通信工程导论.doc

通信工程导论200902通信工程导论主讲李阳安徽农业大学通信工程系2009年2月15日目录第一章绪论第二章信息的信号表示第三章信号传输第四章信号发射与接收第五章信号与系统第六章通信工程的课程结构绪论通信随着人类社会的产生而产生,随着人类社会的进步而发展,随着人类社会需求的提高而不断进步。本章在介绍通信技术发展的基础上,通过对通信系统模型的研究,揭示通信工程学科的组成和各个分支的发展规律。,人们为了从事一项工作、必须交流思想、意见、看法。为了交流思想、意见、看法,人们必须使用相互都能理解的语言、文字、表情、暗示等等进行交谈。这就是通信。通信是及时、可靠的信息交换过程。信息是人们用于交流的对客观事物的描述。信息量是信息中包含客观事物的数量。信息可靠度是信息对客观事物的规定的属性描述的准确程度。信息的描述可以用语言、文字等等符号表示,我们称之为信号。信号是描述信息的符号集合。通信是人们通过表示思维的信息符号进行信号交换的过程,在该过程中,信息的交换要及时、可靠。从通信的发展历史看,通信方式经历了直接通信、间接通信和模拟通信3个过程。通信方式和人类的社会发展密切相关。直接通信是人们面对面的交换信息的过程(如图1-1所示)。例如,人们当面用语言、文字等符号交换信息。其优点是及时、可靠,缺点是通信过程没有记录。间接通信是人们通过中间事物交换信息的过程(如图1-2所示)。例如,带个话、邮寄信件等等。其优点是通信双方突破了距离的限制,缺点是通信的及时性、可靠性和保密性受到影响。模拟通信是模拟直接通信的间接通信,是中间事物及时、可靠、全面地模拟实现直接通信的过程(如图1-3所示)。例如,电话,电视直播等等。其优点是及时性、可靠性得到保障,是目前和今后相当长时间内我们主要的通信方式。乙丙甲乙丙甲乙甲图1-1直接通信图1-2间接通信图1-3模拟通信通信系统是完成通信任务的电子、机械、电磁等部件的有机结合体。下面,结合(图1-4)介绍一种通信系统的模型。信源信号变换1信道信号变换2信宿噪声图1-4通信系统的模型信源:信息的产生者,所产生的信息用信号表示。信号变换1(发送端信号变换):把信源产生的信息进行变化,使之能在信道中传输。信道:信息传输的通道。信号变换2(接收端信号变换):把信道中的信号提取出来,按照信宿的要求进行变化。信宿:信息的接收者。噪声:无用的信号和干扰。通信系统就是把信源产生的信号及时、可靠地传送到信宿。一般来说,信源产生的信息需要转变成电信号进行传输。把声音、图像等信息转变成电信号的器件分别用麦克风、照相机、摄像机等等。为了把这些信息传向远方,需要用电缆、光缆等有线媒质;或者用自由空间中的电磁场等无线媒质组成的信道。在信号用有线或者无线媒质进行传输的过程中,信号功率的衰减、信道噪声的干扰、信号可能的泄密等等是我们必须考虑的问题。设计出一种最佳信号,可以让其在特定媒质中可靠传输。这就需要把信源产生的信号,结合各种因素,进行信号变换以后,再送入信道。接收端从信道中接收下信号和噪声,信号变换2需要识别信号和噪声,放大信号,把信号变换成信宿需要的形式。我们把通信系统的各个部分针对具体情况、分别用相应的数学模型进行研究,其一般性的理论成果构成了通信工程的学科体系。(1)按照信道使用的媒质的性质分类:有线通信,信道使用电缆或光缆;无线通信,信道没有使用线缆。(2)按照传输信号的形式分:模拟通信;数字通信。(3)按照工作频段或波段分类:有中波通信、短波通信、超短波通信、微波通信和卫星通信等。(4)按照工作方式来分类:主要有(全)双工、半双工和单工方式。(5)按照通信的内容分类:有话音通信、图像通信、数据通信和多媒体通信等。(6)按照占用的带宽分类:窄带通信和宽带通信。(7)按照通信对象的运动方式分:有固定通信和移动通信。(8)按照调制方式的不同来划分,有调幅、调频、调相以及混合调制等。表格1-1在自由空间中,波长与频率存在以下关系:c=。功放调制器低放1话筒振荡器收发器喇叭低放2高放解调器信道图1-1单台语音通信设备原理图电话1电信交换局2电信交换局1电话2电信交换局n电话n计算机n计算机2计算机1图1-2电信网络原理图在图1-1中,各部分的功能:发信机的组成有:话筒:是一种把声音转变成电压、电流的声-电转换器。低放1:把话筒输出的电压、或者电流进行放大。调制器:把话筒产生的低频信号频谱搬移到高频段,以便发射。振荡器:产生高频正弦电压波。功放:放大发射信号的功率,以利于发射。收发器:从信道中,把需要接收的信号送到接收机;把发射机的信号送到信道。信道:是信息传输的通道。收信机的组成有:高放:放大从收发器输出的高频信号。解调器:从高频信号中恢复