————陽小明1第一章通信原理簡介一、消息、信號與信息1、消息通常把語言和聲音、音樂、文字、符號、數據、圖象等統稱為消息。是對事物物理狀態的變化進行描述的一種具體形式。2、信號由消息轉換而來，是消息的載體。第一節緒論23、信息消息中所給予收信者的新知識或消息中包含的有意義的內容。如何度量信息？1.要求度量信息量的方法，必須滿足：能度量任何消息；與消息的類型無關；消息的重要程度無關。二、消息中信息量的度量3三、數字信號與模擬信號模擬信號，也稱連續信號。如：話筒送出的語音信號。數字信號，也稱離散信號。如：代表文字的編碼和計算機數據信號。模擬信號數字信號tt碼元電壓電壓5四、什么是通信1、通信通信的“信”指的是信息（information）,信息的載體是二進制的數據。數據則是可以用來表達傳統媒體形式的信息，如聲音、圖像、動畫等。通過計算機網絡系統和數據通信系統實現數據的傳輸數字化、計算機網絡化6五、個人通信的終極目標個人用戶能在任何時間（Whenever）、任何地點（Wherever）與任何人（Whoever）進行各種通信。——WWW銥系統衛星軌道示意圖

7第二節信號一、信號的分類1、數字信號與模擬信號2、確定信號與隨機信號二、確定信號隨時間的變化為確定函數的信號tT0-τ/2τ/2g(t)1.矩形脈沖函數9t10π

2π

-π

-2π

Sa(t)2.抽樣函數確定信號的分析是隨機信號分析的基礎三、隨機信號信號的某個參數和幾個參數無法預知或無法完全預知叫隨機信號。通信系統中傳輸的都是隨機信號！10第三節模擬調制系統為什么要調制？由于低頻部分信道傳輸特性不理想，直接傳輸基帶信號會引起嚴重失真。通過對基帶信號的調制，將基帶信號的頻譜移到有利于信道傳輸的高頻段。從而提高信號傳輸質量。問題解決辦法112.組成調制信號m(t)－自信源來的基帶信號已調信號s(t)－調制后的載波稱為已調信號調制器－進行調制的部件調制器已調信號s(t)調制信號m(t)13二、調制的目的：1.頻譜搬移：容易輻射實現頻率分配多路復用2.提高抗干擾性3.還與傳輸效率有關14三、模擬調制的分類：1.線性調制：已調信號的頻譜結構和調制信號的頻譜結構相同，其頻譜是調制信號頻譜沿頻率軸平移的結果。包括：調幅、單邊帶、雙邊帶、殘留邊帶…2.非線性調制：已調信號的頻譜結構和調制信號的頻譜結構有很大的不同，除了頻譜搬移外，還增加了許多新的頻率成分。包括：頻率調制、相位調制。15101+m(t)則有調幅信號：s(t)=[1+m(t)]Acos0t，式中，[1+m(t)]0，即s(t)的包絡是非負的。╳=172.解調基本原理如果從調制信號中還原出基帶信號。包絡檢波整流器低通濾波器

包絡檢波器解調調幅信號除掉調制信號下面一半濾除高頻載波18五、角度調制1.調制基本原理角度調制波形i19模擬調制線性調制非線性調制(角度調制)振幅調制AM雙邊帶DSB調制單邊帶SSB調制殘留邊帶VSB調制相位調制頻率調制小結21第四節模擬信號的數字化一.兩類信源模擬信號、數字信號二.模/數變換的三步驟抽樣、量化和編碼模擬信號s(t)模擬信號的抽樣1.抽樣222.量化圖4.3.1抽樣信號的量化23圖4.3.1抽樣信號的量化1234567251:3.15-3-0112:3.96-4-1003:5.00-5-1014:6.38-6-1105:6.80-7-1116:6.42-6-11026第五節基帶數字信號的表示和傳輸1.基帶數字信號的波形010110001-V0+V+V+V0+V-V0(a)(b)(c)(d)(e)(a)單極性波形(b)雙極性波形(c)單極性歸零波形(d)雙極性歸零波形(e)差分波形27信源發送端接收端信道編碼調制信道壓縮編碼解調信宿保密解碼信道解碼壓縮解碼保密編碼噪聲同步信源編碼信源解碼2.基帶數字信號的傳輸29第六節數字調制系統一、二進制振幅鍵控(2ASK)1、表示式：10130110T1、表示式：二、二進制頻移鍵控(2FSK)31三、二進制相移鍵控(2PSK)1.表示式：32TTT“1”“1”“0”(c)(d)TTT(a)(b)“1”“0”“1”33第7節同步一、同步需要解決的問題要實現信號的正確傳輸，要求收、發之間要有協調的時間關系。載波同步數字信號同步位同步幀同步（字同步）網同步341、載波同步在接收端提取出與發送端一樣的載波，用于相干解調。2、位同步在接收端提取出時鐘，用于數據的判決。幀頭時鐘數據1110353、幀同步在接收端提取出幀頭信號，用于確定數據塊的起始。……群同步序列…..1010101010…群同步碼元群同步碼元群同步碼元信號碼元群信號碼元群群同步碼元信號碼元群PPP36當通信是在點對點之間進行時，必須在網內建立一個統一的時間標準，稱為網同步。4、網同步通信網絡ABCDEF網同步載波同步幀同步位同步數字信號37第八節多路復用和多址技術一、多路復用目的：在一條鏈路上傳輸多路獨立信號3種多路復用基本方法：頻分復用（FDM）時分復用（TDM）碼分復用（CDM）38方法：采用調制搬移頻譜，以節省頻帶。(a)發送端原理方框圖4.3~7.4kHz8.3~11.4kHz4kHz12kHz8kHz多路信號輸出相乘帶通低通話音輸入1f1相乘帶通低通話音輸入2f2相乘帶通低通話音輸入3f3300~3400Hz300~3,400Hz300~3,400Hz12.3~15.4kHz1頻分復用394kHz8kHz12kHz基帶語音信號300–3,400Hz4.3–7.4kHz8.3–11.4kHz12.3–15.4kHzf0多路信號輸入(b)接收端原理方框圖話音輸出1話音輸出2話音輸出3相乘低通帶通f1相乘低通帶通f1相乘低通帶通f14.3~7.4kHz8.3~11.4kHz12.3~15.4kHz3400Hz3400Hz3400Hz8kHz12kHz4kHz402時分復用NNsi(t)低通1低通2低通N信道低通1低通2低通Ns1(t)s2(t)1幀T/NT+T/N2T+T/N3T+T/N同步旋轉開關s1(t)s2(t)s2(t)s1(t)sN(t)sN(t)時隙1旋轉開關采集到的信號信號s1(t)的采樣信號s2(t)的采樣時分多路復用原理413碼分復用（了解）1)基本原理a)自相關系數定義：b)互相關系數定義：42b)碼組正交兩組碼互相關為0，為正交充要條件。0000-1+1+1+1+1-1-1-1s3s1s2s4正交碼組tttt43四路碼分復用原理方框圖： misi＋s1m4s2m4s3m4s4m4積分m1m2m3m4s4s2s1s3積分積分積分44二、多址接入目的：多個用戶共享信道、動態分配網絡資源。方法：頻分多址、時分多址、碼

分多址、空分多址、極化多址以及其他利用信號統計特性復用的多址技術。1、頻分多址(FDMA)頻分多址是指將給定的頻譜資源劃分為若干個等間隔的頻道(或稱信道)供不同的用戶使用。452、時分多址(TDMA)46時分多址是指把時間分割成周期性的幀，每一幀再分割成若干個時隙(無論幀或時隙都是互不重疊的)。473、碼分多址(CDMA)了解

4、空分多址(SDMA)空分多址是通過空間的分割來區別不同的用戶。在移動通信中，能實現空間分割的基本技術就是采用自適應陣列天線，在不同的用戶方向上形成不同的波束。4849第二章光纖通信系統第一節光纖通信發展的歷史一、光通信的啟蒙烽火臺50目視光通信旗語航海F1的旗語白色旗表示跑道上有緩慢移動的車輛紅色旗表示比賽已停止黑色旗表示指定的賽車下次通過修理站時要停車黃底紅道旗意思是告訴車手跑道較滑51光通信的三要素：光源；傳輸介質；光檢測；缺點：大氣干擾；距離帶寬有限；通信兩點必須直線可見光纖通信呼之欲出！二、現代光纖通信1、光纖通信的關鍵問題a、低損耗的光纖；b、高可靠、長壽命的光源及高響應的光檢測器件；c、光測量及光纖連接技術；522、傳輸介質光透過玻璃功率損耗一半（相當于3分貝）的長度：普通玻璃幾厘米高級光學玻璃幾米光纖（20dB/Km）150米1974年美國貝爾研究所使光纖損耗降低到1分貝／公里（實用化光纖）533、光源1977年貝爾研究所和日本的電報電話公司幾乎同時研制出壽命達100萬小時的半導體激光器，從而有了真正實用的激光器。譜寬度窄，方向性極好，亮度極高光纖通信已是各種通信網的主要傳輸方式54第二節光纖通信的優點一、允許頻帶很寬，傳輸容量大（了解）C=B╳Log2(1+S/N)B是信道頻帶寬度（簡稱帶寬）S是信號功率譜密度N是信道噪聲功率譜密度C是信道容量二、損耗很小，中繼距離很長三、重量輕、體積小四、泄露小，保密性能好S/N一般是一個常量，用于決定信號的質量55五、節約有色金屬，有利于資源合理使用石英（主要成分是二氧化硅），砂子六、抗電磁干擾性能好第一是光纖是絕緣體，不怕雷電和高壓，不受電磁干擾；第二是光纖中傳輸的是頻率很高的光波，而各種干擾的頻率一般都比較低，所以它不能干擾頻率比它高的多的光波。56第三節光纖通信系統的基本組成光中繼站57一、光發射端機的功能電/光或E/O轉換光端機由光源、驅動器和調制器組成。58二、光纖、光纜?光纖的加工?光纖的傳導利用全反射59?影響光信號質量的兩大因素：損耗和色散損耗導致收不到光信號色散導致光脈沖展寬，產生誤碼。01011160?多根光纖加工成光纜61三、光中繼站目的：放大傳輸中減弱的光信號方法：弱光信號弱電信號強電信號強光信號接收放大發射四、光接收光信號轉為電信號62第三節光纖通信的未來孤子通信與全光通信孤子通信：使光脈沖展寬程度最小。全光通信：使整個通信網絡全光化。不再采用電/光和光/電轉換，傳輸信號媒質只有光纖。63第三章移動通信系統一、移動通信的定義通信雙方至少有一方在移動中進行信號傳輸。64二、移動通信的特點1、移動通信必須利用無線電波進行信息傳輸（1）、通信中的用戶可以在一定范圍內自由活動。如何定位用戶的位置？如何傳遞呼叫？劃分小區位置登記位置更新尋呼鑒權、加密提供業務信道65（2）、移動通信的運行環境十分復雜，會產生“多徑效應”。并且會受到地形、地物的遮蔽而發生“陰影效應”。移動臺接收N條路徑信號多譜勒效應多徑效應66（3）、移動通信常常在快速移動中進行，這會引起多普勒（Doppler）頻移——“多普勒效應”。

收發兩端有相對速度，使通信電波頻率發生變化無線電波經多條路徑到達接收端，由于各電波相位不一致會引起合成電場強度隨機起伏。——多徑效應地形、地物對信號的遮蔽引起信號大大衰減。——陰影效應673移動通信可以利用的頻譜資源非常有限，而移動通信業務量的需求卻與日俱增。2移動通信是在復雜的干擾環境中運行的。

外部干擾，如天電干擾、工業干擾和信道噪聲外；系統本身和不同系統之間，還會產生這樣或那樣的干擾。開辟和啟用新的頻段研究各種新技術和新措施，提高頻譜利用率。684移動通信系統的網絡結構多種多樣，網絡管理和控制必須有效。5移動通信設備(主要是移動臺)必須適于在移動環境中使用。三移動通信市場狀況到2008年移動電話用戶共計6.4億戶

其中中國移動上半年凈利潤549億元

增長的原因，歸結于用戶快速增加以及增值業務收入水平的提高。話音業務短信手機音樂下載手機報飛信等694、移動通信的發展第三代移動通信系統：

WCDMA歐洲CDMA20