通信與廣電工程技術(shù)課件有線部分

通信與廣電工程技術(shù)-有線部分本課程將介紹通信與廣電工程技術(shù)，側(cè)重于有線部分。涉及有線通信的原理、技術(shù)和應(yīng)用。緒論本課程主要介紹通信與廣電工程技術(shù)的基礎(chǔ)知識。課程內(nèi)容涵蓋有線通信，無線通信，廣播電視技術(shù)等方面。通信基本概念通信網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)是指將多個通信設(shè)備通過通信線路連接起來，用于傳遞信息。信息傳輸信息傳輸是指將信息從一個地方傳遞到另一個地方的過程。信號處理信號處理是指對信號進行變換、分析和處理，以提高信號質(zhì)量或提取有用信息。通信系統(tǒng)的基本組成部分11.信源信源產(chǎn)生要傳輸?shù)男畔?，例如語音、數(shù)據(jù)或圖像。22.發(fā)送機發(fā)送機將信源產(chǎn)生的信息轉(zhuǎn)換成適合傳輸?shù)男盘枴?3.傳輸信道傳輸信道是信號從發(fā)送機到接收機的物理媒介。44.接收機接收機將接收到的信號還原成可理解的信息。55.信宿信宿是信息最終的目的地，例如人或設(shè)備。頻譜資源和頻帶劃分頻譜資源是寶貴的公共資源，需要合理分配和利用，以確保無線通信系統(tǒng)的正常運行。頻帶劃分是指將無線電頻譜劃分為不同的頻率范圍，以分配給不同的無線電通信服務(wù)。3K3000MHz無線電頻譜的范圍從3kHz到3000GHz。100100多個已劃分出100多個頻帶，用于各種無線電通信服務(wù)。10%10%以下實際分配給移動通信的頻譜資源不足10%。模擬通信與數(shù)字通信模擬信號模擬信號是連續(xù)的波形，其幅度和頻率隨時間而變化，可表示連續(xù)變化的物理量。數(shù)字信號數(shù)字信號是離散的信號，其幅度和頻率在離散的時間點上取值，表示離散的數(shù)據(jù)。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以便進行數(shù)字處理。數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，以便進行模擬輸出。數(shù)字通信基本原理離散化數(shù)字通信中，信息被轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號，例如0和1，以進行傳輸。這使得信號更不容易受到噪聲和干擾的影響。量化模擬信號被離散化為有限數(shù)量的級別，每個級別表示一個獨特的數(shù)字值。這允許在傳輸過程中對信號進行更有效的編碼和解碼。編碼數(shù)字信號被轉(zhuǎn)換成更適合傳輸?shù)拇a形式，例如二進制代碼。編碼可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎涂煽啃浴Ｕ{(diào)制數(shù)字信號被調(diào)制到載波上，以便通過通信信道進行傳輸。調(diào)制技術(shù)用于將數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為適合傳輸?shù)男盘栃问?。編碼技術(shù)編碼的概念編碼是將信息轉(zhuǎn)換為適合傳輸?shù)母袷?，將信息用一組符號或代碼表示，方便傳輸和存儲。例如，將字母轉(zhuǎn)換為二進制代碼，每個字母對應(yīng)特定的二進制序列。常見的編碼類型ASCII編碼：用于表示英語字母、數(shù)字和符號的標(biāo)準(zhǔn)編碼。Unicode編碼：支持多種語言的字符編碼，包括漢字、日文和韓文等。UTF-8編碼：Unicode的一種變體，支持不同語言的字符，廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)和文件傳輸。信道編碼1糾錯編碼在傳輸過程中，信道噪聲會引入錯誤。糾錯編碼可以檢測和糾正錯誤。2檢錯編碼檢錯編碼能夠檢測出傳輸過程中的錯誤，但不能糾正錯誤。3編碼類型常用的信道編碼類型包括海明碼、循環(huán)碼、卷積碼等。4編碼原理信道編碼通過添加冗余信息，提高信號的抗干擾能力。調(diào)制技術(shù)模擬調(diào)制模擬調(diào)制是指將模擬信號轉(zhuǎn)換為可傳輸?shù)男盘枴７日{(diào)制(AM)頻率調(diào)制(FM)相位調(diào)制(PM)數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制是指將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為可傳輸?shù)男盘?。振幅移位鍵控(ASK)頻率移位鍵控(FSK)相位移位鍵控(PSK)多址接入頻率分址頻率分址(FDMA)利用不同的頻率信道來區(qū)分不同的用戶，每個用戶占用一個固定頻率帶寬。FDMA可用于模擬和數(shù)字通信，在移動通信中廣泛應(yīng)用。時分多址時分多址(TDMA)利用不同的時間段來區(qū)分不同的用戶，每個用戶在不同的時間段占用整個信道帶寬。TDMA可用于數(shù)字通信，主要應(yīng)用于移動通信系統(tǒng)。碼分多址碼分多址(CDMA)利用不同的編碼序列來區(qū)分不同的用戶，每個用戶使用一個唯一的編碼序列，這些編碼序列彼此正交。CDMA可用于數(shù)字通信，在移動通信中被廣泛應(yīng)用。空分多址空分多址(SDMA)利用不同空間位置的天線來區(qū)分不同的用戶，每個用戶使用一組特定天線進行通信。SDMA可用于移動通信和衛(wèi)星通信系統(tǒng)，可以有效提高通信效率。差錯檢測和糾錯差錯檢測檢測傳輸過程中出現(xiàn)的錯誤，確保數(shù)據(jù)完整性。奇偶校驗通過添加一位校驗位，實現(xiàn)簡單的錯誤檢測。循環(huán)冗余校驗利用多項式除法，生成冗余校驗碼，實現(xiàn)更強錯誤檢測。糾錯識別錯誤并進行修復(fù)，提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性。傳輸介質(zhì)雙絞線雙絞線由兩根絕緣導(dǎo)線相互纏繞組成，用于傳輸模擬和數(shù)字信號。同軸電纜同軸電纜由中心導(dǎo)體、絕緣層、屏蔽層和外護套組成，用于傳輸高頻信號。光纖光纖由纖芯、包層和護套組成，用于傳輸光信號，具有高帶寬、低損耗等優(yōu)點。無線傳輸無線傳輸利用電磁波進行信號傳輸，不受空間限制，可用于移動通信。雙絞線傳輸雙絞線是目前應(yīng)用最廣泛的傳輸介質(zhì)之一，其由兩根相互絕緣的導(dǎo)線組成，并以螺旋狀相互纏繞。這種結(jié)構(gòu)可以有效地降低電磁干擾，提高傳輸信號的質(zhì)量。雙絞線傳輸技術(shù)具有成本低廉、安裝方便、傳輸距離較短等特點，廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)、電話線等領(lǐng)域。同軸電纜傳輸同軸電纜是一種由中心導(dǎo)體、絕緣層、屏蔽層和外護套構(gòu)成的傳輸線。它通過中心導(dǎo)體傳輸信號，并利用屏蔽層來屏蔽外部電磁干擾。同軸電纜具有較高的傳輸速率、較低的衰減和較好的抗干擾性能，廣泛應(yīng)用于電視信號、互聯(lián)網(wǎng)連接、監(jiān)控系統(tǒng)等領(lǐng)域。同軸電纜的傳輸頻率和帶寬受到其尺寸和材料的影響。為了降低信號傳輸過程中的衰減，通常需要在電纜上安裝放大器來補償信號損失。光纖傳輸光纖傳輸利用光纖作為傳輸介質(zhì)，將光信號進行傳輸。光纖具有高帶寬、低損耗、抗干擾能力強、體積小、重量輕等優(yōu)點。光纖傳輸是現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)中重要的傳輸方式，廣泛應(yīng)用于各種通信系統(tǒng)。同軸電纜與光纖的比較同軸電纜同軸電纜由中心導(dǎo)體、絕緣層、金屬屏蔽層和外層絕緣層構(gòu)成。它能夠傳輸較高的頻率信號，但其傳輸距離有限，且易受外部干擾。光纖光纖利用光波傳輸信號，具有帶寬大、抗干擾能力強、傳輸距離遠等優(yōu)點。光纖傳輸技術(shù)是現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)。同軸電纜放大器放大器類型用于增強同軸電纜上的信號，主要有中頻放大器和高頻放大器兩種類型。信號增強放大器接收衰減的信號，放大并傳輸?shù)接脩艚K端，提升信號強度。電纜損耗同軸電纜會產(chǎn)生信號損耗，放大器用于補償這些損耗，保證信號質(zhì)量。網(wǎng)絡(luò)覆蓋放大器可以提高網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，使信號能夠到達更遠的距離。光纖信號放大器光纖信號放大器的作用光纖信號放大器用于增強光信號強度，克服光信號在傳輸過程中的衰減，從而延長傳輸距離。它使用光放大技術(shù)來增強光信號，而不會將信號轉(zhuǎn)換為電信號。光纖信號放大器的類型常見的類型包括摻鉺光纖放大器（EDFA）和拉曼光纖放大器（RFA），它們各有優(yōu)缺點，根據(jù)實際需求選擇合適的放大器類型。光纖信號放大器的應(yīng)用光纖信號放大器廣泛應(yīng)用于長距離光纖通信系統(tǒng)、光纖網(wǎng)絡(luò)、光纖傳感器等領(lǐng)域，有效提高了光信號的傳輸性能和距離。傳輸線理論傳輸線理論是通信工程中重要基礎(chǔ)。它研究電磁波在導(dǎo)線上傳播的規(guī)律，指導(dǎo)無線電、微波通信線路設(shè)計。1傳輸線方程描述電磁波在傳輸線上的傳播2傳輸線參數(shù)包括特性阻抗、電容、電感等3傳輸線匹配減少信號反射，提高傳輸效率4傳輸線損耗包括導(dǎo)體損耗、介質(zhì)損耗等掌握傳輸線理論是理解通信系統(tǒng)中信號傳輸?shù)年P(guān)鍵。它為設(shè)計各種通信線路提供理論基礎(chǔ)。傳輸線參數(shù)電阻傳輸線電阻是由于導(dǎo)線本身材料的電阻率引起的。電阻會導(dǎo)致傳輸線上的信號衰減。電感傳輸線電感是由于導(dǎo)線周圍產(chǎn)生的磁場引起的。電感會導(dǎo)致傳輸線上的信號延遲。電容傳輸線電容是由于導(dǎo)線之間或?qū)Ь€與地之間存在的電場引起的。電容會導(dǎo)致傳輸線上的信號衰減。電導(dǎo)傳輸線電導(dǎo)是由于傳輸線絕緣材料的電導(dǎo)率引起的。電導(dǎo)會導(dǎo)致傳輸線上的信號泄漏。傳輸線特性阻抗1定義傳輸線特性阻抗是指在傳輸線上的某一點，向傳輸線輸入功率時，傳輸線所能吸收的功率與輸入功率的比值。2影響因素傳輸線的幾何結(jié)構(gòu)、材料特性和工作頻率都會影響其特性阻抗。3重要性特性阻抗匹配可以有效地減少信號反射，提高傳輸效率和信號質(zhì)量。4計算公式特性阻抗可以根據(jù)傳輸線的物理參數(shù)通過公式計算得出。匹配技術(shù)阻抗匹配匹配技術(shù)用于確保信號在傳輸過程中不會發(fā)生反射，提高傳輸效率。阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)匹配網(wǎng)絡(luò)通過調(diào)整傳輸線的阻抗來消除反射，確保信號順利傳輸。匹配網(wǎng)絡(luò)類型匹配網(wǎng)絡(luò)類型包括L型匹配、T型匹配和π型匹配，根據(jù)不同的需求選擇合適的類型。有線通信網(wǎng)絡(luò)電話網(wǎng)絡(luò)電話網(wǎng)絡(luò)是利用雙絞線或同軸電纜傳輸語音信號的網(wǎng)絡(luò)。它主要由交換機、傳輸線和終端設(shè)備組成?；ヂ?lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)利用光纖或同軸電纜等傳輸介質(zhì)傳輸數(shù)據(jù)信號。它主要由路由器、交換機、服務(wù)器和用戶終端設(shè)備組成。有線電視網(wǎng)絡(luò)信號傳輸通過同軸電纜或光纖傳輸電視信號。信號接收用戶通過機頂盒或電視接收器接收信號。節(jié)目來源節(jié)目源包括電視臺、衛(wèi)星廣播、互聯(lián)網(wǎng)等。服務(wù)類型提供基本頻道、付費頻道、點播服務(wù)、交互式電視等。電話網(wǎng)絡(luò)公共交換電話網(wǎng)傳統(tǒng)電話網(wǎng)絡(luò)，采用電路交換技術(shù)，使用電話線連接用戶，提供語音通信服務(wù)。移動電話網(wǎng)絡(luò)基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使用無線電波連接用戶，提供無線語音和數(shù)據(jù)通信服務(wù)?；ヂ?lián)網(wǎng)電話利用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)網(wǎng)絡(luò)傳輸語音信號，提供低成本、靈活的語音通信服務(wù)。無線局域網(wǎng)使用無線信號連接局域網(wǎng)設(shè)備，提供無線語音和數(shù)據(jù)通信服務(wù)，適用于小型辦公室和家庭。局域網(wǎng)1局域網(wǎng)概念局域網(wǎng)是一種將計算機設(shè)備連接起來形成的網(wǎng)絡(luò)，用于連接同一區(qū)域內(nèi)的計算機。2特點局域網(wǎng)的特點包括覆蓋范圍有限、傳輸速率高、安全性高、成本低等。3應(yīng)用局域網(wǎng)廣泛應(yīng)用于企業(yè)、學(xué)校、政府機構(gòu)等，用于共享資源、進行數(shù)據(jù)傳輸和通信。4類型常見的局域網(wǎng)類型包括以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)和無線局域網(wǎng)