯接局匯接局特大城市多個分局建立匯接局，匯接局與所屬分局以星型連接，匯接局間全互連，分局間通話需經(jīng)匯接局轉(zhuǎn)接 長途局長途局不同城市間建立長話局，長話局與市話局以長市中繼線相連，長話局間用長話中繼線相連（2）數(shù)據(jù)網(wǎng)與分組交換技術(shù)）數(shù)據(jù)網(wǎng)與分組交換技術(shù) 公共數(shù)據(jù)網(wǎng)采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)分組交換技術(shù)，主要包括：x.25分組交換網(wǎng)、幀中繼網(wǎng)FR 、數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)DDN、智能網(wǎng)IN、綜合業(yè)務數(shù)據(jù)網(wǎng)ISDN、異步轉(zhuǎn)移模式ATM、國際互聯(lián)網(wǎng)Internet或IP網(wǎng)（3）智能網(wǎng)技術(shù)）智能網(wǎng)技術(shù) 依靠先進的信令技術(shù)和大型集中數(shù)據(jù)庫技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)的交換功能與控制功

11、能相分離，將交換機中的網(wǎng)絡(luò)智能集中到業(yè)務控制點的大型計算機上，交換機僅完成基本的接續(xù)功能。具有完善的業(yè)務生產(chǎn)環(huán)境，客戶可以根據(jù)自己的特殊要求定義自己的個人業(yè)務（4 4）移動通信網(wǎng)技術(shù)）移動通信網(wǎng)技術(shù) 通信雙方或一方在運動中進行信息交換的通信方式，利用無線信道采用無線電波傳送信息蜂窩公用陸地移動通信蜂窩公用陸地移動通信 無繩電話系統(tǒng)無繩電話系統(tǒng) 無線尋呼系統(tǒng)無線尋呼系統(tǒng)集群調(diào)度移動通信集群調(diào)度移動通信 衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng) 激光通信系統(tǒng)激光通信系統(tǒng)（5 5）軟交換技術(shù)）軟交換技術(shù) 軟交換是下一代網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分, 是NGN的控制單元，其主要設(shè)計思想是將傳統(tǒng)交換機中的呼叫控制單元從交換機中分

12、離出來, 形成NGN中的控制層面。通過標準協(xié)議與NGN網(wǎng)中的其他單元進行通信, 軟交換能夠整合語音、數(shù)據(jù)與圖像,并能在不同的網(wǎng)絡(luò)之間如無線與有線系統(tǒng)之間進行協(xié)議轉(zhuǎn)換業(yè)務網(wǎng)技術(shù)業(yè)務網(wǎng)技術(shù)電話網(wǎng)電路交換技術(shù)數(shù)據(jù)網(wǎng)分組交換技術(shù)智能網(wǎng)技術(shù)移動通信網(wǎng)技術(shù)程控數(shù)字交換技術(shù)增量調(diào)制交換技術(shù)分組交換技術(shù)幀中繼技術(shù)數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)技術(shù)窄帶ISDN網(wǎng)以太網(wǎng)技術(shù)IP網(wǎng)技術(shù)ATM技術(shù)蜂窩公用陸地移動通信技術(shù)集群調(diào)度移動通信技術(shù)無繩電話技術(shù)無線電尋呼技術(shù)衛(wèi)星移動通信技術(shù)個人通信技術(shù)調(diào)制解調(diào)技術(shù)分集技術(shù)均衡技術(shù)信道編解碼技術(shù)交織編碼技術(shù)跳頻技術(shù)擴頻技術(shù)智能天線技術(shù)多址接入技術(shù)頻分多址時分多址碼分多址空分多址同頻干擾技術(shù)軟件無線

13、電技術(shù)多用戶檢測技術(shù)嵌入網(wǎng)技術(shù)疊加網(wǎng)技術(shù)（三）（三） 傳送網(wǎng)技術(shù)傳送網(wǎng)技術(shù)1.1.傳送網(wǎng)傳送網(wǎng) 完成信息從一個點到另一個點或另幾個點的功能的復雜網(wǎng)絡(luò)。從物理實現(xiàn)角度看它包括傳輸媒質(zhì)、傳輸系統(tǒng)和傳輸節(jié)點設(shè)備2.2.傳送網(wǎng)技術(shù)傳送網(wǎng)技術(shù)（1 1）傳輸媒質(zhì)）傳輸媒質(zhì) 傳輸信息的物理媒質(zhì)、傳輸信號的通道有線：電纜（雙絞線、同軸線）、光纖光纜、電力線無線：大氣、微波300MHz1000GHz、激光（1310nm、1550nm和一些特殊的大氣窗口）（2）傳輸系統(tǒng)）傳輸系統(tǒng) 包括傳輸設(shè)備和傳輸復用設(shè)備傳輸設(shè)備傳輸設(shè)備-將基帶信號轉(zhuǎn)換為適合在傳輸媒質(zhì)上傳輸?shù)墓狻㈦娦盘?微波收發(fā)信機、衛(wèi)星地面站收發(fā)信機、光端機

14、電端機傳輸復用設(shè)備傳輸復用設(shè)備-將需要傳輸?shù)亩嗦沸盘栠M行復用和解復用:頻分復用、時分復用、碼分復用、空分復用（3）傳輸節(jié)點設(shè)備）傳輸節(jié)點設(shè)備 配線架、電分插復用器ADM、電交叉連接器DXC 、光分插復用器OADM、光交叉連接器OXC傳送網(wǎng)技術(shù)傳送網(wǎng)技術(shù)有線通信技術(shù)無線通信技術(shù)微波通信技術(shù)衛(wèi)星通信技術(shù)光纖通信技術(shù)半導體光放大器光纖放大器光波分復用技術(shù)光時分復用技術(shù)光孤子通信技術(shù)平流層通信技術(shù)激光通信技術(shù)移動通信技術(shù)接入網(wǎng)技術(shù)接入網(wǎng)技術(shù)有線接入技術(shù)無線接入技術(shù)固定接入技術(shù)以太網(wǎng)接入技術(shù)銅線接入技術(shù)光纖接入技術(shù)混合光纖/同軸電纜接入移動接入技術(shù)（四）（四） 支撐網(wǎng)技術(shù)支撐網(wǎng)技術(shù)1.1.支撐網(wǎng)支撐網(wǎng)

15、支撐網(wǎng)是業(yè)務網(wǎng)正常運行、增強網(wǎng)絡(luò)功能、提供全網(wǎng)服務質(zhì)量、以滿足用戶要求的網(wǎng)絡(luò)，在各個支撐網(wǎng)中傳送相應的控制、檢測信號。包括信令網(wǎng)、同步網(wǎng)和電信管理網(wǎng)2.2.支撐網(wǎng)技術(shù)支撐網(wǎng)技術(shù)（1 1）信令網(wǎng)技術(shù)）信令網(wǎng)技術(shù) 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間（包括交換局、網(wǎng)管中心）信令的傳輸和轉(zhuǎn)接（2 2）同步網(wǎng)技術(shù)）同步網(wǎng)技術(shù) 實現(xiàn)交換局、傳輸設(shè)備之間信號時鐘的同步（3 3）電信管理網(wǎng)技術(shù)）電信管理網(wǎng)技術(shù) 提高全網(wǎng)質(zhì)量和充分利用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備而設(shè)置：用戶管理、流量控制、故障檢測等支撐網(wǎng)技術(shù)支撐網(wǎng)技術(shù)同步網(wǎng)管理網(wǎng)7號信令網(wǎng)號信令網(wǎng)四四 現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展趨勢現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展趨勢1.通信技術(shù)數(shù)字化通信技術(shù)數(shù)字化 數(shù)字化優(yōu)勢很多，成為

16、通信的基本特征也是發(fā)展趨勢2.通信業(yè)務綜合化通信業(yè)務綜合化 多種業(yè)務統(tǒng)一并綜合到一個網(wǎng)絡(luò)中進行傳輸交換和處理，“三網(wǎng)合一”、一網(wǎng)多用3.網(wǎng)絡(luò)互通融合化網(wǎng)絡(luò)互通融合化 電話網(wǎng)為代表的電信網(wǎng)和以Internet為代表的數(shù)據(jù)網(wǎng)的互聯(lián)互通，無線移動網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合、網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務的分離、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的簡捷化4.通信網(wǎng)絡(luò)寬帶化通信網(wǎng)絡(luò)寬帶化 需求的驅(qū)動成為發(fā)展目標，超高速選路與交換、超高速傳輸、寬帶接入、超高速無線數(shù)據(jù)信道成為關(guān)鍵技術(shù)5.網(wǎng)絡(luò)管理智能化網(wǎng)絡(luò)管理智能化 將傳統(tǒng)電話網(wǎng)中的交換機功能給予分解，除了交換功能外的其它功能交給具有業(yè)務控制功能的計算機來完成，采用開放式結(jié)構(gòu)和標準接口以及結(jié)構(gòu)的靈活性、智能的分

17、布性、對象的個體性、入口的綜合性和網(wǎng)絡(luò)資源利用的有效性解決通信網(wǎng)在性能、安全、可管理性、可擴充性方面的問題6.通信服務個人化通信服務個人化 可以實現(xiàn)任何人在任何地點、任何時間與任何其它地點的任何個人進行任何業(yè)務的通信7.微型化微型化8.標準化標準化9.全球化全球化五五 現(xiàn)代通信理論與技術(shù)涉及的內(nèi)容現(xiàn)代通信理論與技術(shù)涉及的內(nèi)容 通信技術(shù)是電子技術(shù)、計算機技術(shù)、控制技術(shù)、信號處理技術(shù)、微電子技術(shù)相融合的結(jié)晶，現(xiàn)代通信理論與技術(shù)涉及的主要是信息處理、信息傳輸、信息交換和網(wǎng)絡(luò)1. 1. 信息處理信息處理 它在信號處理的基礎(chǔ)上結(jié)合數(shù)字通信特征構(gòu)建的通信信號處理理論： 通信信號與信道理論通信信號與信道理論

18、信號表示、信道特征、 均衡技術(shù)均衡技術(shù)信道均衡、自適應均衡 陣列信號處理陣列信號處理自適應天線、智能天線 多用戶檢測多用戶檢測最佳檢測、自適應檢測、盲檢測 空時二維處理空時二維處理空時盲均衡、空時盲波束形成、空時編碼2. 2. 信息傳輸技術(shù)信息傳輸技術(shù)編碼解碼技術(shù)信源編碼、信道編碼調(diào)制解調(diào)技術(shù)調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相以及復合調(diào)制接收技術(shù)分集接收、最佳接收擴頻技術(shù)擴頻、跳頻、跳時多址技術(shù)時分多址、頻分多址、碼分多址、空分多址同步技術(shù)加密技術(shù)復用技術(shù)3. 交換技術(shù)交換技術(shù)電路交換電路交換分組交換分組交換節(jié)點交換節(jié)點交換異步轉(zhuǎn)移模式（異步轉(zhuǎn)移模式（ATMATM交換）交換）軟交換軟交換4. 通信網(wǎng)技術(shù)通信網(wǎng)技術(shù)電話網(wǎng)電話網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)移動通信網(wǎng)移動通信網(wǎng)智能網(wǎng)智能網(wǎng)IPIP網(wǎng)網(wǎng)專網(wǎng)專網(wǎng)天基網(wǎng)天基網(wǎng)全光網(wǎng)全光網(wǎng)六六 通信工程專業(yè)研究生必須具備的技能通信工程專業(yè)研究生必須具備的技能1.1.理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)2.2.實踐基礎(chǔ)實踐基礎(chǔ)硬件技能：硬件技能： 通信電子線路設(shè)計：模擬與數(shù)字電路、高頻電路、射頻電路、微波電路 集成電路設(shè)計：MCU、FPGA、DSP、嵌入式系統(tǒng)、SoC 軟件技能：軟件技能： 系統(tǒng)軟件：實時操作系統(tǒng)、程序設(shè)計語言 應用軟件：通