現(xiàn)代通信原理及應(yīng)用課件

現(xiàn)代通信原理及應(yīng)用課件匯報(bào)人：AA2024-01-14通信基本概念與原理模擬通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng)現(xiàn)代通信技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)contents目錄01通信基本概念與原理通信是指信息從信源經(jīng)過(guò)信道傳輸?shù)叫潘薜倪^(guò)程，包括信息的編碼、調(diào)制、傳輸、解調(diào)、解碼等環(huán)節(jié)。通信定義根據(jù)通信方式不同，可分為有線(xiàn)通信和無(wú)線(xiàn)通信；根據(jù)信號(hào)性質(zhì)不同，可分為模擬通信和數(shù)字通信。通信分類(lèi)通信定義及分類(lèi)信息源編碼信道編碼調(diào)制與解調(diào)信道傳輸信息傳輸過(guò)程將信源發(fā)出的信息轉(zhuǎn)換成適合信道傳輸?shù)男盘?hào)形式，如模擬信號(hào)數(shù)字化。調(diào)制是將基帶信號(hào)搬移到高頻載波上，以便在信道中傳輸；解調(diào)是將已調(diào)信號(hào)還原成基帶信號(hào)的過(guò)程。為增加信號(hào)抗干擾能力，在信號(hào)中加入冗余信息，以便接收端檢測(cè)和糾正傳輸錯(cuò)誤。信號(hào)在信道中傳輸會(huì)受到各種干擾和噪聲影響，需要采取相應(yīng)措施保證信號(hào)可靠傳輸。調(diào)制器/解調(diào)器對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)的設(shè)備或系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸和接收。編碼器/解碼器對(duì)信息進(jìn)行編碼和解碼的設(shè)備或系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)信息的可靠傳輸和正確接收。信宿接收并處理信息的設(shè)備或系統(tǒng)，如電話(huà)機(jī)、計(jì)算機(jī)等。信源產(chǎn)生并發(fā)送信息的設(shè)備或系統(tǒng)，如電話(huà)機(jī)、計(jì)算機(jī)等。信道傳輸信息的媒介，如電纜、光纖、空氣等。通信系統(tǒng)組成與功能通信性能指標(biāo)單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘浚ǔＲ员忍芈剩╞itrate）表示。衡量通信系統(tǒng)可靠性的重要指標(biāo)，表示接收端錯(cuò)誤接收的碼元數(shù)與總碼元數(shù)之比。衡量通信系統(tǒng)有效性的重要指標(biāo)，表示單位頻帶內(nèi)所能傳輸?shù)男畔⒘?。信?hào)從信源發(fā)出到信宿接收所需的時(shí)間，包括傳輸時(shí)延、處理時(shí)延等。傳輸速率誤碼率頻帶利用率時(shí)延02模擬通信系統(tǒng)通過(guò)改變載波的振幅來(lái)傳遞信息，如調(diào)幅（AM）廣播。振幅調(diào)制通過(guò)改變載波的頻率來(lái)傳遞信息，如調(diào)頻（FM）廣播和電視聲音信號(hào)。頻率調(diào)制通過(guò)改變載波的相位來(lái)傳遞信息，如調(diào)相（PM）在某些特殊應(yīng)用中使用。相位調(diào)制模擬信號(hào)調(diào)制方式幅度調(diào)制是利用模擬基帶信號(hào)去控制載波的振幅，使載波的振幅隨模擬基帶信號(hào)的變化規(guī)律而變化。在幅度調(diào)制器中，模擬基帶信號(hào)與載波在調(diào)制器中進(jìn)行相乘運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)幅度調(diào)制。調(diào)制后的信號(hào)稱(chēng)為已調(diào)信號(hào)，經(jīng)過(guò)信道傳輸?shù)浇邮斩恕７日{(diào)制原理及實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)原理角度調(diào)制是利用模擬基帶信號(hào)去控制載波的頻率或相位，使載波的頻率或相位隨模擬基帶信號(hào)的變化規(guī)律而變化。原理在角度調(diào)制器中，模擬基帶信號(hào)先經(jīng)過(guò)一個(gè)積分器或微分器，將信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的頻率或相位變化，然后與載波進(jìn)行相乘運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)角度調(diào)制。調(diào)制后的信號(hào)同樣稱(chēng)為已調(diào)信號(hào)，經(jīng)過(guò)信道傳輸?shù)浇邮斩?。?shí)現(xiàn)角度調(diào)制原理及實(shí)現(xiàn)有效性01模擬通信系統(tǒng)的有效性通常用帶寬利用率來(lái)衡量，即在給定帶寬內(nèi)能傳輸?shù)男畔⒘?。提高有效性的方法包括采用高效的調(diào)制方式、壓縮信號(hào)帶寬等?？煽啃?2模擬通信系統(tǒng)的可靠性通常用誤碼率或誤信率來(lái)衡量，即傳輸過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)誤的概率。提高可靠性的方法包括采用差錯(cuò)控制編碼、增加信號(hào)功率等?？垢蓴_性03模擬通信系統(tǒng)需要具備一定的抗干擾能力，以保證在存在干擾的情況下仍能正常傳輸信息。提高抗干擾性的方法包括采用擴(kuò)頻技術(shù)、分集接收技術(shù)等。模擬通信系統(tǒng)性能分析03數(shù)字通信系統(tǒng)123通過(guò)改變載波的振幅來(lái)傳遞數(shù)字信號(hào)，如OOK（開(kāi)關(guān)鍵控）調(diào)制。振幅鍵控（ASK）通過(guò)改變載波的頻率來(lái)傳遞數(shù)字信號(hào)，如2FSK（二進(jìn)制頻移鍵控）調(diào)制。頻移鍵控（FSK）通過(guò)改變載波的相位來(lái)傳遞數(shù)字信號(hào)，如BPSK（二進(jìn)制相移鍵控）和QPSK（四進(jìn)制相移鍵控）調(diào)制。相移鍵控（PSK）數(shù)字信號(hào)調(diào)制方式量化將采樣得到的脈沖信號(hào)幅度近似為最接近的量化電平。編碼將量化后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制代碼，便于傳輸和處理。采樣將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間上離散的脈沖信號(hào)。脈沖編碼調(diào)制（PCM）原理及實(shí)現(xiàn)03編碼將量化誤差轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制代碼進(jìn)行傳輸。01預(yù)測(cè)利用過(guò)去和現(xiàn)在的樣值預(yù)測(cè)下一個(gè)樣值。02量化將預(yù)測(cè)誤差進(jìn)行量化，得到量化誤差。增量調(diào)制（DM）原理及實(shí)現(xiàn)衡量數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸可靠性的重要指標(biāo)，表示接收端錯(cuò)誤接收的碼元數(shù)與總傳輸碼元數(shù)之比。誤碼率信道容量抗干擾能力表示信道傳輸信息的最大速率，受信道帶寬和信噪比等因素影響。數(shù)字通信系統(tǒng)對(duì)噪聲和干擾的抵抗能力，通常采用擴(kuò)頻、跳頻等技術(shù)提高抗干擾能力。030201數(shù)字通信系統(tǒng)性能分析04無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)電磁波傳播原理無(wú)線(xiàn)通信利用電磁波在自由空間中的傳播特性，實(shí)現(xiàn)信息的傳輸。電磁波包括無(wú)線(xiàn)電波、微波、紅外線(xiàn)、可見(jiàn)光等。信號(hào)調(diào)制與解調(diào)調(diào)制是將信息信號(hào)加載到載波上的過(guò)程，解調(diào)是從已調(diào)信號(hào)中提取出原始信息信號(hào)的過(guò)程。常見(jiàn)的調(diào)制方式有振幅調(diào)制（AM）、頻率調(diào)制（FM）和相位調(diào)制（PM）等。多址技術(shù)多址技術(shù)是實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶(hù)共享同一通信資源的關(guān)鍵技術(shù)，包括頻分多址（FDMA）、時(shí)分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）等。無(wú)線(xiàn)通信基本原理蜂窩網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)由移動(dòng)臺(tái)（MS）、基站（BS）、移動(dòng)交換中心（MSC）等組成，形成類(lèi)似蜂窩狀的服務(wù)區(qū)域覆蓋。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)從第一代模擬移動(dòng)通信系統(tǒng)（1G）到第二代數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)（2G），再到第三代（3G）、第四代（4G）和第五代（5G）移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不斷演進(jìn)，數(shù)據(jù)傳輸速率和用戶(hù)體驗(yàn)不斷提升。蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)WLAN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)遵循IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)，包括802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、802.11ac等，不同標(biāo)準(zhǔn)工作在不同的頻段，具有不同的傳輸速率和覆蓋范圍。WLAN應(yīng)用場(chǎng)景無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)廣泛應(yīng)用于家庭、企業(yè)、學(xué)校、醫(yī)院等場(chǎng)所，為用戶(hù)提供靈活、便捷的無(wú)線(xiàn)接入服務(wù)。無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)（WLAN）技術(shù)與應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù)是一種短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，遵循IEEE802.15.1標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)牙技術(shù)不斷演進(jìn)，從最初的藍(lán)牙1.0發(fā)展到現(xiàn)在的藍(lán)牙5.0，傳輸速率、覆蓋范圍和功耗性能不斷提升。藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙技術(shù)廣泛應(yīng)用于手機(jī)、耳機(jī)、音箱、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等設(shè)備的無(wú)線(xiàn)連接，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸和語(yǔ)音通信。同時(shí)，藍(lán)牙技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)（IoT）領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用，如智能家居、智能穿戴設(shè)備等。藍(lán)牙應(yīng)用場(chǎng)景藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)與應(yīng)用05光纖通信系統(tǒng)光在光纖中傳輸時(shí)，依靠全反射原理在纖芯和包層界面上不斷反射，實(shí)現(xiàn)光的傳輸。光的全反射原理光纖對(duì)光信號(hào)有一定的損耗，包括吸收損耗、散射損耗等，影響傳輸距離和信號(hào)質(zhì)量。光纖的損耗特性不同波長(zhǎng)的光在光纖中傳輸速度不同，導(dǎo)致光脈沖展寬，影響通信質(zhì)量。光纖的色散特性光纖傳輸原理及特性介紹光纖接入網(wǎng)的概念、結(jié)構(gòu)、分類(lèi)等基礎(chǔ)知識(shí)。光纖接入網(wǎng)概述講解PON的原理、組成、特點(diǎn)以及在光纖接入網(wǎng)中的應(yīng)用。無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)（PON）技術(shù)介紹AON的原理、組成、特點(diǎn)以及與PON的比較分析。有源光網(wǎng)絡(luò)（AON）技術(shù)光纖接入網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用光交換技術(shù)概述介紹光交換的概念、分類(lèi)、特點(diǎn)等基礎(chǔ)知識(shí)。光路交換技術(shù)講解光路交換的原理、實(shí)現(xiàn)方式以及在通信網(wǎng)中的應(yīng)用。分組交換技術(shù)介紹分組交換的原理、特點(diǎn)以及在光網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。光交換技術(shù)與應(yīng)用抖動(dòng)性能分析講解抖動(dòng)的概念、產(chǎn)生原因、對(duì)系統(tǒng)性能的影響以及抖動(dòng)抑制技術(shù)。可靠性分析介紹光纖通信系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)、評(píng)估方法以及提高可靠性的措施。誤碼性能分析分析光纖通信系統(tǒng)中誤碼產(chǎn)生的原因、影響因素以及改善方法。光纖通信系統(tǒng)性能分析06現(xiàn)代通信技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)物聯(lián)網(wǎng)概述物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將物理設(shè)備、車(chē)輛、建筑物以及其他具有電子設(shè)備、軟件、傳感器、執(zhí)行器的項(xiàng)目連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的網(wǎng)絡(luò)。通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)中的通信技術(shù)包括無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)（如ZigBee、LoRa、NB-IoT等）和有線(xiàn)通信技術(shù)（如Ethernet、CAN等）。這些技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供了高效、低成本的連接和通信方式。物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)設(shè)備間互聯(lián)互通的關(guān)鍵，包括MQTT、CoAP、AMQP等協(xié)議以及IEEE802.15.4、IEEE802.11ah等標(biāo)準(zhǔn)。物聯(lián)網(wǎng)（IoT）中通信技術(shù)應(yīng)用5G移動(dòng)通信技術(shù)5G是第五代移動(dòng)通信技術(shù)，具有高速度、低時(shí)延、大連接等特點(diǎn)。5G技術(shù)包括毫米波通信、大規(guī)模MIMO、網(wǎng)絡(luò)切片等關(guān)鍵技術(shù)，為移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用提供了強(qiáng)大的支持。6G移動(dòng)通信技術(shù)展望6G是第六代移動(dòng)通信技術(shù)，目前處于研究階段。6G將進(jìn)一步提高通信速度、降低時(shí)延，同時(shí)支持更多設(shè)備連接，為未來(lái)的智能社會(huì)提供基礎(chǔ)設(shè)施。5G/6G移動(dòng)通信技術(shù)挑戰(zhàn)5G/6G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展面臨著諸多挑戰(zhàn)，如頻譜資源緊張、網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題、設(shè)備兼容性等。5G/6G移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展與挑戰(zhàn)衛(wèi)星通信技術(shù)與應(yīng)用前景隨著技術(shù)的進(jìn)步，衛(wèi)星通信技術(shù)將向更高頻段、更高速度、更低成本的方向發(fā)展。同時(shí)，衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)等新興應(yīng)用也將為衛(wèi)星通信技術(shù)帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)衛(wèi)星通信是利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)或反射無(wú)線(xiàn)電信號(hào)，在兩個(gè)或多個(gè)地面站之間進(jìn)行的通信。衛(wèi)星通信具有覆蓋范圍廣、通信容量大、傳輸質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。衛(wèi)星通信技術(shù)概述衛(wèi)星通信技術(shù)在軍事、民用等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，如電話(huà)、電視、數(shù)據(jù)傳輸?shù)取４送?，衛(wèi)星通信還為航空、航海等領(lǐng)域提供了可靠的通信手段。衛(wèi)星通信技術(shù)應(yīng)用全光通信技術(shù)全光通信技術(shù)是未來(lái)通信技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。全光網(wǎng)絡(luò)具有傳輸