《通信技术xiawu》课件.pptVIP

*****************课程简介培养目标本课程旨在培养学生对通信技术的整体理解，包括信号、编码、调制等基础知识，以及移动通信、光通信等前沿技术。课程内容课程内容涵盖通信技术的发展历程、基本概念、关键技术和典型应用，并对未来趋势进行展望。教学方式采用理论讲授、案例分析、实验实践等多种教学方式，重视理论与实践的结合。通信技术发展历程1最初阶段通信技术起源于电报和电话时代,依赖有线信号传输,传输速度和距离有限。2无线时代广播电台和雷达的问世标志着无线电通信时代的到来,大幅提升了通信的灵活性和覆盖范围。3数字革命计算机和微处理器的发展推动了通信技术数字化转型,开启了高速、智能、多媒体通信的新时代。信号的基本概念1信号的定义信号是用于表达或传递信息的物理量,通常是时间或空间函数。它可以是电信号、声信号、光信号等。2信号的性质信号有幅度、频率、相位等特性,这些特性可以用数学方程来描述和量化。3信号的分类信号可以分为模拟信号和数字信号两大类,它们具有不同的特点和应用领域。4信号的基本变换信号可以通过各种变换,如傅立叶变换、拉普拉斯变换等来进行分析和处理。模拟信号与数字信号模拟信号模拟信号是一种连续的信号，可以取任意值。它通常用来表示实际世界中的自然现象，如声音和温度。数字信号数字信号是一种离散的信号，只能取有限个特定值。它通常用来表示计算机系统中的数据和信息。差异比较与模拟信号相比，数字信号具有更高的精度和可靠性，更适合用于数字通信和计算机系统中。信号的频率特性信号的频率特性反映了信号中不同频率分量的能量分布情况。通常使用傅里叶分析等方法将复杂信号分解为一系列正弦波信号的组合。频谱分析可以揭示信号中的主要频率成分、能量分布以及频率带宽等特性。上图展示了一个典型信号的频率特性曲线,可以清楚地看到信号的主要频率成分和能量分布情况。信号采样与量化1模拟信号采样将连续时间信号转换为离散时间信号2采样频率根据奈奎斯特采样定理决定采样频率3量化与编码将离散时间信号的幅值量化成数字码信号采样与量化是将模拟信号转换为数字信号的基础过程。采样将信号离散化,量化则将信号幅值离散化。这种数字化处理使信号更适合进行存储、处理和传输,为后续的数字通信技术奠定了基础。编码与调制数字编码数字编码将信号转换为二进制数字串,以利用计算机进行处理和传输。常见编码如非归零编码、格雷编码等。模拟调制模拟调制通过改变载波的振幅、频率或相位,将信号传输到远端。常见调制方式有幅度调制、频率调制和相位调制。数字调制数字调制将离散的数字信号转换为连续的模拟信号,如相位移键控、正交振幅调制等提高了频谱利用率。基带传输系统基带信号基带信号是直接在频带内传输的信号,不经过载波调制。它具有简单、成本低等优点,适用于短距离通信。基带传输方式常见的基带传输方式有NRZ、RZ等,通过电压或电流的变化来表示数字信号。它需要较宽的频带,但抗噪声能力较弱。应用场景基带传输系统广泛应用于计算机网络、电话系统、视频监控等领域,是数字通信的基础。发展趋势随着光通信和5G等新技术的发展,基带传输也在不断优化,实现更高效的数字信号传输。载波通信系统载波调制原理通过将信号调制到载波信号上,可实现更远距离和更高频率的信号传输。这是通信系统的基础技术之一。调幅(AM)系统调幅系统通过改变载波的振幅来传输信息,是最早的载波通信技术之一。调频(FM)系统调频系统通过改变载波的频率来传输信息,具有更好的抗干扰性和信噪比。是常见的载波通信技术之一。调相(PM)系统调相系统通过改变载波的相位来传输信息,具有更好的频谱利用效率。是另一种重要的载波通信技术。多址接入技术频分多址接入(FDMA)利用不同的频带来共享信道资源,提高频谱利用率。需要精确频率控制和隔离频段。时分多址接入(TDMA)在同一频率下通过分时授时段来共享信道资源。可动态分配时隙,提高信道利用率。码分多址接入(CDMA)采用不同码序对用户信号进行编码,利用正交码实现多用户同时访问共享信道。抗干扰能力强。正交频分多址接入(OFDMA)在频分多址基础上,采用正交频带将信道划分,充分利用频谱资源。适用于高速传输。信道编码原理1数据错误检测通过冗余位的添加,信道编码能够检测数据传输过程中产生的错误。2错误纠正能力高级编码技术能够在一定程度上纠正错误,提高系统的可靠性。3信道编码分类包括线性编码、卷积编码、递归编码等,可根据应用场景选择合适的编码。4编码解码复杂性编解码算法的复杂度是选择编码方式时需要权衡的重要因素。信道编码技术错误检测编