通信技術(shù)的現(xiàn)狀與未來(lái) 通信技術(shù)系統(tǒng)講解

通信技術(shù)的現(xiàn)狀與未來(lái)目錄一、通信技術(shù)基礎(chǔ)二、信道以及信道編碼三、調(diào)制技術(shù)四、通信協(xié)議2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院2通信的基本概念實(shí)現(xiàn)通信的方式和手段：非電的：如旌旗、消息樹(shù)、烽火臺(tái)…電的：如電報(bào)、電話、廣播、電視、遙控、遙測(cè)、因特網(wǎng)和計(jì)算機(jī)通信等。消息

是一組有序符號(hào)序列（如文字、語(yǔ)音、圖像...）信號(hào)

是消息的具體表現(xiàn)形式（電信號(hào)、聲信號(hào)、光信號(hào)...）信息

是消息和信號(hào)中包含的某種有意義的抽象的東西載體載體內(nèi)涵2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院3通信技術(shù)的發(fā)展我國(guó)古代最早的通信方式是烽火狼煙。文字發(fā)明后，利用驛站傳遞文書(shū)。1837年莫爾斯電報(bào)發(fā)報(bào)收?qǐng)?bào)傳輸線克服距離上的障礙，迅速而準(zhǔn)確的傳送信息是通信的主要任務(wù)。---SOS！2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院4話筒耳機(jī)1876年貝爾電話1864年麥克斯韋從理論上預(yù)言了電磁波的存在1887年赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院51906年德弗雷斯特發(fā)明了電子管1895年意大利的馬可尼和俄國(guó)的波波夫把電磁波應(yīng)用到無(wú)線電報(bào)通信中2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院6電視電子管晶體管集成電路大規(guī)模可編程器件收音機(jī)2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院7計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信電視長(zhǎng)途電話衛(wèi)星通信衛(wèi)星地面站2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院8移動(dòng)通信基站基站基站2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院9融合通信-傳輸2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院10融合通信-空間2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院11通信系統(tǒng)的分類按傳輸信號(hào)的特征分類模擬通信數(shù)字通信按傳輸媒介分類有線通信無(wú)線通信按通信業(yè)務(wù)分類話務(wù)通信計(jì)算機(jī)通信圖像通信按傳輸手段分類微波接力通信衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)通信按技術(shù)特點(diǎn)分類跳頻通信擴(kuò)頻通信保密通信按調(diào)制方式分類非線性調(diào)制線性調(diào)制數(shù)字調(diào)制脈沖調(diào)制按復(fù)用方式分類頻分復(fù)用時(shí)分復(fù)用碼分復(fù)用2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院12通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)模型2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院13信源建立鏈路通信協(xié)議調(diào)制編碼信道解調(diào)譯碼信宿建立鏈路通信協(xié)議信道信道的定義：以傳輸媒介為基礎(chǔ)的信號(hào)通道狹義信道：僅指信號(hào)傳輸媒介的信道稱為狹義信道廣義信道：包含有關(guān)的“轉(zhuǎn)換器”，如天線，調(diào)制

器、解調(diào)器等。2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院14調(diào)制信道：從調(diào)制器的輸出端到解調(diào)器的輸

入端編碼信道：從編碼器的輸出端到譯碼器的輸

入端無(wú)線信道有線信道分類分類有線信道（1）對(duì)稱電纜2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院15對(duì)稱電纜結(jié)構(gòu)圖（2）同軸電纜2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院16（3）光纖

原理：全反射

分類：多模光纖（MMF）和單模光纖（SMF）

光源：LED（LightEmittedDioxide）、激光2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院17光信號(hào)入光信號(hào)出光纖外層光纖內(nèi)層無(wú)線信道（1）陸地移動(dòng)信道（2）微波中繼信道

（3）衛(wèi)星中繼信道2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院18信道編碼定義：從消息到信道波形或矢量的映射，希望獲得通信系統(tǒng)與信道統(tǒng)計(jì)特性相匹配的編碼。作用：在資源、可靠性和傳信量之間選擇一個(gè)好的工作點(diǎn)（有時(shí)還要考慮延時(shí)）。實(shí)質(zhì)：（1）利用冗余降低差錯(cuò)概率

（2）將所有可能的輸入信息（消息）映

射到信道符號(hào)（波形）空間的點(diǎn)，

而這個(gè)點(diǎn)的集合要小于（包含于）全信

道空間中。2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院19信道編碼的三種情形（1）給定資源和可靠性要求，通過(guò)信道編碼盡量提

高傳輸速率（例：多電平編碼）（2）給定對(duì)信息傳輸?shù)乃俾屎涂煽啃砸螅ㄟ^(guò)信

道編碼盡量減少資源開(kāi)銷（例：擾亂編碼）（3）給定資源和傳輸速率，通過(guò)編碼提高可靠性

（例：檢、糾錯(cuò)編碼）2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院20信道編碼的基本分類2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院21按碼的結(jié)構(gòu)分:線性碼線性分組碼（群碼）卷積碼（線性樹(shù)碼）非線性碼按抗干擾模式分抗隨機(jī)差錯(cuò)碼抗突發(fā)差錯(cuò)碼按編譯碼理論所用數(shù)學(xué)工具分代數(shù)碼幾何碼組合碼按對(duì)錯(cuò)誤的處理方式分檢錯(cuò)碼糾錯(cuò)碼調(diào)制技術(shù)一、什么是調(diào)制？把信號(hào)轉(zhuǎn)換成適合在信道中傳輸?shù)男问降囊环N過(guò)程（即把基帶信號(hào)攜帶的信息轉(zhuǎn)載到高頻信號(hào)上的處理過(guò)程）。

基帶信號(hào)：如話音信號(hào)，300～3400赫茲。

高頻信號(hào)：如電磁波，300K赫茲以上。二、為什么要調(diào)制？

1、適合信道的需要，提高發(fā)射效率。

2、進(jìn)行頻率分配，實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用，提高信道利用率。

3、改善信噪比，提高傳輸質(zhì)量。2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院22三、怎樣調(diào)制？基帶信號(hào)（調(diào)制信號(hào)）m(t);

高頻載波信號(hào)為c(t)=Acos(ωct+)；2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院23φm(t)c(t)模擬調(diào)制框圖：分類：2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院24模擬調(diào)制(連續(xù)調(diào)制)線性調(diào)制(幅度調(diào)制)非線性調(diào)制(角度調(diào)制)DSB：抑止載波雙邊帶調(diào)幅AM：常規(guī)雙邊帶調(diào)幅SSB：?jiǎn)芜厧д{(diào)制VSB：殘留邊帶調(diào)制FM：頻率調(diào)制PM：相位調(diào)制振幅調(diào)制(AM）

1、調(diào)制方法：(1)抬高基帶信號(hào)m(t)的電平，使m(t)+A0

恒為正即要求A0>=|m(t)|max（即疊加一個(gè)直流偏量A0

）(2)產(chǎn)生高頻等幅載波c(t)=cosωct(3)相乘：SAM(t)=[A0+m(t)]cosωct2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院252、AM調(diào)制信號(hào)的時(shí)域表達(dá)和波形：

2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院26相位調(diào)制（PM）2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院27調(diào)相波：載波的瞬時(shí)相位偏移隨調(diào)制信號(hào)作線性變化。kp——調(diào)相靈敏度（rad/v）調(diào)相波可表示為：這時(shí)，瞬時(shí)相位：θ(t)=ωct+kpm(t)

；

瞬時(shí)相位偏移：

(t)=kpm(t)由于相位隨時(shí)間變化，必然導(dǎo)致頻率隨時(shí)間變化。2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院28頻率調(diào)制（FM）調(diào)頻波：載波的瞬時(shí)頻率偏移隨調(diào)制信號(hào)成比例變化:

瞬時(shí)頻率：

瞬時(shí)頻偏：

式中：kf——調(diào)頻靈敏度（rad/s·V）由此引起瞬時(shí)相偏：則調(diào)頻信號(hào)為：2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院29PM信號(hào)和FM信號(hào)波形

(a)PM信號(hào)波形

(b)FM信號(hào)波形數(shù)字調(diào)制2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院301、數(shù)字調(diào)制方式應(yīng)考慮的因素：（1）抗干擾性（電波傳播影響、多徑衰落）（2）已調(diào)信號(hào)帶寬（3）使用、成本因素2、好的數(shù)字調(diào)制方式應(yīng)有的特點(diǎn)：（1）信噪比下具有良好的誤碼性能（2）良好的抗多徑衰落能力（3）較小帶寬（4）使用方便、成本低3、數(shù)字調(diào)制方式的分類單載波調(diào)制：某一時(shí)刻調(diào)制只使用單一載波

多載波調(diào)制：某一時(shí)刻調(diào)制使用多個(gè)載波OFDM2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院31FSK、PSKOQPSK、π/4-QPSK、MSK、GMSK恒定包絡(luò)調(diào)制不恒定包絡(luò)調(diào)制ASKQAM通信協(xié)議

1、定義

通信協(xié)議（communicationsprotocol）是指雙方實(shí)體完成通信或服務(wù)所必須遵循的規(guī)則和約定。協(xié)議定義了數(shù)據(jù)單元使用的格式，信息單元應(yīng)該包含的信息與含義，連接方式，信息發(fā)送和接收的時(shí)序，從而確保網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)順利地傳送到確定的地方。2、特點(diǎn)（1）層次性

（2）可靠性

（3）有效性2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院323、常用協(xié)議

（1）TCP/IP

起源：為了實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的互連，美國(guó)國(guó)防部于1977年到1979年間制定了TCP/IP體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議。

子協(xié)議：TCP、IP、UDP、ARP、ICMP

特點(diǎn)：成本低、安全可靠、可路由性2023/2/6蘇州大學(xué)電子信息學(xué)院33（2）NetBEUI協(xié)議起源：由NetBIOS（網(wǎng)絡(luò)基本輸入輸出系統(tǒng)）發(fā)展完善而來(lái)特點(diǎn)：只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的配置和較少的網(wǎng)絡(luò)資源消耗，并且可以提

供非常好的糾錯(cuò)功能，是一種快速有效的協(xié)議。局限性：由于其有限的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)支持（最多支持254個(gè)節(jié)點(diǎn)）和非

路由性，使其僅適用于基于Windows操作系統(tǒng)的小型局域網(wǎng)中。（3）IPX/SPX及其兼容協(xié)議

簡(jiǎn)介：IPX/SPX（網(wǎng)際包交換/序列包交換）協(xié)議主要應(yīng)用于基于

NetWare操作系統(tǒng)的Novell局域網(wǎng)中，基于其他操作系統(tǒng)的局域