《通信原理與應(yīng)用概述》課件

通信原理與應(yīng)用概述通信原理與應(yīng)用概論

(一)第1章通信的基礎(chǔ)知識1.1通信技術(shù)發(fā)展概況：

1、通信發(fā)展史

2、通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(1)數(shù)字化；(2)網(wǎng)絡(luò)化；(3)寬帶化；(4)多媒體化；(5)終端個人化；1.2通信的基本概念：1、信息與量度bit:(1)算術(shù)法(2)統(tǒng)計法與信息定義2、通信的定義與系統(tǒng)模型:(1)通信的定義:(2)通信的系統(tǒng)模型；通信技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用系統(tǒng)概述(一)3、通信的方式和分類(1)按消息傳輸?shù)姆较蚺c時間分；(2)按數(shù)字信號排序分；(3)按通信頻段、傳輸媒質(zhì)和主要業(yè)務(wù)分；(4)按通信技術(shù)、被傳輸信息和復(fù)用方式分1.3通信網(wǎng)絡(luò)：1、通信網(wǎng)絡(luò)的定義2、網(wǎng)絡(luò)拓撲學(xué)與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(1)網(wǎng)型網(wǎng)；(2)星形網(wǎng)；(3)復(fù)合網(wǎng)；通信技術(shù)基礎(chǔ)與應(yīng)用系統(tǒng)概述(一)3、網(wǎng)絡(luò)的交換技術(shù)和業(yè)務(wù)分類(1)電路交換；(2)報文交換；(3)分組交換；4、網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化組織與Shannon定理(1)通信網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化組織；(2)Shannon定理

作業(yè)一習(xí)題1（講義P13）：一、填空，二、名詞解釋，三、計算題通信原理與應(yīng)用概論(一)

第1章通信的基礎(chǔ)知識1.1通信技術(shù)發(fā)展概況1.通信發(fā)展史十九世紀(jì)，物理學(xué)的飛速發(fā)展使電通信成為可能。首先是美國人莫爾斯發(fā)明了電報代碼，隨后英國人麥克斯韋提出電磁波方程，1904年英國人弗萊明發(fā)明了電子二極管，電子學(xué)在理論、技術(shù)和應(yīng)用上走向成熟并正式從物理中分離出來，人類開始了電子通信時代。20世紀(jì)以微中繼通信、衛(wèi)星通信、光纖通信的成熟為標(biāo)志,人類進入信息社會?，F(xiàn)將人類社會通信史的重大發(fā)展事件列下表:通信原理與應(yīng)用概論

(一)第1章通信的基礎(chǔ)知識1.1通信技術(shù)發(fā)展概況：1.1-1人類通信史的重大事件表年代事件1837美國人莫爾斯用點、劃、間隔對英文字母進行電報編碼和有線通信1864英國人麥克斯韋發(fā)表了電磁場方程并在理論上推斷“電磁波的存在”1866橫跨歐美的大西洋電纜電報業(yè)務(wù)正式開通1876美國人貝爾發(fā)明并演示了電話的有線傳輸1883美國人愛迪生發(fā)現(xiàn)了熱電荷發(fā)射現(xiàn)象—“愛迪生效應(yīng)”1887德國人赫茲通過試驗證實了“電磁波的存在”1895意大利人馬可尼首次實現(xiàn)了人類的無線電報通信1897英國人湯姆遜揭示了“愛迪生效應(yīng)”是電子發(fā)射1901意大利人馬可尼完成了跨大西洋的無線電報通信1904英國人弗萊明制造了人類的第一個電子二極管通信原理與應(yīng)用概論

(一)1906美國人德福雷斯特發(fā)明了具有放大能力的電子三極管1920美國匹茲堡KBKA電臺開始實用廣播1929美國人茲沃雷金發(fā)明并演示了電子顯示管系統(tǒng)1946美國賓夕法尼亞大學(xué)制造出電子管計算機ENIAC1948美國人山農(nóng)提出了信息論的定理1948美國貝爾實驗室宣布巴丁、布拉頓和肖克萊發(fā)明晶體三極管1950-1960微波中繼通信線路研究成功1960美國將第一顆人類通信衛(wèi)星發(fā)射到地球的同步軌道1965國際商用衛(wèi)星組織（IS）開始了全球的衛(wèi)星電視和電話業(yè)務(wù)通信原理與應(yīng)用概論

(一)1970華裔科學(xué)家高錕在英國演示了光纖通信1978-1980美國Intel公司生產(chǎn)了8086CPU芯片1982歐洲GSM小組規(guī)劃和設(shè)計了移動通信的標(biāo)準(zhǔn)1993美國提出信息高速公路（Internet）規(guī)劃1998美國微軟公司推出Windows982000美國微軟公司推出Windows2000Server2002美國微軟公司推出WindowsXP2003美國Intel公司生產(chǎn)了Pentium/2.1GHz芯片2007-20083GHZ最新移動通信技術(shù)通信原理與應(yīng)用概論

(一)1.1.2、通信技術(shù)的發(fā)展趨勢1.數(shù)字化數(shù)字通信將人類的語音、文字、圖像和數(shù)據(jù)等復(fù)雜信息編成0和1兩個最基本的符號。不僅傳輸?shù)目煽啃愿?、通信的容量大、可以對誤碼進行檢錯和糾正；而且便于不同格式的數(shù)字信息相互轉(zhuǎn)換、適用于不同速率的設(shè)備終端、便于直接計算機的處理傳輸和交換，因此具有模擬通信無法比擬的優(yōu)越性。通信原理與應(yīng)用概論

(一)2.網(wǎng)絡(luò)化從20世紀(jì)50年代開始的微波中繼通信技術(shù)的成熟，到20世紀(jì)60年代開始的衛(wèi)星通信的成熟，特別是20世紀(jì)80年代開始的光纖通信的迅猛發(fā)展，全世界已經(jīng)聯(lián)成一體，“三大網(wǎng)絡(luò)”：即固定電話網(wǎng)（不含移動通信技術(shù)）、電視網(wǎng)和計算機網(wǎng)絡(luò)今天已經(jīng)成為人類生活中的必不可少的部分?！叭W(wǎng)合一”就是一種設(shè)想電話網(wǎng)、電視網(wǎng)以及計算機數(shù)據(jù)網(wǎng)在更高的多媒體平臺上實現(xiàn)統(tǒng)一。通信原理與應(yīng)用概論

(一)

3.寬帶化人類對電磁波資源的開發(fā)和利用從來沒有像今天這樣大的規(guī)模和這樣的高效率。例如：固定電話號碼為8位的城市比比皆是,手機的號碼為11位，一條直徑125微米的光纖的通信能力竟然達到130萬路PCM電話的水平,這在光纖沒有出現(xiàn)前簡直是不可思議的。電磁波在光纖的傳輸頻帶寬必然是帶來通信容量大的優(yōu)勢，這為人類的信息化奠定了堅實基礎(chǔ)，因此20世紀(jì)90年代美國率先提出了“信息高速公路”計劃。通信原理與應(yīng)用概論

(一)4.多媒體化在數(shù)字化的支持下,信息處理設(shè)備和傳輸網(wǎng)絡(luò)向多媒體服務(wù)的方向發(fā)展，如綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN已經(jīng)能夠為人類提供電話、文字和數(shù)據(jù)的綜合業(yè)務(wù)服務(wù)；而Internet網(wǎng)絡(luò)更將這一技術(shù)充分展開；值得注意的是移動通信網(wǎng)的手機通信在已經(jīng)多媒體技術(shù)成熟的基礎(chǔ)上，向高速方向發(fā)展。通信原理與應(yīng)用概論

(一)5.終端個人化和4W目標(biāo)電話,多媒體PC機，GSM手機已經(jīng)成為人們的個性化設(shè)備,特別是個人的甚小口徑衛(wèi)星天線技術(shù),只需要直徑不到2米的衛(wèi)星通信設(shè)備(VSAT技術(shù)),就能夠幫助人類實現(xiàn)通信的主要目標(biāo)，“4W目標(biāo)”,即任何人Who,任何時間When,任何地點Where,可傳輸任何信息(What)。通信原理與應(yīng)用概論(一)

1.2通信的基本概念1.2.1、信息及量度bit

在對信息進行嚴格的定義之前，我們先舉個典型例子。例1.2-1某信息源I由4種符號1、2、3、4組成，試求信息源312131324112314321211432121134213113121423141211231321234234的總信息量和每個符號的算術(shù)平均信息量為多少？

通信原理與應(yīng)用概論(一)

解:按算術(shù)法,在L=57個總符號中:1符號出現(xiàn)L1=23次,2符號出現(xiàn)L2=14次,3符號出現(xiàn)L3=13次,4符號出現(xiàn)L4=7次,那么相應(yīng)概率分別為P1=23/57、P2=14/57、P3=13/57、P4=7/57。按照每個符號的信息量為ai=-Log2(Pi)==Log2(1/Pi)

該符號的總的算術(shù)信息量為:Ii=LiLog2(1/Pi),所以

1符號的總信息量為I1=23Log2(57/23)=30.11bit；

2符號的總信息量為I2=14Log2(57/14)=28.35bit；

3符號的總信息量為I3=13Log2(57/13)=27.72bit；

4符號的信息量為I4=7Log2(57/7)=21.18bit；通信原理與應(yīng)用概論(一)

信息源I的總的算術(shù)信息量

I＝ΣIi=I1+I2+I3+I4=30.11+28.35+27.72+21.18=107.36bit,即每個符號的平均信息量為：a=I/L=107.36/57=1.88bit/符號。需要注意的是:

它是在有限長度(L=57)中計算出來的,而無限長(L=+∞)是怎樣討論的呢?方法改為統(tǒng)計法。通信原理與應(yīng)用概論（一）

例1.2-2如果上題目中,這4種符號在L為無限長的信息源中的統(tǒng)計概率分別為P1=3/8、P2=1/4、P3=1/4、P4=1/8,并且每個符號的出現(xiàn)都是概率獨立的，那么每個符號的統(tǒng)計信息量和在上述信息源I中的總信息量為多少？解:統(tǒng)計學(xué)的計算方法是針對L=+∞，每個符號的統(tǒng)計平均值信息量又稱符號信息熵，用H表示而不是用a表示,單位bit/秒

m種符號H=ΣHi=ΣPiLog2(1/Pi)bit/符號…1.2-1L個符號組成的信息源的總信息量I=L*Hbit…1.2-2

因此,H=H1+H2+H3+H4=(3/8)Log2(8/3)+(1/4)Log2(4)+(1/4)Log2(4)+(1/8)Log2(8)=0.525+0.5+0.5+0.375=1.90bit/符號,

總信息量I=L*H=57*1.9=108.3bit

通信原理與應(yīng)用概論（一）

顯然：a與H這兩種的計算結(jié)果誤差不大，這是因為符號數(shù)L有57個,如果符號數(shù)；L更長那么誤差更小;L無限長時,信息的定義為：一個信息源若由m種符號(符號1,符號2……符號m),并且每種符號長度不同(符號1的長度為L1,符號2的長度為L2……符號m的長度為Lm)的L個符號組成，那么統(tǒng)計平均熵H就是該信息源的平均符號信息量,I就是該信息源的總信息量,單位是bit,公式見上。一個有意義的重要結(jié)論：對于二進制符號(0,1)組成的信息源,若P0=P1=1/2，那么H=1bit/符號，這對于二進制數(shù)字信息源的簡化和計算是很有意義的。通信原理與應(yīng)用概論

（一）

1.2.2、通信的定義與通信系統(tǒng)模型1.通信的定義通信是指人類利用光、電、磁等技術(shù)手段對語音、文字、圖象及數(shù)據(jù)等信息進行傳輸?shù)倪^程。2.通信系統(tǒng)模型通信系統(tǒng)的簡單的系統(tǒng)模型就是在點和點之間建立單向通信，把發(fā)送端的消息由發(fā)送設(shè)備經(jīng)過某種信道傳遞到接收端，由下圖模型加以概括。通信原理與應(yīng)用概論（一）

圖1.2-1中，發(fā)送端的信息源(也稱發(fā)終端)是經(jīng)過信息采集設(shè)備轉(zhuǎn)換成后的電信號，如話筒將人類話音轉(zhuǎn)換成模擬電信號。為了使信息源信號適合在信道中傳輸，發(fā)送設(shè)備對源信號完成某種變換，如PCM編碼電話，然后再送進信道。信道是指信號傳輸?shù)挠芯€或無線通道，如電話雙絞線。在接收端，接收設(shè)備的功能與發(fā)送設(shè)備的相反，它能從接收信號中恢復(fù)出相應(yīng)的原始信號，而受信者(也稱信息宿或收終端)是將源信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的聲音等信息。圖中的噪聲源是信道中的噪聲，噪聲是對信號產(chǎn)生干擾的無用的信號，因此必須盡可能降低它的信號的負作用。通信原理與應(yīng)用概論（一）

1.2.3、通信系統(tǒng)的方式和分類1.按消息傳送的方向與時間分按消息傳送的方向與時間不同，通信的工作方式可分為單工通信、半雙工通信及全雙工通信。單工通信是指消息只能單方向進行傳輸?shù)囊环N通信方式，如廣播和電視，就是信號從廣播臺和電視臺單向地傳輸給聽眾和觀眾。半雙工通信方式是指通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時收和發(fā)的形式，例如無線對講，這是因為收發(fā)公用一個通信頻道。全雙工通信，是指通信雙方可同時進行雙向傳輸消息的工作方式,如電話或計算機等。通信原理與應(yīng)用概論（一）

2.按數(shù)字信號排序分在數(shù)字通信中，按照數(shù)字信號排列的順序不同，可分為串行數(shù)字傳輸和并行傳輸。串行數(shù)字傳輸:是將代表信息的數(shù)字信號序列按時間順序一個接一個地在信道中傳輸?shù)姆绞?如數(shù)字調(diào)制解調(diào)器的RS232串行通信接口。這種方式占用頻帶窄甚至可以與其他通路公用，如家庭的撥號上網(wǎng)，缺點是速率較低。并行數(shù)字傳輸:是將代表信息的數(shù)字信號序列分割成兩路或兩路以上的數(shù)字信號序列同時在信道上傳輸?shù)姆绞剑绱蛴C的Centronics打印接口。并行傳輸方式在通信速率快，傳輸時間較短，但是占用頻帶寬，同步要求高，在干線通信中尤其明顯。通信原理與應(yīng)用概論

（一）

3.按通信頻段、傳輸媒質(zhì)和主要業(yè)務(wù)分信息由一地向另一地傳遞時，根據(jù)傳輸信道媒質(zhì)（介質(zhì)）的不同可分為兩大類：一類稱為有線通信，另一類稱為無線通信。有線通信:是指傳輸媒質(zhì)為雙絞線、電纜、光纜、波導(dǎo)的通信，其特點是信道媒質(zhì)為人造看得見而且通信質(zhì)量比較穩(wěn)定，又稱為恒參信道。無線通信:是指傳輸媒質(zhì)為電磁波的通信形式，除光波段是看得見的,其他頻段全是看不見的。如微波中繼通信、衛(wèi)星通信、移動通信、短波通信及散射通信等，由于地球上空的大氣層、平流層及電離層對不同頻段的通信影響不同，以及氧分子、水分子、雨、雪等氣候的影響，無線信道常常是不穩(wěn)定的，又稱為隨參信道,因此不同通信媒介適用不同的通信頻段。通信原理與應(yīng)用概論（一）

表1.2-1通信使用的頻（波）段、媒介及主要用途頻段（f）波段(λ)名稱/符號一、3Hz-30KHz10-105Km甚低頻：VLF(媒介:超長波無線電、有線線對;

用途:音頻、電話、數(shù)據(jù)終端、導(dǎo)航)二、30-300KHz1-10Km低頻：LF長波

(媒介:無線電、有線線對；用途：導(dǎo)航、電力線通信)三、300KHz-3MHZ100-1000m（中波：MW）中頻：MF(媒介：中波無線電、同軸電纜；用途:調(diào)幅AM廣播、視頻、移動通信、業(yè)余無線電)通信原理與應(yīng)用概論

（一）

表1.2-1通信使用的頻（波）段、媒介及主要用途頻段（f）波段(λ)名稱/符號四、3-30MHZ10-100m（短波：SW）高頻：HF(媒介：短波無線電、同軸電纜；用途：視頻、短波SSB廣播、短波移動通信、無繩電話)五、30-300MHZ1-10m甚高頻：VHF(媒介：米波無線電、同軸電纜；用途：電視、FM廣播、車輛通信、航空管制、無線尋呼)六、300MHZ-3GHZ1-10dm特高頻：UHF(媒介：分米波微波、波導(dǎo)；用途：電視、雷達、移動通信空間遙測)通信原理與應(yīng)用概論

（一）

表1.2-1通信使用的頻（波）段、媒介及主要用途頻段（f）波段(λ)名稱/符號七、3-30GHZ1-10cm超高頻：SHF

媒介：厘米波微波、波導(dǎo)用途：微波中繼通信、衛(wèi)星通信、太空通信、雷達八、30-300GZ1-10mm極高頻：EHF

媒介：毫米波微波、波導(dǎo)用途：雷達、射電天文九：105GHz-107GZ3*10-4－3*10-６cm紫外紅外可見光媒介：光纖、激光太空通信用途：大容量光數(shù)字通信通信原理與應(yīng)用概論

（一）

計算公式:λ=C/f…1.2-3

所有電磁波都是以光速傳輸,波長λ和頻率f以及光速C（3*108米/秒）的關(guān)系式4.按載波技術(shù)與被傳信息分及復(fù)用方式分（1）按載波技術(shù)與被傳信息分波：根據(jù)載波技術(shù)方式分為連續(xù)波調(diào)制和脈沖調(diào)制兩種；根據(jù)被傳輸信息分為模擬信息和數(shù)字信息兩種，那么就組合形成了四種通信技術(shù),即:A、連續(xù)波模擬調(diào)制：簡稱模擬調(diào)制技術(shù)，模擬調(diào)制就是將被傳輸?shù)囊宦纺M信號m(t)，直接“搬”到連續(xù)波cos(2πft+φ)的振幅A或頻率f上，通過有線或無線信道發(fā)送出去，如PAL/D.K電視廣播技術(shù)。在模擬調(diào)制的多信道傳輸中采用頻分復(fù)用(FDMA)技術(shù)。通信原理與應(yīng)用概論

（一）

B、連續(xù)波數(shù)字調(diào)制簡稱數(shù)字調(diào)制技術(shù)，數(shù)字調(diào)制就是將被傳輸?shù)囊宦罚?，1）數(shù)字信號，在連續(xù)波Acos(2πft+φ)的振幅A、頻率f或相位φ上進行鍵控，再通過有線或無線信道發(fā)送出去，如16QAM微波數(shù)字通信。在數(shù)字調(diào)制的多信道傳輸中采用時分復(fù)用(TDMA)技術(shù)，數(shù)字調(diào)制技術(shù)（又稱為信道編碼）常與脈沖數(shù)字調(diào)制技術(shù)（又稱為信源編碼）結(jié)合，構(gòu)成數(shù)字通信的主要技術(shù)規(guī)范。在數(shù)字調(diào)制的多信道傳輸中采用時分復(fù)用（TDMA）技術(shù)通信原理與應(yīng)用概論（一）

C、脈沖模擬調(diào)制脈沖模擬調(diào)制是先對被傳輸?shù)囊宦纺M信號m(t)進行振幅或頻率或相位的脈沖化，然后直接傳輸?shù)接芯€數(shù)字信道上,如脈沖的相位調(diào)制（PPM）用于光纖通信。D、脈沖數(shù)字調(diào)制脈沖數(shù)字調(diào)制的一種方式是對一路（0，1）數(shù)字源信號按照某種規(guī)律進行碼型變換,如計算機局域網(wǎng)的曼徹斯特編碼適合在局域網(wǎng)傳輸。另一種方式就是對一路模擬信號m(t)按照奈奎斯特定律進行抽樣量化編碼構(gòu)成一路數(shù)字信號（如固定電話的PCM脈碼調(diào)制技術(shù)），然后按照多路數(shù)字信號進行組合，構(gòu)成群技術(shù)，詳見后面。通信原理與應(yīng)用概論

（一）

（2）按照復(fù)用技術(shù)分根據(jù)不同的復(fù)用技術(shù)主要分為：A、頻分復(fù)用(FDMA)技術(shù)：在電磁波頻率資源上進行頻道劃分的技術(shù)；B、時分復(fù)用（TDMA）技術(shù)：在時間上進行數(shù)字劃分頻道的技術(shù)C、碼分復(fù)用（CDMA）技術(shù)：在指定頻帶范圍內(nèi)進行TDMA數(shù)字通信的技術(shù)；D、波分復(fù)用（WDMA）技術(shù)：在光纖的不同波長范圍內(nèi)進行數(shù)字通信的技術(shù)。通信原理與應(yīng)用概論

（一）

通信技術(shù)

被調(diào)制信息典型用途信道（媒介）調(diào)制技術(shù)復(fù)用技術(shù)連續(xù)波模擬調(diào)制模擬語音中波廣播無線傳輸雙邊帶調(diào)幅DSB頻分復(fù)用FDMA短波廣播無線傳輸單邊帶調(diào)幅SSB頻分復(fù)用FDMA調(diào)頻廣播無線傳輸雙邊帶調(diào)幅DSB頻分復(fù)用FDMA模擬電視無/有線電視無/有線傳輸殘留邊帶調(diào)幅VSB頻分復(fù)用FDMA衛(wèi)星電視衛(wèi)星中繼傳輸衛(wèi)星電視FM技術(shù)頻分復(fù)用FDMA通信原理與應(yīng)用概論

（一）

通信技術(shù)被調(diào)制信息典型用途信道（媒介）調(diào)制技術(shù)復(fù)用技術(shù)連續(xù)波數(shù)字調(diào)制數(shù)字廣播有線廣播光纖傳輸16QAM時分復(fù)用TDMA數(shù)字電視有線電視光纖傳輸64QAM時分復(fù)用TDMA固定電話（數(shù)字電話）國內(nèi)外電話通信微波中繼；衛(wèi)星中繼；光纖傳輸高進制QAM時分復(fù)用TDMA多媒體數(shù)字信息互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)微波中繼；衛(wèi)星中繼；光纖傳輸高進制QAM時分復(fù)用TDMA通信原理與應(yīng)用概論

（一）

通信技術(shù)被調(diào)制信息典型用途信道（媒介）調(diào)制技術(shù)復(fù)用技術(shù)脈沖模擬調(diào)制遙測信號空間遙測無線脈幅調(diào)制FDMA脈沖數(shù)字調(diào)制多媒體數(shù)字信號計算機局域網(wǎng)光纖，雙絞線曼徹斯特TDMA通信原理與應(yīng)用概論（一）

1.3.1通信網(wǎng)絡(luò)的定義通信系統(tǒng)：一般是指采用調(diào)制解調(diào)設(shè)備經(jīng)過信道的一對用戶(收發(fā)端)構(gòu)成的信息傳輸系統(tǒng),是最簡單的點-點通信方式。通信網(wǎng)：是指人類利用光、電、磁等技術(shù)手段，對語音、圖象、文字及數(shù)據(jù)進行信息采集、處理、傳輸及交換的各類系統(tǒng)的集合，它是由通信交換系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和用戶終端系統(tǒng)機等硬件以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)體制、編號計劃，信令方式、網(wǎng)絡(luò)管理等軟件組成，具有網(wǎng)狀的拓撲學(xué)結(jié)構(gòu)。通信原理與應(yīng)用概論

（一）

1.3.2網(wǎng)絡(luò)拓撲學(xué)與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)根據(jù)拓撲學(xué)原理：網(wǎng)絡(luò)是由節(jié)點和線路所組成。節(jié)點有三種:一是交換機節(jié)點,二是分機節(jié)點,三是用戶設(shè)備節(jié)點；線路也有三種:一種是干線，如微波中繼線路、衛(wèi)星線路或光纖線路；第二種是支線，如微波中繼線路或光纖線路,但容量比干線??；第三種是用戶線，可以是光纖、電纜或雙絞。若總節(jié)點數(shù)為N,實際線路數(shù)L，最大線路數(shù)為Lmax,最小線路數(shù)為Lmin，那么該通信組網(wǎng)有主要有三種形式：通信原理與應(yīng)用概論

（一）

1.網(wǎng)型網(wǎng)網(wǎng)型網(wǎng)又稱為完全分布式網(wǎng)絡(luò)，其最大線路數(shù)為Lmax=N(N-1)/2。該網(wǎng)絡(luò)的特點是:網(wǎng)絡(luò)的傳輸線路數(shù)最大，即任何兩點之間都有一條傳輸線路，因此可靠性最高；但是節(jié)點數(shù)N較大時，傳輸線路數(shù)太多會使網(wǎng)絡(luò)的線路成本過高，網(wǎng)型網(wǎng)一般適用于特大容量的城市信息節(jié)點之間或少數(shù)軍用專線網(wǎng),見下圖N=5,L=10。

通信原理與應(yīng)用概論

（一）

2.星形網(wǎng)其線路數(shù)Lmin=N-1，該網(wǎng)絡(luò)的特點是網(wǎng)絡(luò)的線路數(shù)最少，即任何兩點之間只有一條傳輸線路、因此網(wǎng)絡(luò)的線路成本低，節(jié)點數(shù)較大時可以節(jié)約大量的傳輸線路建設(shè)費。但這種網(wǎng)絡(luò)需要設(shè)置轉(zhuǎn)接中心，當(dāng)傳輸鏈路費用高于轉(zhuǎn)接交換設(shè)備費用時才采用這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),但是交換轉(zhuǎn)接設(shè)備發(fā)生故障時，將對網(wǎng)絡(luò)用戶造成嚴重影響，星形網(wǎng)在電話和計算機局域網(wǎng)中應(yīng)用廣泛，如下圖N=6,L=5。通信原理與應(yīng)用概論（一）

3.復(fù)合網(wǎng)又稱為不完全分布式網(wǎng)絡(luò)，其線路數(shù)L在Lmin和Lmax之間，該網(wǎng)既有網(wǎng)型網(wǎng)可靠性高的優(yōu)點，又有星形網(wǎng)線經(jīng)濟的優(yōu)點。設(shè)計原則是：以交換設(shè)備為中心，傳輸線路在滿足業(yè)務(wù)的可靠性的前提下，兩者費用之和為最小。因此在公用電話網(wǎng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)中廣泛使用?？偣?jié)點N=12（其中3個交換節(jié)點;A、B、C和9個用戶節(jié)點A1-A3，B1-B3，C1-C3），L=12。如下圖通信原理與應(yīng)用概論

（一）

1.3.3、網(wǎng)絡(luò)的交換技術(shù)和業(yè)務(wù)分類交換機是網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備，根據(jù)交換方式的不同，主要包括電路交換，報文交換、分組交換。

1.電路交換:由電話程控交換機要電話網(wǎng)的兩終端之間提供一條物理的通信線路，電路交換是雙向?qū)崟r的；

2.報文交換:由發(fā)送設(shè)備按照報文的數(shù)字地址發(fā)出，由多級中轉(zhuǎn)設(shè)備存儲并轉(zhuǎn)發(fā)到收方，報文交換是單向延時；

3.分組交換:是發(fā)方將計算機報文按照幀(分組)連續(xù)傳出，再由計算機的幀交換機按照有關(guān)協(xié)議存儲轉(zhuǎn)發(fā)到收方，計算機分組交換可以是雙向?qū)崟r的,也可以是單向延時的；其中分組交換技術(shù)有X.25,幀中繼,ATM等技術(shù)。通信原理與應(yīng)用概論

（一）

交換方式

業(yè)務(wù)范圍電路交換國際、國內(nèi)、市內(nèi)固定電話，本地移動通信、漫游移動通信報文交換國際、國內(nèi)的公共電報、用戶電報業(yè)務(wù)幀中繼技術(shù)Internet網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)、文本、音樂和圖象傳輸業(yè)務(wù)，E-mail業(yè)務(wù)ATM技術(shù)ISDN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)、文本、音樂和圖象的ISDN業(yè)務(wù)通信原理與應(yīng)用概論（一）

1.3.4、網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化組織與Shannon定理一.通信網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化組織：ITU-T（CCITT）是國際電信聯(lián)盟的標(biāo)準(zhǔn)化組織，下轄15個研究小組，研究標(biāo)準(zhǔn)化的問題：

1、業(yè)務(wù)定義2、網(wǎng)絡(luò)運營3、資費和結(jié)算原則4、網(wǎng)絡(luò)維護5、電磁環(huán)境影響的防護6、外部設(shè)備7、數(shù)據(jù)網(wǎng)和開放系統(tǒng)通信8、遠程信息業(yè)務(wù)的終端9、電視和聲音傳輸10、電信應(yīng)用語言11、交換和信令12、電信網(wǎng)和終端的端到端傳輸性能13、網(wǎng)絡(luò)總體14、數(shù)據(jù)、電報、遠程信息業(yè)務(wù)的調(diào)制解調(diào)器和傳輸技術(shù)15、傳輸系統(tǒng)和設(shè)備。通信原理與應(yīng)用概論（一）

ITU-R（CCIR）是國際電信聯(lián)盟的無線電組織，下轄9個研究小組，研究標(biāo)準(zhǔn)化的問題：1、頻率管理2、業(yè)務(wù)間共用與兼容3、無線電波的傳播4、固定衛(wèi)星業(yè)務(wù)5、科學(xué)業(yè)務(wù)6、移動、無線電定向、業(yè)余愛好者和相關(guān)的衛(wèi)星業(yè)務(wù)7、固定業(yè)務(wù)8、聲音廣播業(yè)務(wù)9、電視廣播業(yè)務(wù)部。（標(biāo)準(zhǔn)可查閱CCITT和CCIR的有關(guān)建議標(biāo)準(zhǔn)。）通信原理與應(yīng)用概論

（一）

2.Shannon定理通信必須圍繞著可靠性和有效性這兩個主題考慮。模擬通信的可靠性由信噪比S/N反映，有效性由傳輸帶寬B（HZ）反映；而數(shù)字通信的可靠性由誤碼率Pe反映，有效性由傳輸速率R（bps），1948年美國信息論專家Shannon（香農(nóng)）提出定理：

R=B*Log2(1+S/N)……1.3-1結(jié)論:1、模擬傳輸系統(tǒng)可以進行數(shù)字通信，其傳輸速率由公式可得。

2、若系統(tǒng)的噪聲功率譜密度為n0(W/HZ)、信道噪聲

N=n0*B，帶入1.3-1

可以得出:B趨向無窮大時，Rmax=1.44S/n0…..1.3-2

這是指在頻帶無限時,數(shù)據(jù)通信的最大傳輸速度，也是碼分多址CDMA的頻帶無限擴展時的理論基礎(chǔ)。通信原理與應(yīng)用概論

（一）

習(xí)題一一、填空：按照通信方式，主要分為：______、_______、_______通信；按照通信媒體，主要分為：__________、________通信；按照通信波譜，主要分為：________、_________、__________、________、_________、__________、

________、_________、________幾個通信頻段；微波段和光纖段主要用于人類的______、_______、________三大通信。通信技術(shù)的主要發(fā)展趨勢是______、_______、_________、_______、________。二、名詞解釋1、模擬調(diào)制解調(diào)器2、數(shù)字調(diào)制解調(diào)器3、脈沖模擬調(diào)制4、脈沖數(shù)字調(diào)制5、通信系統(tǒng)6、通信網(wǎng)絡(luò)通信原理與應(yīng)用概論（一）

三、計算題1、對于A、B、C三個符號組成的L=100的信息源，若它們的統(tǒng)計概率分別為：P1=1/4，P2=1/2，P3=1/4，求出信息熵H和總信息量I。2、對于B=20MHZ的頻帶傳輸系統(tǒng)，若信噪比S/N=20dB，請求出該傳輸系統(tǒng)的傳輸速率Rc。通信原理與應(yīng)用概述（二）

第2章廣播系統(tǒng)與電視系統(tǒng)2.1廣播系統(tǒng)2.1調(diào)幅AM/中波MW廣播系統(tǒng)(1)調(diào)幅AM/中波MW廣播工作原理;(2)調(diào)幅AM/中波MW廣播主要技術(shù)指標(biāo);(3)調(diào)幅AM/中波MW廣播傳輸方式;(4)調(diào)幅AM/中波MW廣播系統(tǒng)的優(yōu)缺點（需要指出的是:20世紀(jì)50年代到70年代,中國廣大的廣大城鄉(xiāng)居民基本上都沒有電視,所以除了報紙外,廣播是重要的信息渠道，中央人民廣播電臺和江蘇人民廣播電臺都是調(diào)幅的）通信原理與應(yīng)用概述（二）

第2章廣播系統(tǒng)與電視系統(tǒng)2.1廣播系統(tǒng)2.1.2、調(diào)頻FM/超短波VHF廣播系統(tǒng)(1)調(diào)頻FM/超短波VHF廣播工作原理;(2)調(diào)頻FM/超短波VHF廣播主要技術(shù)指標(biāo);(3)調(diào)頻FM/超短波VHF廣播傳輸方式;(4)調(diào)頻FM/超短波VHF廣播系統(tǒng)的優(yōu)缺點需要指出的是:調(diào)頻廣播在20世紀(jì)70年代和80年代初得到了較快的發(fā)展,其中以城市調(diào)頻臺為特色,如評書,臺灣校園歌曲等節(jié)目廣受歡迎。目前南京調(diào)頻廣播除了音樂臺以外也發(fā)展到交通臺等多個節(jié)目,廣告是廣播的主要收入來源.通信原理與應(yīng)用概述（二）第2章廣播系統(tǒng)與電視系統(tǒng)2.1廣播系統(tǒng)2.1.3、單邊帶SSB/短波SW廣播系統(tǒng)(1)單邊帶SSB/短波SW廣播工作原理;(2)單邊帶SSB/短波SW廣播主要技術(shù)指標(biāo);(3)單邊帶SSB/短波SW廣播傳輸方式;(4)單邊帶SSB/短波SW廣播系統(tǒng)的優(yōu)缺點.

（中國國際廣播電臺以10多種語言向全球其他國家廣播,主要是介紹中國的經(jīng)濟政治和社會發(fā)展等,還有就是學(xué)習(xí)漢語。同樣美國之音和英國BBC也對華廣播，但是不能完全聽它的宣傳，可以學(xué)習(xí)其語言。）通信原理與應(yīng)用概述（二）第2章廣播系統(tǒng)與電視系統(tǒng)2.2電視系統(tǒng)2.2.1、PAL/D全電視信號

1、PAL/D全電視制式信號的主要技術(shù)指標(biāo)；2、負極性AM調(diào)制和頻分復(fù)用技術(shù)2.2.2、電視廣播系統(tǒng)1、無線電視；2、CATV有線電視系統(tǒng)；2.2.3、衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)1、衛(wèi)星電視廣播的發(fā)展歷史；2、靜止衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)作業(yè)二：P31：一、簡答題二、畫圖題三、計算題（1、3）通信原理與應(yīng)用概述（三）

第2章廣播系統(tǒng)與電視系統(tǒng)

3、靜止衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)的主要參數(shù)設(shè)計2.2.4、數(shù)字電視技術(shù)1、奈奎斯特抽樣定律；2、PAL/D電視信號的PCM數(shù)字編碼作業(yè)三.P31/三、計算題:2，4，5

需要指出的是：有線電視已經(jīng)從模擬傳輸實現(xiàn)了向數(shù)字傳輸，因此節(jié)目已經(jīng)達到120套以上，其每套節(jié)目的調(diào)制技術(shù)采用了64QAM，傳輸速率為：6.875Mbps通信原理與應(yīng)用概述（二）

2.1廣播系統(tǒng)廣播是人類社會在實現(xiàn)了“點到點”的電報之后，首先實現(xiàn)的“點到面”的廣播通信，因為它具有為大眾提供信息服務(wù)的功能，因此又被稱之為印刷媒體之后的人類第二大媒體（聽媒體）。自1920年美國匹茲堡KBKA電臺率先開播以來，人類的廣播事業(yè)得到了迅速發(fā)展，從技術(shù)上看主要有調(diào)幅AM/中波MW廣播系統(tǒng)、調(diào)頻FM/超短波VHF廣播系統(tǒng)、單邊帶SSB/短波SW廣播系統(tǒng)。通信原理與應(yīng)用概述（二）

2.1.1、調(diào)幅AM/中波MW廣播系統(tǒng)1.工作原理

AM調(diào)幅技術(shù)是指播音員直接或經(jīng)錄音后,將話音信息經(jīng)話筒變成基帶電信號m(t)=KcosΩt，然后直接“加”到連續(xù)波Acos(2πfc*t)的振幅A上，變成模擬的調(diào)制信號Sm(t)=[m(t)+A]cos(2πfc*t)發(fā)射出去，而收音機則在電臺覆蓋區(qū)內(nèi)對接收點的無線信號S’m(t)接收和AM解調(diào)，最后由收音機喇叭播放給聽眾,在廣播中存在著噪聲的影響，如圖2-1-1。通信原理與應(yīng)用概述（二）

2.調(diào)幅AM/中波MW廣播系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)：中國的AM中波廣播的載波頻率采用MW：

fc=530-1600KHZ；基帶帶寬fm=15KHZ,傳輸帶寬BAM=2fm=30KHZ,

信噪比改善系數(shù)G=2/3（又稱為制度增益,就是信號接收端的解接期的輸出信噪比So/No與輸入信噪比Si/Ni的比值）。

AM電臺的電磁波發(fā)射功率為10KW以內(nèi)，電場方向采用垂直極化波方式。

AM廣播采用頻分復(fù)用方式（FDMA）,一般開設(shè)5-15個廣播頻道。通信原理與應(yīng)用概述（二）

3.調(diào)幅AM/中波MW廣播系統(tǒng)的傳輸方式由于中波MF(或MW)的波長為100-1000米，所以它能“越過”絕大多數(shù)的城市建筑物，中波的傳輸方式又稱為“地面波傳輸方式”（如圖2-1-2）。當(dāng)電臺從A點發(fā)射波1后，波1經(jīng)過半波λ/2到達B點即被地面反射后以波2傳播；波2再經(jīng)半波λ/2到達C點即被地面反射后以波3傳播……，如此沿地面?zhèn)鬏數(shù)紼。雖然中波在傳輸中有入地衰減，但衰減不大。因此中波廣播適于遠距離傳播，如全國或全省廣播，見下圖，中央人民廣播電臺需要多級別轉(zhuǎn)接。通信原理與應(yīng)用概述（二）

4.調(diào)幅AM/中波MW廣播系統(tǒng)的優(yōu)缺點主要優(yōu)點是：AM技術(shù)簡單、廣播距離遠，接收機解調(diào)容易；缺點是：大氣噪聲影響較大，信噪比改善系數(shù)小，信號質(zhì)量沒有FM廣播好。隨著收音機的接收點離發(fā)射電臺越遠，接收效果越差，最后無法收聽，即存在接收機的“門限效應(yīng)”。國內(nèi)從20世紀(jì)50年代初到70年代建立了中波廣播系統(tǒng)，AM臺式電子管收音機和AM便攜式晶體管收音機曾深受廣大聽眾喜愛，許多新聞廣播通過該系統(tǒng)傳播。如當(dāng)時著名的江蘇人民廣播電臺就是用中波700KHZ進行廣播的。通信原理與應(yīng)用概述（二）

2.1.2調(diào)頻FM/超短波VHF廣播系統(tǒng)由于AM調(diào)幅/中波廣播系統(tǒng)存在著信噪比改善系數(shù)小的缺點，因此信號較差地方收聽到的AM廣播信號中常常出現(xiàn)“沙沙”的噪聲，距離越遠信號質(zhì)量越差，于是FM調(diào)頻/超短波廣播系統(tǒng)應(yīng)運而生。1.工作原理

FM調(diào)頻/超短波廣播系統(tǒng)將基帶電信號m(t)=KcosΩt，“加”到連續(xù)波Acos(2πfc*t)的頻率fc上，變成模擬的調(diào)制信號Sm(t)=Acos2π[fc+m(t)]*t發(fā)射出去,而收音機則在電臺覆蓋區(qū)內(nèi)對接收點的無線信號S’m(t)接收和FM解調(diào)，解決了噪聲干擾較大的問題，如圖2-1-3。

通信原理與應(yīng)用概述（二）

2.調(diào)頻FM/超短波VHF/頻分復(fù)用FDMA廣播系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)中國的FM廣播載頻采用VHF：fc=88-108MHZ

基帶的頻寬fm=15KHZ,

傳輸帶寬BFM=2(mf+1)fm=180KHZ

調(diào)頻系數(shù)mf=5,

信噪比改善系數(shù)G=3mf2(mf+1)=450，顯然FM調(diào)頻廣播具有信號質(zhì)量好的優(yōu)點，這是通過大大增加傳輸帶寬B換來的，符合Shannon定理原理。

FM電臺的電磁波發(fā)射功率為15KW以內(nèi)，電場方向也采用垂直極化波方式。FM超短波廣播采用頻分復(fù)用方式（FDMA）,一般開設(shè)5-15個廣播頻道。通信原理與應(yīng)用概述（二）

3.調(diào)頻FM/超短波VHF廣播系統(tǒng)的傳輸方式由于超短波VHF的波長為1-10米，所以它常常被城市的高大建筑物所阻礙，衰減較大；因為頻率fc為88-108MHZ，根據(jù)微波的路徑衰減方程(見第4章),其空間路徑衰減較大，顯然FM調(diào)頻不適于遠距離傳播，較適宜于城市內(nèi)的距離廣播。超短波的傳輸方式又稱為空間直射波方式（圖2-1-4）。當(dāng)FM電臺從發(fā)射端A點發(fā)射電磁波后，其覆蓋范圍B1-B4內(nèi)都可以接收到信號。通信原理與應(yīng)用概述（二）

4.調(diào)頻FM/超短波VHF廣播系統(tǒng)的優(yōu)、缺點優(yōu)點是：大氣噪聲干擾小、載波頻率高、信噪比改善系數(shù)大，廣播質(zhì)量明顯好于中波廣播。缺點是：覆蓋面較小，但是完全可以通過技術(shù)轉(zhuǎn)播方式來彌補。國內(nèi)從20世紀(jì)70年代末開始，在全國絕大部分城市里建立了FM廣播系統(tǒng)。如南京音樂臺就是用105.8MHZ播放的，江蘇省的調(diào)頻廣播需要以南京為中心進行轉(zhuǎn)接。通信原理與應(yīng)用概述（二）2.1.3、單邊帶SSB/短波SW廣播系統(tǒng)1.工作原理

SSB單邊帶/短波廣播系統(tǒng)是與AM調(diào)幅廣播相類似的調(diào)制技術(shù),但是又有顯著不同。m(t)=KcosΩt先“乘”到連續(xù)波Acos(2πfc*t)的振幅A上，變成模擬的調(diào)制信號(t)=[m(t)]cos(2πfc*t)，發(fā)射前采用濾波器技術(shù)只發(fā)射一個邊帶；經(jīng)過電離層反射的無線信道將Sm(t)以一定的角度向電離層發(fā)射,具有超遠程的特點，而收音機則在接收點對無線信號S’m(t)接收和SSB解調(diào)，最后播放給聽眾,廣播中存在著無線噪聲。見圖2-1-5通信原理與應(yīng)用概述（二）

2.單邊帶SSB/短波SW廣播系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)中國的短波廣播頻率主要采用兩個波段：晚上SW1：fc=3.2-7.6MHZ，白天SW2：fc=9.5-22.2MHZ；話音基帶的帶寬fm=4KHZ,傳輸帶寬BSSB=fm=4KHZ,信噪比改善系數(shù)G=1。

SSB電臺的電磁波發(fā)射功率為10KW以上，電場方向采用水平極化波方式。SSB短波廣播采用頻分復(fù)用方式（FDMA）,中國國際廣播電臺以英語等十幾種語言和幾十個SSB單邊帶短波廣播頻道對國外許多國家進行廣播。通信原理與應(yīng)用概述（二）

3.單邊帶SSB/短波SW廣播系統(tǒng)的傳輸特點短波SW（或HF）的波長λ=10-100米是通過大氣層中到達電離層時形成特有的反射傳輸，即“電離層反射傳輸方式”。由于電離層分了D、E、F1、F2四層，其各層高度、反射頻率和反射時間不同，見圖2-1-6。顯然從A到B白天可能經(jīng)過F2、F1、E點反射。

SSB短波廣播的第一個特點是“多徑效應(yīng)”，即多條傳輸路徑導(dǎo)致接收信號嚴重衰減和不穩(wěn)定；第二個特點是“時延大”，由于傳輸路徑比較遠（幾百公里）形成的時間延遲；通信原理與應(yīng)用概述（二）

第三個特點是“廣播頻率隨晝夜變化”，經(jīng)過實際的測量統(tǒng)計，白天通信效果最好的廣播頻率段是SW2:9.5-22.26MHZ，主要靠F1層、F2層和E層反射，而晚上通信效果最好的頻率段是SW1:3.2-7.6MHZ，也主要靠F1和F2層反射，所以F1和F2層是短波通信的可靠層。

4.單邊帶SSB/短波SW廣播系統(tǒng)的優(yōu)、缺點優(yōu)點是：通信距離特別遠、適宜于國際廣播；缺點是：大氣噪聲干擾大、天線發(fā)射設(shè)備龐大、“多徑效應(yīng)和時延大”造成信號質(zhì)量差、傳輸資源（3-30MHZ）有限造成全球短波信道擁擠、另外基帶較窄（4KHZ）造成音樂播放效果不理想。短波數(shù)字通信是各國軍事部門高度重視的又一重要領(lǐng)域，不再贅述。通信原理與應(yīng)用概述（二）

綜合而論：1、廣播系統(tǒng)是以語音和音樂為主的“點到面”的單向通信系統(tǒng)，屬于聽眾傳媒；2、調(diào)頻FM/超短波VHF廣播系統(tǒng)效果最好、AM/中波MW廣播系統(tǒng)效果次之、單邊帶SSB/短波SW廣播系統(tǒng)效果最差；但是傳輸距離恰好相反,依此分別適應(yīng)于都市廣播,省內(nèi)廣播和國際廣播。3、廣播系統(tǒng)是模擬調(diào)制系統(tǒng)，所以多信道傳輸主要采用頻分復(fù)用FDMA技術(shù)；4、廣播業(yè)主要受到電視業(yè)的影響和沖擊，此外還受到錄音機、CD機等便攜式小型音頻設(shè)備的影響。5、高清晰數(shù)字廣播在有限電視傳輸中已經(jīng)實現(xiàn)，例如南京有線電視網(wǎng)也同時是有線廣播網(wǎng)絡(luò)，廣播的經(jīng)費來源很大一部分是提供商業(yè)廣告服務(wù)。通信原理與應(yīng)用概述（二）中國之聲-1

中華之聲-6

城市調(diào)頻（浦口）

-11

南京體育廣播

-16

經(jīng)濟之聲-2民族之聲-7

曲藝調(diào)頻（高淳）-12

南京音樂廣播

-17音樂之聲-3

新聞?wù){(diào)頻（雨花）-8

南京城市管理廣播-13

華夏之聲-4

南京新聞聯(lián)播

-9

南京交通廣播-14

國際廣播電臺-5

南京經(jīng)濟廣播-10

音樂調(diào)頻（棲霞）-15

通信原理與應(yīng)用概述（二）

2.2電視系統(tǒng)通過對人類信息器官的研究表明：視覺器官采集的信息占人類一生的信息量的80%，而聽說器官處理的信息只占15%，因此有“百聞不如一見”的說法。顯然電視技術(shù)是人類信息社會的主要內(nèi)容之一，聯(lián)合國以家庭電視機的普及程度達到90%以上作為衡量一個國家信息現(xiàn)代化的標(biāo)志之一。從1929年，從美國人演示電子顯示管的電視系統(tǒng)到1965年衛(wèi)星電視的轉(zhuǎn)播和直播，模擬電視技術(shù)走向成熟。通信原理與應(yīng)用概述（二）

2.2.1PAL/D全電視信號

PAL/D彩色電視TV廣播制式又稱為“PhaseAlternationLine”（相位逐行交變）平衡調(diào)幅制，是1962年西德研究出來的。主要優(yōu)點是對相位因傳輸造成的色調(diào)誤差具有明顯的抗干擾作用，它在圖象信號部分采用了殘留邊帶VSB技術(shù)。由于VSB的優(yōu)點是：節(jié)約通信頻帶又能保證低頻段信息不失真，便于電視接收機的濾波器線性補償接收。我國采用的是殘留邊帶VSB和PAL/D.K制式圖像信號，原理圖見圖2-2-1(a.b.c)。通信原理與應(yīng)用概述（二）

1.PAL/D全電視制式信號的主要技術(shù)指標(biāo)根據(jù)國家GB3174-82標(biāo)準(zhǔn)，PAL/D全電視制式信號中含亮度信號、色度信號、色同步信號、行同步信號、場同步信號，其主要技術(shù)指標(biāo)是:(1)全電視信號頻帶特性：圖中實框部分是全電視信號頻帶特性總帶寬BTV=8MHZ(-1.25-6.75MHZ)；包括殘留邊帶VSB圖像調(diào)制信號、伴音和左（右）保護帶。其中：虛框部分是殘留邊帶VSB圖像調(diào)制信號，帶寬BVSB=6.75MHZ(-0.75-6MHZ)，殘留部分為0.75MHZ(-0.75-0MHZ)，經(jīng)電視接收機VSB濾波器后還原成電視的基帶信號fm=6MHZ；通信原理與應(yīng)用概述（二）

圖象載頻f1位于0HZ；伴音載頻f2位于6.5MHZ,

采用FM技術(shù)以保證傳輸質(zhì)量，其調(diào)制帶寬BFM=100KHZ，基帶fm=15KHZ；左保護帶為：

0.5MHZ(-1.25MHZ到-0.75MHZ)；右保護帶為：

0.2MHZ(6.5MHZ到6.75MHZ)。通信原理與應(yīng)用概述（二）

(2)PAL/D的電掃描特性

PAL/D制根據(jù)“人的眼睛在每秒傳入24幀（幅）以上圖象時就會產(chǎn)生連續(xù)圖象的感覺”的原理，選幀頻為fF=25幀/秒；

PAL/D制式為了“減少人眼睛對連續(xù)掃描產(chǎn)生的閃爍感”的原理，將每幀又分為偶數(shù)場和奇數(shù)場兩場，即采用隔行掃描技術(shù)，顯然，場頻fv=2*fF=50場/秒；

PAL/D制式又“根據(jù)人的眼睛的分辨力”原理，每幀圖象為625行，所以行頻fH=25*625=15625行/秒；由于基帶信號fm（6MHZ）中包含黑白和色度信號，根據(jù)“頻譜交錯技術(shù)”的原理，PAL/D制式選擇色信號副載波

fsc=4.43361875MHZ。通信原理與應(yīng)用概述（二）

2.高頻電視信號：采用負極性AM調(diào)制技術(shù)和頻分復(fù)用FDMA技術(shù)

PAL/D.K全電視制式信號作為模擬信號m(t)，采用負極性AM調(diào)制技術(shù)“加”到Acos(2πfc*t)上，這樣不僅發(fā)射機的功率和效率較大而且抗干擾能力較強；

fc是電視臺的VHF或UHF發(fā)射頻率，其頻道劃分由國家規(guī)定。見下表通信原理與應(yīng)用概述（二）波段頻道頻率范圍總帶寬544MHZVHFI1-545-72.5MHZ;76-92MHZ40MHZVHFIII6-12167-223MHZ56MHZUHFIV13-24470-566MHZ96MHZUHFV25-68606-958MHZ352MHZ通信原理與應(yīng)用概述（二）

2.2.2電視廣播系統(tǒng)電視廣播系統(tǒng)主要分為無線廣播系統(tǒng)和有線的CATV系統(tǒng)。1.無線廣播系統(tǒng)我國自1978年改革開放到1986年以無線廣播為主，以首都、省會、地級市和縣電視臺為中心，采用微波中繼傳輸和微波電視轉(zhuǎn)播技術(shù)向城市及農(nóng)村的廣大地區(qū)覆蓋廣播;一般采用10KW以上的負極性AM調(diào)制技術(shù)/水平極化電磁波方式傳輸,覆蓋范圍在幾十Km，這種方式適合于地廣人稀的廣大開闊地區(qū)。通信原理與應(yīng)用概述（二）2.有線CATV系統(tǒng)

1986年中國發(fā)射東方紅2號衛(wèi)星，中央電視臺開通了CCTV-1和CCTV-2正式進行中國的衛(wèi)星廣播后，國內(nèi)星廣播事業(yè)迅速發(fā)展，這不僅填補了國內(nèi)許多山區(qū)和偏遠地區(qū)廣播電視的空白，更為各城市電視臺迅速發(fā)展有線電視，即CATV提供了廣闊的前景。有線電視廣播在城市迅速發(fā)展并收取一定的費用，由于信號在電纜傳送中有衰減，所以采用平衡放大器，參見2-2-2，后基本被光纖取代。通信原理與應(yīng)用概述（二）

中央電視臺衛(wèi)星節(jié)目CCTV-1綜合CCTV-2經(jīng)濟CCTV-3文藝CCTV-4國際CCTV-5體育CCTV-6電影CCTV-7軍事CCTV-8電視劇CCTV-9英語CCTV-10科教CCTV-11戲劇CCTV-12法制CETV-13電大教育CCTV-14音樂CCTV-15少兒CCTV-16新聞CCTV46新聞聯(lián)播CCTV-58電教二套通信原理與應(yīng)用概述（二）

江蘇和南京電視臺節(jié)目南京新聞-17南京影視-18南京生活-19南京娛樂-20南京信息-21南京科教-22南京股市-23南京十八-24南京少兒-25數(shù)字電視導(dǎo)視-62金陵熱播-64江蘇衛(wèi)視-26江蘇城市-27江蘇綜藝-28江蘇影視-29江蘇教育-30江蘇公共-31江蘇體育-32江蘇少兒-33江蘇靚妝-63通信原理與應(yīng)用概述（二）

地方省市電視臺衛(wèi)星節(jié)目北京衛(wèi)視-34東方衛(wèi)視-35天津衛(wèi)視-36重慶衛(wèi)視-37安徽衛(wèi)視-38廣西衛(wèi)視-39廣東衛(wèi)視-40湖南衛(wèi)視-41湖北衛(wèi)視-42第一財經(jīng)頻道東南衛(wèi)視-44山東衛(wèi)視-45新旅游衛(wèi)視-47炫動卡通-48記實衛(wèi)視-49四川衛(wèi)視-50東方音樂-51上海體育頻道-52深圳衛(wèi)視-53東方戲曲頻道-54云南衛(wèi)視-55浙江衛(wèi)視-56遼寧衛(wèi)視-57青海綜合-59江西衛(wèi)視-60河南衛(wèi)視-61西藏衛(wèi)視-55通信原理與應(yīng)用概述（二）

收費電視臺衛(wèi)星節(jié)目法制天地-65動漫秀場-66全紀(jì)實視-67東方財經(jīng)-68游戲風(fēng)云-69勁爆體育-70急速汽車-71魅力音樂-72衛(wèi)生健康-73生活時尚-74歡笑劇場-75都市劇場-76金色頻道-77七彩劇場-78上海電視劇-79中華美食-80老年福通信原理與應(yīng)用概述（二）2.2.3、衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)1.衛(wèi)星電視廣播的發(fā)展歷史：

1687年，牛頓建立天體運動理論，為宇宙飛行器必須在大氣層以外空間繞地球進行衛(wèi)星運動指明了方向；

19世紀(jì)末德國的岡斯賓特提出用火箭作為飛行器的運載工具；

1903年，俄國的齊奧爾科夫斯基全面闡述了宇宙飛行理論，并指出把宇宙飛行器送到大氣層外，使它象月球—樣永遠繞地球運行是完全可能的。

通信原理與應(yīng)用概述（二）2.2.3、衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)

1945年英國人克拉克指出：向赤道上空36000公里的靜止軌道發(fā)射三顆相互間隔1200的衛(wèi)星有可能實現(xiàn)全球通信。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在微波通信技術(shù)成熟的基礎(chǔ)上，空間發(fā)射的一系列科學(xué)試驗逐步解決了衛(wèi)星通信的重要技術(shù)問題，克拉克的衛(wèi)星通信設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實。通信原理與應(yīng)用概述（二）

1957年10月4日，蘇聯(lián)率先發(fā)射世界上首顆人造地球衛(wèi)星；

1958年1月，美國為了與蘇聯(lián)展開太空競賽，發(fā)射了自己的第一顆人造地球衛(wèi)星；除了通信外，美國還制定了“阿波羅”登月計劃和航天飛機計劃等，1969年首次實現(xiàn)人類登月。美國在第一顆通信衛(wèi)星-斯科(Score)1號在進行衛(wèi)星通信試驗中，由于蓄電池能源壽命只有13天，使人們認識到：衛(wèi)星通信必須通過太陽能解決衛(wèi)星上的能源問題。

1962年12月，美國發(fā)射了中繼號（Relay）衛(wèi)星。

通信原理與應(yīng)用概述（二）

l963年11月23日，在使用這顆衛(wèi)星在美國和日本之間進行電視轉(zhuǎn)播試驗時，發(fā)生了肯尼迪總統(tǒng)遇刺事件，衛(wèi)星及時轉(zhuǎn)播了這條電視新聞，全世界看到了衛(wèi)星電視直播（live）的優(yōu)越性。

l964年8月20日，美國等十一個國家參加簽署成立了“InterimCommunicationSatelliteConsortium”，1965年正式命名為Intelsat,即國際商業(yè)通信衛(wèi)星組織（簡稱IS）。該組織從1965年4月發(fā)射成功IS-1號，至今已發(fā)射到IS-7號,為全球提供衛(wèi)星通信的商業(yè)服務(wù)。通信原理與應(yīng)用概述（二）時間衛(wèi)星型號轉(zhuǎn)發(fā)器個數(shù)每個轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬MHZ總帶寬MHZ通信能力(25MHZ/1TV)1965IS-1225MHZ502路TV1966IS-22128MHZ25610路TV1968IS-32225MHZ45018路TV1971IS-41236MHZ43217路TV1975IS-5A20128MHZ256028路TV1980IS-52784MHZ228091路TV1987IS-63680MHZ2880115路TV通信原理與應(yīng)用概述（二）

中國自1970年發(fā)射成功首顆低軌道衛(wèi)星“東方紅1號”以來，由于“文革”的影響，一直到1984年才在西昌發(fā)射了首顆自行研制的“東方紅-2”號同步通信衛(wèi)星，并于1986正式開通CCTV—1和CCTV—2衛(wèi)星電視頻道。在國際衛(wèi)星通信組織IS的協(xié)助下，于1992年發(fā)射了“東方紅-3”號同步通信衛(wèi)星，其能力與IS-5的水平大體相當(dāng)。隨著國內(nèi)衛(wèi)星通信事業(yè)的發(fā)展，目前，中央電視臺上星節(jié)目達16套以上，絕大部分的直轄市、省和自治區(qū)基本上實現(xiàn)了衛(wèi)星電視的全國廣播,全部上衛(wèi)星節(jié)目30套以上,見表2-2-2。。通信原理與應(yīng)用概述（二）2.靜止衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)的組成衛(wèi)星廣播系統(tǒng)主要包括三部分：1．衛(wèi)星子系統(tǒng)2.發(fā)射子系統(tǒng)部分A與發(fā)射上行傳輸線路SA；3.接收子系統(tǒng)部分B與接收下行傳輸線路SB；通信原理與應(yīng)用概述（二）3.靜止衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)的主要參數(shù)設(shè)計(1)關(guān)于接收天線方位角φ、仰角θ及星站之間距離d的計算方法對于接收子系統(tǒng)來說,始終有一個下行線路SB(或者說通信線路d)的問題,中國處于亞太地區(qū)北緯度國家,其電視廣播的靜止衛(wèi)星一般在800E到1300E之內(nèi)。我國部分城市接收赤道上空東經(jīng)920E同步衛(wèi)星的參數(shù)表(2-2-3)通信原理與應(yīng)用概述（二）城市東經(jīng)α1北緯β天線方位角φ天線仰角θ北京116027′39055′35024′37029′南京118047′32004′43038′42050′上海121026′31011′47028′41042′杭州120011′30015′46048′43012′通信原理與應(yīng)用概述（二）已知:衛(wèi)星與接收站間的經(jīng)度角之差：

α=α0-α1和接收站的緯度β；接收天線方位角φ根據(jù):cosφ=cosαcosβ…2-2-1

接收天線仰角θ根據(jù):tgθ=(cosφ-0.1511)/sinφ…2-2-2

星站間距離d見黑板：其中地球半徑R=6400Km；衛(wèi)星離地球赤道上空高度h=36000Km通信原理與應(yīng)用概述（二）作業(yè)二/P31：一.簡答題；二、畫圖題三、計算題:1，3一、簡答題:1、AM中波廣播的主要優(yōu)缺點。2、調(diào)頻FM/超短波VHF廣播系統(tǒng)的優(yōu)缺點。3、單邊帶SSB/短波SW廣播系統(tǒng)的優(yōu)缺點。二、畫出PAL/D制式的全電視調(diào)制信號的示意圖并簡要說明。通信原理與應(yīng)用概述（二）三、計算題：

1、PAL/D制式電視信號伴音載頻f2位于6.5MHZ,采用FM技術(shù)以保證傳輸質(zhì)量，調(diào)制帶寬BFM=100KHZ，基帶fm2=15KHZ，請求出伴音的調(diào)制指數(shù)mf和制度增益G。

3、對于赤道上空東經(jīng)α0=1250E的IS-V衛(wèi)星，南京地區(qū)的電視接收天線方位角和仰角為多大？通信原理與應(yīng)用概述（三）

2)衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)接收線路的載波信號功率Pr的計算：衛(wèi)星下行子系統(tǒng)接收線路的載波信號功率Pr涉及到的主要技術(shù)指標(biāo)有：下行頻率f2（GHZ），星站距離d(Km),天線直徑D（m），天線效率η，天線增益G（dB），等效輻射功率EIRP(dBW)，路徑損耗Lp。

通信原理與應(yīng)用概述（三）主要計算公式有：路徑衰減方程：

Lp(dB)=32.44+20lgf2(MHZ)+20lgd(Km)…2-2-4天線增益方程：

G=η(лD/λ)2G(dB)=10lgG…2-2-5信號傳輸方程：

Pr(dBW)=EIRP(dBW)+G(dB)-Lp(dB)…2-2-6

例2-2-1：對于廣播衛(wèi)星f2=12GHZ，EIRP=55dBW,星站距離d=40000Km；接收天線直徑D=1.4m,η=0.58,求出:路徑損耗Lp,接收天線增益G,接受機輸入功率Pr。(解見黑板)通信原理與應(yīng)用概述（三）(3)衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)的圖象接收信號的噪聲功率N

的計算：接收機的噪聲功率N是由天線和第一級微波三極管內(nèi)部噪聲組成的，在信號十分微弱時，其控制的重要性是具有決定意義的，必須控制在一定的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)，其涉及到的主要技術(shù)指標(biāo)有：優(yōu)秀級別的圖像計權(quán)信噪比S/N(dB)，接受機輸入功率Pr,

噪聲功率N,

載噪比Pr/N等；圖象調(diào)頻改善系數(shù)IM(dB)，圖象視頻加重改善系數(shù)ID(dB)，視覺計權(quán)改善系數(shù)IW(dB)，通信原理與應(yīng)用概述（三）

其主要公式為：載/噪比方程：

Pr/N(dB)=S/N(dB)-IM(dB)-ID(dB)-IW(dB)…2-2-7載/噪比方程：

N(dBW)=Pr(dBW)-Pr/N(dBW)…2-2-8

例2-2-2:接上題,若衛(wèi)星的調(diào)頻改善系數(shù)IM(dB)=18.96dB，視頻加重改善系數(shù)ID(dB)=2.9dB，視覺計權(quán)改善系數(shù)IW(dB)=10.3dB等，優(yōu)秀級別的圖像計權(quán)信噪比S/N(dB)=48dB,求出:載噪比Pr/N和噪聲功率N。

(詳見黑板)通信原理與應(yīng)用概述（三）(4).衛(wèi)星電視接收機的第一級微波三極管噪聲系數(shù)n和品質(zhì)因數(shù)G/T的計算：接收機的第一級微波三極管的設(shè)計至關(guān)重要，涉及到的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)有：波爾茲曼系數(shù)k，衛(wèi)星傳輸帶寬B（HZ），天線噪聲溫度T1（K），基準(zhǔn)絕對溫度T0=290K，接收系統(tǒng)的等效噪聲溫度T,

微波三極管接收機輸入熱噪聲溫度Te，噪聲系數(shù)n，品質(zhì)因數(shù)G/T。

通信原理與應(yīng)用概述（三）其主要計算公式有：波爾茲曼方程：

N=kTB(k=1.38*10-23J/K)…2-2-10接收系統(tǒng)等效噪聲溫度方程：

T=γT1+(1-γ)T0+Te…2-2-11噪聲系數(shù)方程：

n=1+Te/T0…2-2-12品質(zhì)因數(shù)定義G/Te:G是天線增益，Te是微波三極管噪聲溫度…2-2-13通信原理與應(yīng)用概述（三）例2-2-3接上題,廣播衛(wèi)星的帶寬B=27MHZ,若基準(zhǔn)絕對溫度T0=290K，天線噪聲溫度T1=58K，耦合損耗γ=0.89(0.5dB),求出:

接收系統(tǒng)的等效噪聲溫度T,

微波三極管接收機的等效噪聲溫度Te,

接收機噪聲系數(shù)n和品質(zhì)因數(shù)G/T。

(詳解見黑板)通信原理與應(yīng)用概述（三）（5）電視信號的衛(wèi)星傳輸帶寬B的計算方法衛(wèi)星傳輸帶寬B不同于普通調(diào)頻廣播的FM技術(shù)，也不同于電視的地面站廣播；其計算涉及到的技術(shù)指標(biāo)有:A、視頻信號產(chǎn)生的頻偏（峰-峰）Δfp-p（HZ），根據(jù)CCIR建議:對于625/50的PAL/D模擬制式中行頻為15625，因為視頻信號能量集中在這里，一個標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)發(fā)器為36MHZ，采用Δfp-p=5.1MHZ（如果占半個轉(zhuǎn)發(fā)器左右，Δfp-p取4.22MHZ）。Mf為預(yù)加重系數(shù)，一般為3.55(11dB)以上通信原理與應(yīng)用概述（三）B、fm為視頻信號的基帶帶寬，PAL/D制fm=6MHZ。C、Δfe為擴散信號產(chǎn)生的頻偏：在衛(wèi)星通信中是為了減少兩個以上調(diào)頻波因調(diào)頻系數(shù)mf較小或為0時產(chǎn)生的貝塞爾函數(shù)交調(diào)干擾，一般這時對載波加一個20–150HZ的對稱三角波調(diào)制信號，又稱能量擴散信號，該信號引起的頻偏為Δfe，對于電視信號來說規(guī)定為：

Δfe=1MHZ

衛(wèi)星電視傳輸帶寬方程：

B=Mf*Δfp-p+2fm+Δfe…2-2-14通信原理與應(yīng)用概述（三）Δfp-p(MHZ)Mffm（MHZ）Δfe(MHZ)B（MHZ）應(yīng)用5.13.55-4.516131.1-36一個36MHZ轉(zhuǎn)發(fā)器：1路TV4.221.07-1.666117.5-20一個36MHZ轉(zhuǎn)發(fā)器：2路TV通信原理與應(yīng)用概述（三）2.2.4、數(shù)字電視技術(shù)1.Nquist定理對于基帶為fm（HZ）的模擬信號m(t)在時域上以fs（1/s）速率進行抽樣，只要fs≥2fm，對抽樣值再進行n位編碼，那么fs越大n位越長，數(shù)字信號就越接近模擬信號m(t)，其碼速率Rb的計算公式為：

Rb=fs*n……2-2-15通信原理與應(yīng)用概述（三）Nquist定理可以理解為:(a)