《通信工程》基礎(chǔ)知識簡介

1、通信工程通信工程專業(yè)、通信(Communication)ITU定義：通信是按照一致同意的約定傳遞（Transfer）信息Information）。傳遞：指信號通過整個電信網(wǎng)絡(luò)全程的過程。傳遞克服時間和空間限制。傳輸、發(fā)送和/或接收（Transmissionand/orEmissionandReception）信息：消息、情報、資料、數(shù)據(jù)、信號等包含的內(nèi)容。電信網(wǎng)絡(luò)全程由“連接”構(gòu)成，包括傳輸系統(tǒng)、復用系統(tǒng)和交換系統(tǒng)。信息只有交換有意義。傳輸：指信號通過傳輸系統(tǒng)的過程。情報：是指對消息或資料進行整理和歸類產(chǎn)生信息，信息經(jīng)過分析并且升華到?jīng)Q策與行動建議。信息：包含在消息、資料或數(shù)據(jù)中，由媒體承載，

2、由信號傳遞。信息包含情報。電信(Telecommunication)合適1、ITU定義：電信是利用有線、無線、光或其他電磁系統(tǒng)傳遞承載情報的媒體的信號。電磁系統(tǒng)包括傳輸系統(tǒng)、復用和交換設(shè)備（電信設(shè)備）。媒體：分為承載電磁波傳播的媒體和承載信息傳遞的媒體（單媒體、多媒體和流媒體）。信號：模擬信號與數(shù)字信號、多電平與二電平信號、低頻信號與高頻信號多進制與二進制信號。傳遞方式：分為同步傳遞方式（STM）與異步傳遞方式（ATM）（傳遞數(shù)字體系）通信：包括電信、會議、書報、文娛、郵政、其他。2、電信系統(tǒng)：廠有效性：傳輸有效性（bit/s）、時間和空間有效性通信與電信的基本問題彳可靠性：傳輸性能可靠性（誤

3、碼率）、設(shè)備可靠性-安全性：信號（保密）安全、網(wǎng)絡(luò)安全、內(nèi)容安全通信系統(tǒng)：將一個用戶的信息傳遞到另一個用戶的全部設(shè)施。通信網(wǎng)絡(luò)：通信系統(tǒng)的系統(tǒng)。個人通信（最終目標）：WhoeverWheneverWhereverWhateverWhomever三、科學、技術(shù)與工程1、科學：目的是探索、認知、發(fā)現(xiàn)自然界的規(guī)律和人類社會的規(guī)律，它是一種認知性的。目的是探索和發(fā)現(xiàn)，它沒有創(chuàng)新。2、技術(shù)：科學指導下的一種文明，也可以是實踐當中產(chǎn)生的發(fā)明。目的是為人類找到可以制作出產(chǎn)品的某種加工工藝。3、工程：一種核心技術(shù)或多種核心技術(shù)在配套技術(shù)的支撐下的一種集成。他為社會和人類提供產(chǎn)品，提供可以服務的裝置和平臺。4、

4、專業(yè)：譯自俄文，指中國、蘇聯(lián)等國高等教育培訓學生的各個專門領(lǐng)域，大體相當于國際教育標準分類的課程計劃（Program）或美國高等學校的主修（Major）。教育大辭典“專業(yè)”指高等學校的一個系或中等專業(yè)學校里，根據(jù)科學分工或生產(chǎn)部門的分工把學業(yè)分成的門類?，F(xiàn)在漢語詞典專業(yè)也稱為專業(yè)性職業(yè)（ProfessionalOccupation），專業(yè)性職業(yè)具有一個共性，每一個專業(yè)都有一個科學的知識體系（AScientificKnowledgeBase）?！罢摳叩冉逃械膶I(yè)設(shè)計”課程計劃：按照其教學內(nèi)容確定的，是為完成預先確定的某項目標或明確規(guī)定的一組教育任務而組織的有一定排列順序的教育活動。目標可以是為

5、進行更高級的學習做準備，為取得從事某種或數(shù)種職業(yè)所需要的資格，或者是為增長知識及理解力。國際教育標準分類英文“Major”（主修）直接對應我們的“專業(yè)”，它僅是一個系列化的、有一定邏輯關(guān)系的課程計劃（Program），相當于我們所說的課程體系，學生修完這一系列的課程就被認為具有一定的知識素養(yǎng)和技能，就成為這一“Major”的畢業(yè)生。美國高等學校把柔性的課程組織當作專業(yè)，專業(yè)背后沒有對應的實體，沒有單獨歸屬的師資、專用教室、實驗室及儀器設(shè)備，也就是說，在美國高等學校，專業(yè)完全不是一個實體組織。“高等學校專業(yè)內(nèi)涵研究”四、通信工程的發(fā)展1906年電子管發(fā)明開啟電子時代無線廣播、無線通信誕生1947

6、年晶體三極管發(fā)明開啟固體電子學時代（前后）雷達、電視誕生1958年集成電路誕生開啟微電子時代移動通信、彩色電視大發(fā)展1964年激光發(fā)明開啟光電子時代大規(guī)模集成電路、衛(wèi)星、個人電腦、互聯(lián)網(wǎng)，進入知識經(jīng)濟時代沒有電子信息技術(shù)，人類只能停留在工業(yè)化時期。通信作為電信是從19世紀30年代開始的物理發(fā)現(xiàn)通信技術(shù)發(fā)展1831年法拉第電磁感應1837年莫爾斯發(fā)明電報1873年馬克斯韋爾電磁場理論1876年貝爾發(fā)明電話1895年馬可尼發(fā)明無線電開辟了電信（Telecommunication）的新紀元。物理發(fā)現(xiàn)通信技術(shù)發(fā)展1906年發(fā)明電子管模擬通信得到發(fā)展開辟了模擬通信的新紀元。1928年奈奎斯特準則和取樣定

7、理1948年山農(nóng)定理在理論上為數(shù)字通信準備了條件。物理發(fā)現(xiàn)通信技術(shù)發(fā)展20世紀50年代發(fā)明半導體數(shù)字通信得到發(fā)展20世紀60年代發(fā)明集成電路開辟了數(shù)字通信的新紀元。物理發(fā)現(xiàn)通信技術(shù)發(fā)展20世紀50年代航天技術(shù)20世紀40年代提出靜止衛(wèi)星概念，但無法實現(xiàn)1963年第一次實現(xiàn)同步衛(wèi)星通信開辟了空間通信的新紀元。物理發(fā)現(xiàn)通信技術(shù)發(fā)展20世紀60年代發(fā)明激光企圖用于通信，未成功20世紀70年代發(fā)明光導纖維光纖通信得到發(fā)展開辟了光纖通信的新紀元。五、通信發(fā)展的啟示1、通信傳輸始終是最活躍的技術(shù)領(lǐng)域，物理上的新進展都可能在通信上找到新用途，從而形成新的通信產(chǎn)業(yè)。2、通信傳輸?shù)男乱笥謱⑼瞥鑫锢砗推骷倪M展

8、，促使人們?nèi)パ芯堪l(fā)展新的物理機理來滿足信息傳輸?shù)男枰?、一個優(yōu)秀的通信工程師和研究人員，必須對物理學和器件技術(shù)的新進展十分感興趣，并善于抓住新方向、新突破口迎接通信技術(shù)的革命。六、通信的頻譜環(huán)境長波30300KHz101km中波0.31.5MHz1000200m短波1.530MHz10010m超短波：米波30300MHz101m微波：分米波0.33GHz10010cm厘米波330GHz101cm毫米波30300GHz101mm亞毫米波3003000GHz10.1mm光波紅外光3X1033X105GHz1001口m可見光3X1053X106GHz0.80.4口m七、通信的應用1、短波/超短波通

9、信天波（電離層）：數(shù)據(jù)/電話、單邊帶地波：小型接力機、單雙工電臺、對講機短波電離層通信短波/超短波地面通信特點：超遠距禺、靈活機動、容量小、質(zhì)量差繞射能力、靈活機動、隱蔽性好、容量小、質(zhì)量較差用途：海外使館、遠洋船隊、邊防哨所、應急通信陸軍電臺、對空電臺、特種通信（武警、公安）、無繩電話2、微波通信微波接力（模擬數(shù)字）、散射/點對多點微波電視、電話、數(shù)據(jù)微波接力散射微波通信點對多點微波特點：容量大、質(zhì)量好、視距傳播條件衰落時變信道、距禺遠、頻帶較窄、質(zhì)量較差用途：中小容量微波、SDH大容量微波、擴頻微波、高頻段微波軍用、民用無線集中器、無限用戶環(huán)3、衛(wèi)星通信高軌道（同步靜止）、中軌道、地軌道電

10、視、電話、數(shù)據(jù)高軌道衛(wèi)星通信中低軌道衛(wèi)星通信特點：同步軌道、靜止衛(wèi)星、容量大、質(zhì)量好、功率受限通道距離近、地面設(shè)備簡單靈活、非靜止軌道，要求跟蹤用途：國際長途、海事衛(wèi)星、電視廣播、軍事通信非實時信息傳送、遙感、偵測、衛(wèi)星移動通信4、移動通信蜂窩電話、無繩電話、無線數(shù)據(jù)、集群系統(tǒng)、尋呼系統(tǒng)、衛(wèi)星移動系統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)其他無線移動系統(tǒng)尋呼系統(tǒng)無線通信最成功的應用第一代：模擬第二代：數(shù)字第三代：多媒體集群系統(tǒng)無繩電話系統(tǒng)無線數(shù)據(jù)系統(tǒng)無限ATM系統(tǒng)無限IP系統(tǒng)無線通信最大眾化的應用八、21世紀電信網(wǎng)的發(fā)展趨勢20世紀21世紀業(yè)務方式以音頻為主的單媒體以視頻為主的多媒體干線傳輸微波光纖用戶傳輸有線無線復接方式

11、PDHSDH交換模式STMATM/IP網(wǎng)絡(luò)方式三網(wǎng)鼎力三網(wǎng)合一（計算機網(wǎng)絡(luò)、移動通信網(wǎng)絡(luò)、廣播電視網(wǎng)）1、面向21世界通信的三大革命1）以干線（包括部分支線）傳輸光纖化為標志的光纖革命。2）以SDH、ATM和IP為標志的數(shù)字革命。3）以個人通信和無線接入為標志的無線革命。2、面向21世界通信的兩大通信平臺光纖通信平臺無線通信平臺超大容量、超長距離寬帶、移動關(guān)鍵技術(shù)波分復用、光纖放大器CDMA、智能天線、軟件無線電IPover？3、無線通信面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展機會（1）光纖通信對無線通信的巨大沖擊巨大帶寬超低損耗較低成本未來信息高速公路的主干道，還有FiberToTheHome（FTTH,光纖到戶）

12、的趨勢。（2）無線通信的發(fā)展機遇（無限革命）靈活性抗災性移動性基本框架20世紀通信網(wǎng)21世紀通信網(wǎng)中繼線無線為主（微波、衛(wèi)星）包括部分有線（電纜）天上有線為主（光纜）包括部分無線（微波、衛(wèi)星）地上用戶線有線為主（市話電纜）包括部分無線（無線電話）地上無線為主包括部分有線天上九、個人通信（一）個人通信的定義1986年CCIR制訂FRLMTS，以個人全球通信為目標，首次提出個人通信概念。1986年CCIR討論UPT（全球通用個人通信）。1989年英國政府發(fā)放許可證建立雙向個人通信網(wǎng)，首次出現(xiàn)PCN名詞。90年代以來，美國提出個人通信業(yè)務（PCS），或個人通信系統(tǒng)（PCS）。CCITT：1、個人的移

13、動性和終端移動性分開。2、著重于人的移動性，用戶號碼可以在任何終端上使用。3、無線接入不是必要的條件。CCIR、歐洲PCN、美國PCS：1、個人的移動性靠終端的移動性實現(xiàn)。2、移動通信網(wǎng)作為個人通信網(wǎng)的底層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。3、無線接入是必要的條件。以無線接入為基礎(chǔ)的個人通信叫做無線個人通信（WirelessPersonalCommunication）無線接入關(guān)鍵技術(shù)多址蜂窩有效性與可靠性信令與空間接口組網(wǎng)特點高層無線接入蜂窩范圍大快速移動功率大復雜的信道處理（糾錯、均衡、分集）無線交換成本高低速語音編碼低層無線接入蜂窩范圍小慢速移動功率小簡單的信道處理有線交換成本低中速語音編碼（32Kb/sADPC

14、M）（二）無線ATM1、無線ATM的發(fā)展背景ATM方式是未來通信發(fā)展的必然趨勢?？梢苿佣嗝襟w業(yè)務的發(fā)展與普及。無線頻譜資源的更加合理利用。2、無線ATM的技術(shù)關(guān)鍵窄帶化技術(shù)（低到幾Mb/s）抗誤碼技術(shù)按信源的信息量動態(tài)地分配帶寬3、無線ATM的應用前景軍事通信多媒體通信（三）擴頻技術(shù)1、擴頻多址技術(shù)的缺點：非正交性（Non-orthogonality）優(yōu)點：堅韌性（Robustness）2、堅韌性體現(xiàn)在：抗多徑抗干擾蜂窩分割的頻率再用扇區(qū)分割的頻率再用3、前沿技術(shù)：時空聯(lián)合處理智能天線多用戶檢測（四）軟件無線電1、當前無線系統(tǒng)在硬件及軟件上存在的問題：多種標準、多種制式、多種協(xié)議、多種方案困難

15、：互聯(lián)互通難、設(shè)備更新難、研制開發(fā)難2、能否搞成一個通用的無線系統(tǒng)硬件是公用的，除了天線和RF前端外，其他都是DSP所有無線通信過程都用軟件實現(xiàn)，而軟件環(huán)境是開放的無線協(xié)議都遵循一個公共的WirelessOSI分層結(jié)構(gòu)3、軟件無線電的關(guān)鍵技術(shù)多頻段無線及PF前端技術(shù)直接式數(shù)字上、下變頻技術(shù)高速DSP技術(shù)標準化無線協(xié)議及協(xié)議轉(zhuǎn)換技術(shù)4、軟件無線電的應用前景多模手機通用無線平臺通用抗干擾軍用電臺五）第三代移動通信第一代模擬語音NMT、AMPS、TACS第一代數(shù)字語音+低速數(shù)據(jù)（小于64Kbps）GSM、PDC、IS-95.IS-136（D-AMPS）m第三代多媒體業(yè)務（小于2Mbps）+第二代業(yè)務

16、UMTS/IMT-2000IMT-2000簡介：1985年國際電聯(lián)就開始研究FRLMTS。1996年正式更名為IMT-2000。國際移動通信系統(tǒng)，工作頻段2000MHz。使用日期：2000年。IMT-2000特點：全球性兼容性綜合性靈活性RTT標準的主要建議：1、WCDMA（聯(lián)通）歐洲把二個標準溶合成TDD/FDD，得到日本、美國、韓國支持，將會成為主流。2、CDMA2000（電信）美國提出，和IS-95兼容3、TD-SCDMA（移動）中國提出十、電子信息產(chǎn)業(yè)的分類微電子產(chǎn)業(yè)（半導體材料、集成電路生產(chǎn)裝備、集成電路）（核心）計算機硬件產(chǎn)業(yè)：曙光超級計算機、筆記本電腦通信產(chǎn)業(yè)：固定通信、移動通信、衛(wèi)星通信、微波通信軟件產(chǎn)業(yè)：通用軟件、專業(yè)軟件互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品：路由器、交換機、網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器、集線器信息服務業(yè)：信息檢索、電子商務、娛樂數(shù)字家電產(chǎn)業(yè)：電視機、攝像機、DVD播放機光電子產(chǎn)業(yè)：光網(wǎng)絡(luò)、光設(shè)備、光存儲介質(zhì)、極光照明、光纖