通信工程課件匯報人：AA2024-01-19CATALOGUE目錄通信工程概述信號與系統基礎知識模擬調制與解調技術數字基帶傳輸技術數字頻帶傳輸技術光纖通信原理與技術01通信工程概述通信工程是電子工程的一個重要分支，主要研究的是，以電磁波、聲波或光波的形式把信息通過電脈沖，從發送端(信源)傳輸到一個或多個接受端(信宿)。接受端能否正確辨認信息，取決于傳輸中的損耗功率高低。通信工程定義通信工程的發展歷程經歷了從模擬通信到數字通信、從固定電話到移動通信、從語音通信到多媒體通信等多個階段。隨著技術的不斷進步和應用需求的不斷提高，通信工程在傳輸速度、傳輸質量、網絡規模等方面都取得了顯著的進步。發展歷程通信工程定義與發展歷程通信系統主要由信源、發送設備、信道、接收設備和信宿等組成。其中，信源是信息的來源，發送設備將信源的信息轉換為適合在信道中傳輸的信號，信道是信號的傳輸媒介，接收設備將信道中傳輸的信號還原為信息，信宿是信息的最終接收者。基本組成通信系統的工作原理可以概括為信息的采集、處理、傳輸和接收四個過程。在發送端，信源產生的信息經過采集和處理后，由發送設備轉換為適合在信道中傳輸的信號。信號在信道中傳輸時，會受到各種噪聲和干擾的影響，因此需要采取一定的抗干擾措施。在接收端，接收設備將信道中傳輸的信號還原為信息，并經過處理后提供給信宿。工作原理通信系統基本組成與工作原理通信技術分類根據傳輸媒介的不同，通信技術可分為有線通信和無線通信兩大類。有線通信主要利用金屬導線、光纖等有形媒質傳送信息的方式，如固定電話、寬帶接入等；無線通信則利用電磁波在自由空間的傳播以達到傳遞信息目的，如移動通信、衛星通信等。應用領域通信工程的應用領域非常廣泛，涵蓋了電信、廣播電視、軍事、航空航天、交通運輸、醫療衛生、教育等各個領域。例如，在電信領域，通信工程實現了電話、短信、彩信等業務的傳輸和處理；在廣播電視領域，實現了電視節目的采集、制作和傳輸；在軍事領域，實現了戰場信息的實時傳遞和處理；在航空航天領域，實現了衛星導航和遙感數據的傳輸和處理等。通信技術分類及應用領域02信號與系統基礎知識根據信號的性質和特征，可以將其分為連續信號和離散信號、周期信號和非周期信號、能量信號和功率信號等。包括時域特性（如幅度、時間、頻率等）、頻域特性（如頻譜、帶寬等）以及時頻域聯合特性（如短時傅里葉變換、小波變換等）。信號分類與特性分析信號特性分析信號分類系統模型建立根據系統的輸入輸出關系，可以建立系統的數學模型，如微分方程、差分方程、狀態方程等。系統描述方法包括時域描述（如卷積、相關函數等）、頻域描述（如頻率響應、傳遞函數等）以及復頻域描述（如拉普拉斯變換、Z變換等）。系統模型建立及描述方法線性時不變系統具有疊加性和時不變性，即系統對輸入信號的響應可以分解為對各個分量的響應之和，且系統參數不隨時間變化。線性時不變性包括穩定性分析（如BIBO穩定、Lyapunov穩定等）、因果性分析（如系統是否為零狀態響應或零輸入響應等）、可逆性分析（如系統是否可逆及其逆系統的性質等）以及頻率響應分析（如幅頻特性、相頻特性等）。系統特性分析線性時不變系統特性分析03模擬調制與解調技術模擬調制原理通過改變載波的幅度、頻率或相位等參數，將模擬信號的信息加載到載波上，實現信號的傳輸。分類方法根據調制參數的不同，模擬調制可分為幅度調制、頻率調制和相位調制三種基本類型。模擬調制原理及分類方法幅度調制定義通過改變載波的振幅來傳遞模擬信號的信息。幅度調制特點實現簡單，但抗干擾能力較差，容易受到噪聲和失真的影響。常見幅度調制方式包括調幅（AM）和雙邊帶調制（DSB）等。幅度調制技術詳解通過改變載波的頻率或相位來傳遞模擬信號的信息。角度調制定義包括調頻（FM）和調相（PM）等。常見角度調制方式抗干擾能力強，傳輸質量高，但實現相對復雜。角度調制特點角度調制技術詳解04數字基帶傳輸技術用電壓或電流的波形表示數字信號，如矩形波、正弦波等。波形表示法矢量表示法符號表示法用矢量在信號空間中的位置表示數字信號，如眼圖、星座圖等。用特定的符號序列表示數字信號，如二進制、十六進制等。030201數字基帶信號表示方法描述信道的傳輸特性和噪聲特性，如加性白噪聲信道、多徑信道等。信道模型將數字基帶信號轉換為適合信道傳輸的調制信號，并在接收端進行解調恢復原始信號。調制與解調模型確保發送端和接收端的時鐘同步，以及定時信息的提取和恢復。同步與定時模型數字基帶傳輸系統模型建立衡量數字傳輸系統性能的重要指標，表示接收端錯誤接收的碼元數與總碼元數之比。誤碼率描述單位帶寬內傳輸的信息量，反映系統的頻帶利用效率。頻帶利用率衡量數字傳輸系統實時性能的重要指標，包括傳輸時延和抖動等參數。時延與抖動數字基帶傳輸性能評估指標05數字頻帶傳輸技術二進制數字調制原理及分類方法調制原理通過改變載波的振幅、頻率或相位等參數，將二進制數字信號轉換為模擬信號進行傳輸。分類方法根據調制參數的不同，可分為振幅鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）三種基本類型。QPSK（QuadraturePhaseShiftKeying，四相位移位鍵控）：一種相位調制技術，通過載波的四種不同相位狀態來表示二進制數字信號，提高了頻帶利用率。OQPSK（OffsetQuadraturePhaseShiftKeying，偏移四相位移位鍵控）：在QPSK基礎上引入相位偏移，減小了相鄰符號間的干擾，提高了傳輸性能。QPSK、OQPSK等高級調制方式介紹數字頻帶傳輸性能評估指標誤碼率（BER，BitErrorRa…衡量傳輸過程中發生錯誤的比特數占總比特數的比例，反映了傳輸的可靠性。頻譜效率單位帶寬內傳輸的比特速率，反映了頻帶資源的利用效率。抗干擾能力在存在干擾的情況下，系統能夠保持正常通信的能力。傳輸時延信號從發送端傳輸到接收端所需的時間，反映了通信的實時性。06光纖通信原理與技術光纖結構類型光纖主要由纖芯、包層和涂覆層三部分組成，根據折射率分布不同可分為階躍型光纖和漸變型光纖。光纖傳輸特性光纖具有傳輸頻帶寬、傳輸損耗低、抗干擾能力強等優點，其傳輸特性主要受到光纖色散、非線性效應和偏振模色散等因素的影響。光纖結構類型及其傳輸特性光源和光檢測器件介紹在光纖通信系統中，常用的光源有發光二極管（LED）和半導體激光器（LD），它們的作用是將電信號轉換為光信號并耦合進光纖進行傳輸。光源光檢測器件的主要作用是將接收到的光信號轉換為電信號，常用的光檢測器件有光電二極管（PIN）和雪崩光電二極管（APD）。光檢測器件VS光纖通