通信技术基础课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,2,章 数字基带信号传输,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,2,章 数字基带信号传输,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,2,章 数字基带信号传输,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,2,章 数字基带信号传输,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,2,章 数字基带信号传输,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,2,章 数字基带信号传输,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,1,章 通信与通信系统的基本概念,1.1,通信的概念,1.2,通信系统,1.3,通信方式,1.4,信道和传输介质,1.5,信号与噪声,1.6,信号频谱与信道通频带,通信技术基础,第1章 通信与通信系统的基本概念1.1 通信的概念,本章知识简介：,信号的频谱；,衰减、失真、噪声与干扰；,数字基带信号传输：码型、基带传输、同步与异步传输；,通用异步收发器；,RS-232-C,标准。,本章知识简介：信号的频谱；,2.1,信号在信道中的传播,学习要求,建立信号频谱的概念；,了解信号在信道中传输时所受到的影响：衰减、时延、失真、噪声与干扰；,了解噪声的类型与干扰的类型以及降低噪声与干扰影响的一般方法；,2.1信号在信道中的传播学习要求,2.1.1,衰减（,Attenuation),衰减是由于信号在信道内传播过程中因能量损耗而导致的幅度减小。,衰减通常用分贝值（,dB,）表示。,设注入信道的信号电压（最大值或有效值）为,Ui,，输出的信号电压（相应地用最大值或有效值）为,Uo,，则信道对该信号的电压衰减值为：,2.1.1衰减（Attenuation)衰减是由于信号在信道,有时候信道衰减也用功率衰减值表示：,衰减可分为,介质损耗,和,能量扩散损耗,两种。它们主要发生在,有线信号和无线信道中。,有时候信道衰减也用功率衰减值表示：衰减可分为,有线信道的损耗：,损耗以介质损耗为主,能量扩散损耗很小,.,同轴电缆的衰减特性,型号,衰减,(dB/km),30MHz,200MHz,800MHz,双屏蔽藕芯电缆,9,22.0,61.0,132.0,SYV-75-5,（实芯）,70.6,190.0,473.0,SYV-75-7,51.0,140.0,SYV-75-9,36.9,104.0,SYV-75-12,34.4,96.8,有线信道的损耗：损耗以介质损耗为主,能量扩散损耗很,信道对不同频率的信号有不同的传输能力；,信道对不同频率的信号还有不同的相移。,信道对不同频率的信号有不同的传输能力；,无线信道的损耗,:,无线信道的以扩散损耗为主,介质损耗很小。,电磁波在自由空间传播的扩散损耗可以用以下公式计算：,无线信道的损耗:无线信道的以扩散损耗为主,介质损耗很小。,电磁波能量扩散损耗曲线：,例,：在距离,900MHz,移动通信基站,1km,处电磁波的损耗约为,91.53dB,电磁波能量扩散损耗曲线：例：在距离900MHz移动通信基站,实际的无线电通信系统的收发双方都会采用有向天线。,发送天线可以将信号的能量集中到接收方向，而接收天线可以将接收电磁波的范围扩大，这两者都是抵消过大的能量扩散的有效措施。,实际的无线电通信系统的收发双方都会采用有向天线。,2.1.2 信号的频谱(Frequency Spectrum),通过数学知识我们知道：,任意一个满足狄里赫利条件的周期信号,f,(,t,)(,实际工程中所遇到的周期信号一般都满足,),可用三角函数信号的线性组合来表示，,即：,就是,一个周期信号可近似用一直流分量和以其频率,(,周期的倒数,),为基频的各次谐波,(,正弦型信号,),的线性叠加表示。,2.1.2 信号的频谱(Frequency Spectrum,谐波次数取得越高，近似程度越好。,谐波次数取得越高，近似程度越好。,频谱指的是信号的电量在频率轴上的分布关系。,频谱指的是信号的电量在频率轴上的分布关系。,同一信号相邻谱线的间隔相同，信号的周期越大，各谱线之间的频率间隔越小。,同一信号相邻谱线的间隔相同，信号的周期越大，各谱线之间的频率,脉冲宽度越窄，其频谱包络线的零点频率越高,，从而相邻两个包络零值之间所包含的谐波分量就越多，因而信号所占据的频带宽度就越宽。,脉冲宽度越窄，其频谱包络线的零点频率越高，从而相,2.1.3 失真（Distortion）,当一个正弦信号通过一个线性的信道时，正弦波的幅度会衰减，还会有相移（时延），但仍然是相同频率的正弦波。现有的信道绝大多数可以看作是线性信道，因此信号在其中传输时不会出现非线性失真，不会产生新的频率成份。,实际的信号有一定的频带宽度，可以被看作是由多个正弦分量组成的，如果信道对不同频率的正弦分量表现出不同的衰减量和时延，这样的信号在信道中传输时不可避免地会产生失真。,这种失真不会产生新的频率成分，称为,线性失真（,Linear Distortion,）,。,产生新的频率成分的失真称为非线性失真,（,Nonlinear Distortion,）,。,2.1.3 失真（Distortion）当一个,t,t,信道输入,信道输出,线性信道,信道输出,信道输入,t t 信道输入 信道输出 线性信道 信道输出 信道输入,线性失真可以通过在信道输入端或输出端加,均衡器,的方法进行补偿。,均衡器根据信道的传输特性进行设计与调节，其主要作用是对信号不同频率成份进行不同的衰减与时延，使信号各频率成份通过信道和均衡器后总的衰减与时延基本相同。,线性失真可以通过在信道输入端或输出端加均衡器的方法进行补偿。,注入信道的信号频谱,信道输出信号的频谱,f,1,f,2,均衡器输入信号频谱,均衡器输出信号频谱,均衡器传输特性,f,1,f,2,信道的传输特性,注入信道的信号频谱 信道输出信号的频谱 f1 f2 均,2.1.4,噪声与干扰（,Noise&Disturbance,）,噪声（,noise,）是电量的随机波动，它会使信号受到影响。,信号在信道中传输时，来自信道和传输设备的各种噪声都会叠加到信号上。,t,信道输出,线性信道,信道输出,信道输入,噪声输入,2.1.4 噪声与干扰（Noise&Disturbanc,信号受噪声的影响大小取决于信号与噪声的功率比值，简称,信噪比,（,SNR,）,，其定义为：,平均信号功率,SNR=,（,dB,）,平均噪声功率,信噪比值越大，信号的质量就越好。,信号受噪声的影响大小取决于信号与噪声的功率比值，,噪声的来源是多方面的，一般可分为内部噪声、自然噪声和人为噪声。,内部噪声,是系统设备本身产生的各种噪声，例如热噪声、散弹噪声等；,自然噪声,是指自然界存在的各种电磁波源，如闪电、雷暴及其它宇宙噪声等；,人为噪声,来源于其它无关的信号源，例如电火花、无关信号等。,噪声的来源是多方面的，一般可分为内部噪声、自然噪声和人为噪声,热噪声的功率均匀地分布在相当宽的频带范围内，就好象多种色彩的光合成白光一样，故也称为白噪声。,热噪声起源于电子的热运动。由于所有的电导体都会产生热噪声，因此所有的电子设备内部也都产生热噪声。,热噪声的功率均匀地分布在相当宽的频带范围内，就好象多种色彩的,热噪声无处不在且很难抑制。,当信号在信道中传输时信号会受到衰减，但噪声会在信道的任一点上产生，并且会逐点积累。因此在离发送端越远的地方信号的信噪比也越小；放大器可以使信号的功率增加，同时也使噪声功率增加，因此不会改变信噪比，相反地，由于放大器本身会引入噪声，因此放大后的信噪比会更差，在信号比较小的情况下尤其如此。由此可见，噪声是影响通信系统性能的重要因素之一。,信道输出,信道输入,信号随距离增加而减小,噪声随距离增加而增加,热噪声无处不在且很难抑制。信道输出 信道输入 信号随距离增加,有时候，我们把来自其它系统的噪声称为干扰。,两条并行的通信线路之间由于分布电容的存在或互感耦合会造成信号的相互干扰；,在频分多路复用的系统中，一个信道中同时有多个不同频率的信号在传播，也可能会造成信号的相互干扰；,在无线电通信系统中，接收天线会同时收到来自于多个通信设备发送的电磁波，它们之间也会产生相互干扰。,有时候，我们把来自其它系统的噪声称为干扰。,信道之间的干扰,：,输出信号频谱,信道,1,干扰频谱,干扰波形,信号波形,合成信号波形,信道,2,信道之间的干扰：输出信号频谱 信道1 干扰频谱 干扰波形,子信道之间的干扰：,子信道输出信号频谱,信道,串音干扰频谱,在同一信道中传送多路信号,子信道之间的干扰：子信道输出信号频谱 信道 串音干扰频谱 在,电磁波干扰：,发射机,1,发射机,2,接收机,发射机,3,电磁波干扰：发射机1 发射机2 接收机 发射机3,按性质分类，噪声可以分为单频噪声、脉冲噪声和起伏噪声。,单频噪声,的频率可以通过实际测量予以确定，因此只要相应的采取适当的措施就可以加以防止；,脉冲噪声,是一种时间上无规则的时而安静时而突发的噪声，例如电火花噪声、闪电噪声等；,起伏噪声,主要包括热噪声、散弹噪声和宇宙噪声，这类噪声是普遍存在和无法避免的。,脉冲噪声和起伏噪声对通信系统的影响是不同的。脉冲噪声的强度大，一般的调制解调技术均无能为力，故只能把它的出现看作是不幸事件，一般的通信技术都不去研究它。但起伏噪声却是普遍存在且有着持续不断的影响，因此在研究信息的传输原理时常把起伏噪声作为基本的研究对象。,按性质分类，噪声可以分为单频噪声、脉冲噪声和起伏噪声。,消除噪声与干扰的措施:,分析噪声与干扰的来源与特性,有针对性地采取措施,减小噪声与干扰,.,隔离,滤波,提高信号功率,信号在远距离传播时，虽然可以用足够数量的放大器来补偿传播损耗，但信道中引入的干扰与噪声（包括放大器本身的噪声）会不断积累，最终会使信号的信噪比太小而导致接收端无法正常接收。,消除噪声与干扰的措施:分析噪声与干扰的,本节内容总结：,信号的频谱；,衰减；,失真；,噪声与干扰。,本节内容总结：信号的频谱；,