通信电路与系统-第一章

通信电路与系统通信电路与系统通信电路与系统通信电路与系统北京理工大学课程信息课程信息课程信息课程信息授课教师周波办公室4号楼404周波办公室:4号楼404邮箱:[e-mail]上课时间及地点01-16周,3-413周二3-4节,周四6-7节答疑答疑周五下午14-16点，4号楼404教材教材通信电路与系统主编:罗伟雄出版社:北京理工大学出版社课件课件新浪邮箱(mail.sina.com.cn)上下载，用户名[e-mail];密码bitaic北京理工大学用户名c_oe@sac;密码btac2课程内容课程内容课程内容课程内容谐振功率放大器振荡电路振荡电路幅度调制与解调频率调制与解调相位调制与解调相位调制与解调锁相技术与应用模拟通信系统模拟通信系统模拟信号数字化数字基带传输系统数字频带调制北京理工大学3数字频带调制本课程的特点及与相关课程的区别本课程的特点及与相关课程的区别本课程的特点及与相关课程的区别本课程的特点及与相关课程的区别通信电路：主要包括应用于通信、雷达、遥控遥测等技术领域的单元功能电路，内容限于模拟电路通信原理：全面介绍通信原理和一些通信系统的知识本课程:以通信系统构成和通信调制信号分析为主线，将通信原理和相应的电路知识有机结合基本概念、理论、专业术语通信系统构成信号调制分析信号调制分析实际单元电路分析北京理工大学4学习方法学习方法课前积极预习,了解下次上课内容和难点课前积极预习,了解下次上课内容和难点课上认真听讲主动思考和提问掌握重点课上认真听讲,主动思考和提问,掌握重点课后及时复习消化,独立完成规定作业北京理工大学5第一章第一章通信概论通信概论第一章第一章通信概论通信概论北京理工大学6本章主要内容本章主要内容11概述1-1概述1-2通信和通信系统1-3模拟和数字通信系统14通信方式和主要传输方式的现状及发展趋势1-4通信方式和主要传输方式的现状及发展趋势1-5信息及其度量1-6信道1-7通信系统的主要质量指标17通信系统的主要质量指标北京理工大学7本章学习重点本章学习重点常用通信术语常用通信术语通信通信系统信(息)源信宿信道调制解调基带信号频带信号调制解调基带信号频带信号通信系统的组成和分类几种通信方式几种通信方式模拟、数字通信系统的主要特点离散信源的信息量离散信源的信息量码元速率与信息(传输)速率的关系误码率的概念误码率的概念北京理工大学81-1概述11概述通信：这里通信是指电通信，就是以电信号代表信息从发送端向异地接收端传输信息的过程信息，从发送端向异地接收端传输信息的过程通信系统：实现这种信息传输过程的系统称为通通信系统：实现这种信息传输过程的系统称为通信系统通信对人类的作用从摩尔斯电报到今天的因特通信对人类的作用：从摩尔斯电报到今天的因特网和移动通信网，通信技术极大地改变人类社会生活活电子通信系统发展：电子通信系统发展：有线无线，固定移动，点网发展趋势：宽带、综合、智能、个人化北京理工大学9发展趋势：宽带、综合、智能、个人化1-1概述11概述1837年莫尔斯有线电报1876年贝尔电话1894年马可尼发送第一个无线电信号1906年三极管面世1916年第一台频率复用调谐收音机出现年第台频率复用调谐收音机出现1925年首次发送电视信号1927年无线电广播网络，第一次播出电视节目1948年晶体管发明香农提出信息论1948年晶体管发明，香农提出信息论1958年发明集成电路芯片，第一颗通信卫星上天1969年美国国防部建设了ARPA计算机网，成为现代互联网的开端1976年苹果系列电脑发明1976年苹果系列电脑发明1979年首个便携手持电话通信网在日本建成启动1984年IBM公司推出IBMPC/AT微机1990年推出GSM标准（GlobalSystemforMobile）1994年Internet启动1995年推出CDMA标准(码分多址)北京理工大学102000年以后欧洲WCDMA、美国CDMA2000、中国TD-SCDMA通信标准被采用1-2通信和通信系统12通信和通信系统基带信号发射信号接收信号基带信号信源输入信道发射接收输出信宿基带信号发射信号(已调信号)接收信号(已调信号)基带信号信源输入变换器信道发射设备接收设备输出变换器信宿发送端噪声扰接收端通信系统的般模型干扰通信系统的一般模型北京理工大学111-2通信和通信系统12通信和通信系统各模块的功能信源：发出信息的源，如语音、符号、图像或数据等信息源变换器：实现信源提供的非电信息与电通信设备能识别的电信号之间的转换，该电信号称为基带信号发射设备或发射机：将基带信号进行某种变换送入信道，以便使基带信号在信道中进行有效的传输这变换过程以便使基带信号在信道中进行有效的传输，这一变换过程称为调制，变换后的信号称为已调信号或频带信号，载有原有的基带信息北京理工大学12原有的基带信息1-2通信和通信系统12通信和通信系统各模块的功能信道：指传播已调信号的通道或媒质；可以是有线的也信道：指传播已调信号的通道或媒质；可以是有线的，也可以是无线的；既给信号以通路，也对信号产生各种干扰和噪声；传播媒质的固有特性和干扰直接关系到通信质量接收设备或接收机：从信道中取出受不同程度干扰的已调信号进行处理，恢复出发送端的基带信号，这一过程称为解调；对于多路复用信号，接收设备还具有解除多路复用和实现正确分路的功能北京理工大学131-2通信和通信系统12通信和通信系统各模块的功能信宿相对于信源而说的是传输信息的归宿其作用是信宿：相对于信源而说的，是传输信息的归宿，其作用是将复原（解码）的原始信号转换成相应的消息噪声源：信道中的噪声以及分散在通信系统其他各处的噪噪声源：信道中的噪声以及分散在通信系统其他各处的噪声北京理工大学141-2通信和通信系统12通信和通信系统基带信号已调信号基带信号调制器功率放大器信载波产生电路发射机组成框图发射机组成框图北京理工大学151-2通信和通信系统12通信和通信系统基带信号已调信号基带信号放大器解调器已调信号载波生成接收机组成框图北京理工大学161-3模拟和数字通信系统13模拟和数字通信系统1-3-1模拟和数字信号基带(电)信号可以是模拟信号，也可以是数字信号模拟信号是一种连续变化信息，它的信息状态随时间连模拟信号是种连续变化信息，它的信息状态随时间连续变化；数字信号是一种离散变化信息，它的信息状态随时间是可数的，即在离散时刻有有限个离散取值时间是可数的，即在离散时刻有有限个离散取值利用模-数转换（ADC）技术可将模拟信号变换为数字信号同样利用数-模转换（DAC）技术可将数字信号变换为号，同样利用数模转换（DAC）技术可将数字信号变换为模拟信号按照信道中所传输的信号性质不同通信系统分为按照信道中所传输的信号性质不同，通信系统分为：模拟通信系统和数字通信系统北京理工大学171-3模拟和数字通信系统13模拟和数字通信系统1-3-2模拟信号的传输信源输入变换器信道发射设备接收设备输出变换器信宿信源变换器(调制)(解调)变换器两种变换两种变换1.变换与反变换：非电信息电信号(基带信号);非电信息电信号(基带信号);2.调制和解调基带信号已调信号(频带信号)基带信号已调信号(频带信号)其他：滤波、放大、变频、辐射北京理工大学181-3模拟和数字通信系统13模拟和数字通信系统1-3-2模拟信号的传输调制:将原始电信号变换成其频带适合信道传输的信号;调制将原始电信号变换成其频带适合信道传输的信号;解调:在接收端将信道中传输的信号还原成原始的电信号。经过调制后的信号成为已调信号;发送端调制前和接收端解调后的信号称为基带信号。因此，原始电信号又称为基带信号，而已调信号又称为频带信号。带信号，而调信号又称为频带信号北京理工大学191-3模拟和数字通信系统13模拟和数字通信系统1-3-2模拟信号的传输A.调制的必要性1．高频已调信号易于辐射天线振子尺寸，才能开始有效辐射；频率越高，10/l天线振子尺寸才能开始有效辐射；频率越高波长越短，天线才易于实现。2．便于同时实现多路基带信号传输0/l2．便于同时实现多路基带信号传输通过调制，可将同一频带的不同基带信号搬移到不同载频带上使他们在通信时彼此保持一定的频率间隔以避频带上，使他们在通信时彼此保持一定的频率间隔，以避免信号间串扰。北京理工大学201-3模拟和数字通信系统13模拟和数字通信系统1-3-2模拟信号的传输B.模拟调制的分类按载波形式的不同，分为：按载波形式的不同分为正弦波调制幅度调制（AM）幅度调制（AM）频率调制（FM）相位调制（PM）相位调制（PM）脉冲调制脉冲幅度调制（PAM）脉冲幅度调制（PAM）脉宽调制（PWM）(或脉冲持续时间调制(PDM))脉位调制（PPM）北京理工大学21脉位调制（PPM）1-3模拟和数字通信系统13模拟和数字通信系统1-3-2模拟信号的传输B.模拟调制的分类载波调制信号(基带信号)脉冲幅度调制脉位调制脉宽调制北京理工大学221-3模拟和数字通信系统13模拟和数字通信系统1-3-3数字信号的传输A.模拟信号的数字化模拟信号数字化的理论基础：取样定理f≥2f取样定理fs≥2fH模拟信号源A/D变换器数字传输系统D/A变换器模拟信号模拟信号的数字传输北京理工大学231-3模拟和数字通信系统13模拟和数字通信系统1-3-3数字信号的传输B.数字调制的分类载波用数字信号对高频正弦载波的参量(幅度、频率或相位)进行调制的方法称为数字调制分为载波基带信号法，称为数字调制，分为：幅度键控(ASK)：载波有无相位键控(PSK)载波起始相位ASK基带信号相位键控(PSK)：载波起始相位频移键控(FSK)：载波频率PSKFSK北京理工大学241-3模拟和数字通信系统13模拟和数字通信系统1-3-3数字信号的传输C.数字通信的主要特点1抗干扰能力强数字信号通过中继再生后可消除噪声积累1抗干扰能力强，数字信号通过中继再生后可消除噪声积累；2数字信号通过差错控制编码，提高通信的可靠性；3数字通信传输一般采用二进制码，可使用计算机对数字信号进行处理，实现以计算机为中心的通信网；号进行处理，实现以计算机为中心的通信网；4在数字通信中，各种消息(模拟的和离散的)都可变成统一的数字信号进行传输有利于实现各种综合业务的数字信号进行传输，有利于实现各种综合业务；5数字信号易于加密处理，所以数字通信保密性强。北京理工大学251-4通信方式和主要传输方式的现状及发展趋势14通信方式和主要传输方式的现状及发展趋势1-4-1通信系统分类按信号特征分类模拟通信系统按信号复用方式分类频分复用拟数字通信系统按通信方式分类复用时分复用码分复用按通信方式分类单工通信半双工通信码分复用按传输方式分类半双工通信全双工通信按调制方式分类按传输方式分类有线无线按调制方式分类基带传输频带传输无线北京理工大学26频带传输1-4通信方式和主要传输方式的现状及发展趋势频分复用（FDM）：用频谱搬移的方法使不同信号占用频率模系14通信方式和主要传输方式的现状及发展趋势不同的频率范围；多用于模拟通信系统。时分复用（TDM）：用脉冲调制的方法使不同信号占据不同的时间区间多用于数字通信系统不同的时间区间；多用于数字通信系统。码分复用：用一组正交的脉冲序列分别携带不同信号。信号4信号5防ff防护时间信号2信号3信号4护频带信号信号信号信号信号信号1t0FDM的通信空间示意图10TDM的通信空间示意图t2345北京理工大学271-4通信方式和主要传输方式的现状及发展趋势14通信方式和主要传输方式的现状及发展趋势1-4-2通信方式发端信道收端单工通信发端信道发端半双工通信收端收端半双工通信发端信道发端信道收端收端信道全双工通信北京理工大学281-4通信方式和主要传输方式的现状及发展趋势14通信方式和主要传输方式的现状及发