1、1.3 通信技术入门 通信通信：各种信息的传递各种信息的传递 现代通信现代通信（电信）（电信）：使用电波或光波双：使用电波或光波双向传递信息的技术。如电报、电话、传真向传递信息的技术。如电报、电话、传真等。等。通信三要素：通信三要素：信源信源（信息的发送者）（信息的发送者）信宿信宿（信息的接收者）（信息的接收者）信道信道（信息的载体与传播媒介）（信息的载体与传播媒介）产生和发送信息的一端产生和发送信息的一端信源信宿通信线路通信线路信道信道噪声噪声外界的干外界的干扰扰接收信息的一端接收信息的一端发发(受受)话人话人信源信源(宿宿)话音为所传的信息话音为所传的信息电话线是传播媒介电话线是传播媒介电
2、话线中的电流是载体电话线中的电流是载体1.3.1 概述信道的种类 按传输的信号类型可将信道分为：按传输的信号类型可将信道分为：模拟信道：传输连续的模拟信号的信道模拟信道：传输连续的模拟信号的信道 例如：传输例如：传输语音信号语音信号的的架空明线架空明线、双绞线，传输、双绞线，传输广播电视信号的宽带同轴电缆广播电视信号的宽带同轴电缆 数字信道：传输离散的数字信号数字信道：传输离散的数字信号例如：传输计算机通信所用的信号的基带例如：传输计算机通信所用的信号的基带 同轴电缆、光缆等同轴电缆、光缆等 两类数字信号：两类数字信号：基带信号：用两种不同的电压值表示数基带信号：用两种不同的电压值表示数字字1
3、和和0的信号，需在数字信道上传输。的信号，需在数字信道上传输。宽带信号：将基带信号进行宽带信号：将基带信号进行调制调制，将其，将其频谱搬移到较高的频率处而形成的频谱搬移到较高的频率处而形成的模拟模拟信号信号，这种模拟信号可以采用频分复用，这种模拟信号可以采用频分复用技术在模拟信道上传输。技术在模拟信道上传输。调制解调（进行远距离传输）调制调制（ModulationModulation）将基带数字信号的波形变换为适合于模拟信道将基带数字信号的波形变换为适合于模拟信道传输的模拟信号波形。传输的模拟信号波形。（将数字信号转换成模（将数字信号转换成模拟信号）拟信号）解调解调（DemodulationD
4、emodulation）将由调制器变换过的模拟信号波形恢复成原来将由调制器变换过的模拟信号波形恢复成原来的基带数字信号波形。的基带数字信号波形。（将模拟信号转换成数（将模拟信号转换成数字信号）字信号）基本调制方法：基本调制方法：调幅，调频，调相调幅，调频，调相多路复用（降低传输成本）多路复用多路复用为了提高线路利用率，总是设法在一条传输线路上，传输为了提高线路利用率，总是设法在一条传输线路上，传输多个模拟信号（例如，话路信息）或数字信号，这就是多多个模拟信号（例如，话路信息）或数字信号，这就是多路复用。路复用。多路复用技术通常有：多路复用技术通常有：频分复用，时分复用，频分复用，时分复用，码分
5、复用码分复用，波分复用波分复用 信道多路复用器多路复用器终端终端终端终端终端终端终端终端 数字通信的优点数字通信的优点抗干扰能力强，差错可控制，无噪声积累，传输质抗干扰能力强，差错可控制，无噪声积累，传输质量高量高灵活性好，能适应多种应用需求，声音、图像、数灵活性好，能适应多种应用需求，声音、图像、数据均可传输据均可传输传输的数字信号可以直接由计算机进行存储、管理传输的数字信号可以直接由计算机进行存储、管理和处理和处理数字信号的加密比模拟信号容易，所以通信的安全数字信号的加密比模拟信号容易，所以通信的安全性高性高数字电路容易用超大规模集成电路实现，有利于通数字电路容易用超大规模集成电路实现，有
6、利于通信设备的小型化、微型化，也降低了功耗信设备的小型化、微型化，也降低了功耗 1.3.2 数字通信 数字通信的应用数字通信的应用当今长途电话系统的中继通信卫星电视数字传输：用数字传输技术传输模拟信号1.3.2 数字通信数字通信系统的性能指标数字通信系统的性能指标数据传输速率(简称数据速率,data rate)指实际进行数据传输时单位时间内传送的二进位数目计量单位：“位/秒”(bps)、“千位/秒”(kbps)、“兆位/秒”(Mbps)或“千兆位/秒”(Gbps)等信道带宽(也称为信道容量,bandwidth)一个信道允许的最大数据传输速率信道带宽与采用的传输介质、传输距离、多路复用方法、调制
7、解调方法等密切相关误码率(error rate)指数据传输中规定时间内出错数据占被传输数据总数的比例端端延迟(end-end delay)指数据从信源传送到信宿所花费的时间。1.3.2 数字通信1.3.3 光纤通信和无线通信（1）传输介质的类型与特点传输介质的类型与特点（2）光纤通信光纤通信（3）无线通信无线通信传输介质的类型与特点介质类型特点应用金属导体双绞线成本低，易受外部高频电磁波干扰，误码率较高；传输距离有限固定电话本地回路、计算机局域网同轴电缆传输特性和屏蔽特性良好，可作为传输干线长距离传输载波信号，但成本较高固定电话中继线路、有线电视接入光导纤维光缆传输损耗小，通讯距离长，容量大，
8、屏蔽特性非常好，不易被窃听，重量轻，便于运输和铺设。缺点是精确连接两根光纤很困难电话、电视等通信系统的远程干线，计算机网络的干线无线无线电波微波红外线激光建设费用低，抗灾能力强，容量大，无线接入使得通信更加方便.但易被窃听、易受干扰广播，电视，移动通信系统，计算机无线局域网双绞线和同轴电缆 原理：利用电流(电压)传输信息 双绞线分类 3类线(10 Mb/s)；5类线(100Mb/s)；6类线(200Mb/s)无屏蔽双绞线(UTP)；屏蔽双绞线(STP)同轴电缆同轴电缆内层导线内层导线金属屏蔽金属屏蔽外绝缘层外绝缘层绝缘体绝缘体 同轴电缆分类基带同轴电缆（50）传输数字信号宽带同轴电缆（75）传
9、输模拟信号信号线信号线地线地线套管套管无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线2.光纤通信 传输介质：光纤（光缆）传输的信号：光信号 传输速率：1 Gb/s 以上光纤与光缆多根光纤多根光纤保护层保护层防止光泄漏的吸收外壳防止光泄漏的吸收外壳起保护作用的防护层起保护作用的防护层外绝缘层外绝缘层光线光线光波在光纤中的传播光波在光纤中的传播 光导纤维（光线的入射角足够大时，就会出现全反射，重复此过程，光就沿着光纤传播下去）纤芯纤芯 包层包层保护层保护层光波光波 光缆光光 纤纤保护层保护层光纤通信原理电信号电信号驱动驱动电路电路光源光源中继器中继器输出输出电路电路电信号电信号发送单元发送单元(电电/光转换光转换)传输
10、单元传输单元接收单元接收单元(光光/电转换电转换)光调光调制器制器光纤光纤光纤光纤放大放大电路电路光检光检测器测器光纤主要用于传输数字信号，0信号或1信号直接对光进行调制(即控制激光的通或断幅移键控ASK)光波的频率为10141015Hz，目前一束光每秒能携带2.5G或10G的二进位信号，通过波分多路复用（WDM）技术还可达到更大的通信容量 在发送端，由需要传输在发送端，由需要传输的数字信号（电信号）的数字信号（电信号）去驱动一个光源（半导去驱动一个光源（半导体激光器或发光二极体激光器或发光二极管），并对发出的光信管），并对发出的光信号进行调制号进行调制在接收端，信号经放大后在接收端，信号经放
11、大后由光检测器（半导体光电由光检测器（半导体光电管）进行检测、解调，转管）进行检测、解调，转换成电信号之后输出换成电信号之后输出调制后的光信号通过光纤调制后的光信号通过光纤进行传输，为了补偿光纤进行传输，为了补偿光纤线路的损耗，消除信号失线路的损耗，消除信号失真和噪声干扰，每隔一定真和噪声干扰，每隔一定的距离要接入中继器的距离要接入中继器无线通信 原理：模拟信号或数字信号使用电磁波调制后进行传输1041051061071081091010101110121013101410151016 Hz双绞线双绞线同轴电缆同轴电缆AM广播广播FM广播和广播和TV卫星卫星地面微波地面微波光纤光纤紫外线紫外线
12、红外线红外线可见光可见光微波微波无线电波无线电波超短波超短波中波中波短波短波电磁波的种类与频率范围电磁波的种类与频率范围 无线电波无线电波:10104 4 10101111 (Hz)(Hz)中波：中波：0.3 0.3 3 (MHz)3 (MHz)短波：短波：3 3 30 (MHz)30 (MHz)超短波：超短波：30 30 300 (MHz)300 (MHz)微波：微波：0.3 0.3 300 (GHz)300 (GHz)红外线：红外线：10101111 10101414 (Hz)(Hz)可见光：可见光：10101414 (Hz)(Hz)紫外线：紫外线：10101414 10101616 (H
13、z)(Hz)无线广播无线广播电视、通信电视、通信通信通信微波通信 微波：300MHz300GHz范围内的电磁波，波长为1 m1mm 特点：直线传播，不能沿地球表面传播（无绕射性），需要每隔几十公里设立一个中继站容量大、可靠性高建设费用低抗灾能力强 应用：长途电话、蜂窝移动电话、全数字高清晰度电视（HDTV）等卫星通信 卫星通信:中继站在人造地球卫星上的一种微波通信优点：通信距离远、频带宽、容量大、抗干扰强、通信稳定缺点：造价高、技术复杂、有较大延时、同步轨道卫星数目仅180颗赤道上方高度为赤道上方高度为35800公里的地方为公里的地方为地球同步轨地球同步轨道道，卫星的运行周期与地球自转一圈的周
14、期相卫星的运行周期与地球自转一圈的周期相同同，在地面上看这种卫星好似静止不动。一颗，在地面上看这种卫星好似静止不动。一颗同步轨道卫星覆盖约同步轨道卫星覆盖约120，3颗同步定点轨道颗同步定点轨道卫星卫星可以覆盖地球的几乎全部面积，进行二十可以覆盖地球的几乎全部面积，进行二十四小时的全天候通信四小时的全天候通信1.3.4 移动通信（1）什么是移动通信什么是移动通信（2）移动通信原理移动通信原理（3）第第2代和第代和第3代移动通信代移动通信什么是移动通信？处于移动状态的对象相互间的通信，如手机、无绳电话、寻呼系统等 优点：克服通信终端位置对用户的限制，快速和及时地传递信息基站基站移动台移动台（手机
15、）（手机）移动电移动电话交换话交换中心中心公用电话网公用电话网蜂窝移动通信原理每10km20km的区域称为单元（形似蜂窝），单元的中央建有一个基站，该单元内所有手机都向该基站发送信号并接收基站发给的信号所有单元既相互分割，又彼此有所交叠，连成整个移动通信服务网所有基站都通过微波或电缆、光缆与移动交换中心通信手机每个时刻都处于某个特定单元的基站控制之下，通话时使用两个频率（一个上行频率，一个下行频率），同一单元内同一时刻的不同手机使用不同的频率进行通信，相互不影响每个蜂窝单元中有200多个信道(GSM)。相邻单元不允许使用相同的频率，不相邻单元的频率允许重用移移动动交交换换中中心心电话电话交换交
16、换中心中心第二代移动通信系统 传输的是数字化的语音/文字信号 使用频段：900MHz/1800MHz 我国使用的2种标准：GSM（欧洲移动通信系统，也称全球通、全数字系统)中国电信的GSM网已基本实现县以上城市的覆盖,接入号有139135、130 采用频分多路复用技术(分为124个上下行信道)和时分多路复用(每个信道8个连接)，每个蜂窝理论上支持992个连接，实际上可有200多个 CDMA(码分多址接入，Code Division Multiple Access)所有手机都占用相同带宽和频率，在整个频段上进行信号传输,但它们分别采用不同的编码原理加以区分，即CDMA给每一手机分配一个唯一的码序
17、列（扩频码），并用它对承载信息的信号进行编码 抗干扰能力强，系统容量大，接通率高，噪声小，第三代数字移动通信系统 第2代移动通信的不足：（1）数据传输速率过低（9.6kb/s或57kb/s）（2）容量有限，不能满足发达地区手机用户高度密集的要求。（3）不能实现覆盖全球的无缝连接 第3代移动通信技术（简称3G）的目标：（1）全球漫游（2）适应多种环境，地面移动通信与卫星移动通信相结合（3）提供高质量的话音通信、数据通信和高分辨率图像通信（4）提供足够的系统容量，具有高保密性和优质的服务 技术：频谱：1885 MHz 2025MHz，2110MHz2200MHz 传输速率：室内：2Mb/s，步行：384kb/s，快速移动：114kb/s 标准：WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA(时分-同步码分多址接入)附：现代电话通信网络地球站微波设备光传输终端设备数字多路设备长途交换设备市内交换设备移动交换设备基站基站地球站微波设备光传输终端设备数字多路设备长途交换设备市内交换设备移动交换设备基站基站通信卫星光再生中继设备(光放大器)长途网移动网本地网本地网用户
