通信原理第一章
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数字通信的主要优点：
(a) 失真的数字信号
(b) 恢复的数字信号
数字信号波形的失真和恢复
数字通信的主要缺点：
➢ 占用带宽大 ➢ 设备复杂 ➢ 同步要求高
宽带通信、压缩编码 VLSI、SOC、ASIC 信号处理技术
应用实例：
➢ 数字传输技术：电话、电视、计算机数据等 信号的远距离传输。
➢ 模拟传输技术：有线电话环路、无线电广 播、电视广播等。
狭义信道
有线信道 无线信道
中长波地波 短波电离层反射 超短波、微波视距传输 超短波、微波对流层散射 卫星中继
编码信道 调制信道
信 源
加 密 器
编 码 器
调 制 器
发 转 换 器
信 道
收 转 换 器
解 调 器
解解 码密 器器
信 宿
发送设备
噪 声
接收设备
广义信道
广义信道
调制信道：
调制器输出端到解调器输入端的所有设备和媒介。 研究调制和解调时，常用调制信道。 连续信道/模拟信道。
eo(t)
e0t htei t nt e0t kt ei t nt
n(t)
n(t): 加性干扰 k(t): 乘性干扰
k t 依赖于网络的特性，k t 反映网络特性对 ei t 的作用。
干扰
加性干扰：本地噪声
始终存在
乘性干扰：非理理想信道 与信号共存
sR t sT tht nt
乘性 加性
增量调制DM
军用、 民用电话
Hale Waihona Puke 差分脉码调制DPCM电视电话、 图像编码
其 他 语 言 编 码 方 式 中低速数字电话 ADPCM、 APC、 LPC
按信号复用方式分类
通信原理第一章总结
2
第一章 绪论
课程要点（2）
3
本节要点
信息如何度量？与何参数有关？计算公式？
离散信源的信息量：
1 I log 2 log 2 P ( x) bit P( x)
熵（统计平均信息量）： n H ( x) P ( xi ) l og 2 P ( xi ) 等概时熵最大：
i 1
bit/符号
H max log 2 M
算术平均信息量存源的信息量如何求？（不要求，可自学）
4
本节要点
有效性和可靠性是通信系统的两个重要指标
模拟系统：有效性（带宽B） 可靠性（信噪比S/N） 数字系统：有效性（传输速率） 可靠性（差错率） 码元速率(传码率)RB与信息速率(传信率)Rb的关系：
Rb= RB log2M= RB H bit/s (H为等概时信源的熵)
频带利用率：
η= RB /B
误码率与误比特率（误信率）
有效性和可靠性常常是一对矛盾
5
第一章思考题和作业
什么是通信？通信的目的是什么？如何进行通
信？ 通信系统的组成以及分类？ 什么是模拟通信系统、数字通信系统？并比较它 们的异同。 什么是信息、消息和信号？信息是如何度量的？ 衡量通信系统优劣的指标有哪些？ 作业：
必做：1-4，1-5，1-7 选作：1－6 , 1-9 ，1-10
6
第一章 绪论
课程要点（1）
1
本节要点
通信发展简史 通信的目的和通信系统的概念、模型 通信系统一般由发送端、接收端、信道三大部
分组成，模拟与数字通信系统模型
通信系统可以按许多形式进行分类 通信系统中的两种变换：
非电信号 电信号（基带信号） 基带信号 频带信号（模拟强调变换的线性 ，数字强调变 换的一一对应。无此变换的系统为基带通信系统）
第一章 绪论
课程要点（2）
3
本节要点
信息如何度量？与何参数有关？计算公式？
离散信源的信息量：
1 I log 2 log 2 P ( x) bit P( x)
熵（统计平均信息量）： n H ( x) P ( xi ) l og 2 P ( xi ) 等概时熵最大：
i 1
bit/符号
H max log 2 M
算术平均信息量存源的信息量如何求？（不要求，可自学）
4
本节要点
有效性和可靠性是通信系统的两个重要指标
模拟系统：有效性（带宽B） 可靠性（信噪比S/N） 数字系统：有效性（传输速率） 可靠性（差错率） 码元速率(传码率)RB与信息速率(传信率)Rb的关系：
Rb= RB log2M= RB H bit/s (H为等概时信源的熵)
频带利用率：
η= RB /B
误码率与误比特率（误信率）
有效性和可靠性常常是一对矛盾
5
第一章思考题和作业
什么是通信？通信的目的是什么？如何进行通
信？ 通信系统的组成以及分类？ 什么是模拟通信系统、数字通信系统？并比较它 们的异同。 什么是信息、消息和信号？信息是如何度量的？ 衡量通信系统优劣的指标有哪些？ 作业：
必做：1-4，1-5，1-7 选作：1－6 , 1-9 ，1-10
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第一章 绪论
课程要点（1）
1
本节要点
通信发展简史 通信的目的和通信系统的概念、模型 通信系统一般由发送端、接收端、信道三大部
分组成，模拟与数字通信系统模型
通信系统可以按许多形式进行分类 通信系统中的两种变换：
非电信号 电信号（基带信号） 基带信号 频带信号（模拟强调变换的线性 ，数字强调变 换的一一对应。无此变换的系统为基带通信系统）
精品课件-通信原理-第1章
第1章 通信原理概述 图1.2.4 测量系统模型
第1章 通信原理概述
这类系统主要由4个部分组成： 信号源、待测物体(中介 体)、信号检测(比较)部分和接收终端(显示)。此类系统中， 信号源发出的信号是已知的，一路作为标准信号，另一 路为经待测物体后变化的信号，根据两路信号的变化量来判断 待测物体的特征，即通过系统主要测量信号经过中介体后的变 化，来判断中介体的特征。
无线广播通信系统中的调制是将基带信号附加到合适的载 波信号上，以便在信道上进行传输。针对不同的系统有不同的 处理方式，比如上面介绍的无线广播通信系统中的调制，是由
第1章 通信原理概述
由于消息存在着许多不同的类型以及不同的传输方法， 因此产生了种类繁多的通信系统。
为了分析消息传输的实质，可以把各类通信系统共性及基 本组成概括为一个一般模型。不管何种通信系统，信息总是由 发送端通过信道传递到接收端的。因此，通信系统的一般模型 如图1.2.3
第1章 通信原理概述
有些信号没有确定的数学表示式，当给定一个时间值时， 信号的值并不确定，通常只知道它取某一数值的概率，这种信 号称为随机信号或不规则信号。严格地说，所有的信号都是随 机信号。因为对于接收者来说并不能确定地预知信号在某一瞬 间应取何值。研究随机信号时应该用统计的观点和方法。图 1.3.2(ｂ)所示为随机信号的波形举例，我们无法确定在某一
接收设备的作用则是完成发送设备的逆变换，它把接收的
第1章 通信原理概述
信宿是信息到达的目的地，信息通过接收的信号还原为原
噪声可以由消息的初始产生环境、构成变换器的电子设备、传 输信道以及各种接收设备等所有信号传输环节中的一个或几个 产生，为分析方便起见，在模型中把噪声集中由一个噪声源表
根据研究的对象或关心的问题的不同，还可以出现不同形 式的具体通信系统模型，比如雷达、声纳及地震法勘测等测量 系统，如图1.2.4
通信原理第1章全书课件
“烽火戏诸侯”的故事就是古代应用光通信的见证，
它证明光通信在中国的应用至少可以追溯到公元前800
年。
二、鸿雁传书
“鸿雁传书”的典故，出自《汉书·苏武传》中“苏武牧羊”的故 事。据载，汉武帝天汉元年（公元前100年），汉朝使臣中郎将苏武出 使匈奴被鞮侯单于扣留，他英勇不屈，单于便将他流放到北海（今贝 加尔湖）无人区牧羊。19年后，汉昭帝继位，汉匈和好，结为姻亲。 汉朝使节来匈，要求放苏武回去，但单于不肯，却又说不出口，便谎 称苏武已经死去。后来，汉昭帝又派使节到匈奴，和苏武一起出使匈 奴并被扣留的副使常惠，通过禁卒的帮助，在一天晚上秘密会见了汉 使，把苏武的情况告诉了汉使，并想出一计，让汉使对单于讲：“汉 朝天子在上林苑打猎时，射到一只大雁，足上系着一封写在帛上的信， 上面写着苏武没死，而是在一个大泽中。”汉使听后非常高兴，就按 照常惠的话来责备单于。单于听后大为惊奇，却又无法抵赖，只好把 苏武放回。
8. 控制系统设计和测试。
MATLAB/SystemView 通信原理实验与系统仿真 （第2版） 曹雪虹 杨洁 童莹 编著 清华大学出版社
四、考查方式
• 综合成绩按照平时成绩占60%、期末卷面成绩占40% 算；
• 平时成绩包括签到、课堂互动、章节测验、作业等环 节；
• 期末卷面成绩做为期末成绩，题型分别为判断题、选 择题、填空题、综合题。判断题、选择题和填空题主 要源于学习通发布的章节测验，综合题主要源于课上 讲解的例题和课下布置的作业题；
古代通信
一、烽火传军情
“烽火”是我国古代用以传递边疆军事情报的一种 通信方法，始于商周，延至明清，相习几千年之久，其 中尤以汉代的烽火组织规模为大。在边防军事要塞或交 通要冲的高处，每隔一定距离建筑一高台，俗称烽火台， 亦称烽燧、墩堠、烟墩等。高台上有驻军守候，发现敌 人入侵，白天燃烧柴草以“燔烟”报警，夜间燃烧薪柴 以“举烽”（火光）报警。一台燃起烽烟，邻台见之也 相继举火，逐台传递，须臾千里，以达到报告敌情、调 兵遣将、求得援兵、克敌制胜的目的。
通信原理第一章
任何人、任何时候在任何地方以任意的方式进行通信。
1.1.1 通信系统的一般模型（主要培养全局系统的概念） 通信: 从一地向另一地传递和交换信息。
通信系统：实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质基于点与点之间的通信系统的模型用图1 -1 来描述。
送设备信道接收设备受信者噪声源接收端信息源：消息的产生地，其作用是把各种消息转换成原始电信号，称之为基带信号。
包括：电话机、电视摄像机和电传机、计算机等。
前者是模拟信源，输出模拟信号；后者是数字信源，输出数字信号。
发送设备：将信源和信道匹配起来，即将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号。
变换方式是多种多样的，比如：放大、调制、编码等等； 信道：指传输信号的物理媒质。
包括：大气（自由空间）、明线、电缆或光纤。
模拟信号：凡信号参量的取值是连续的或取无穷多个值的，且直接与消息相对应的信号。
数字信号：凡信号参量只能取有限个值，并且常常不直接与消息相对应的信号。
通信系统分为模拟通信系统+数字通信系统。
1. 模拟通信系统模型图1-4 模拟通信系统模型信息源调制器信道解调器受信者噪声源课程重点调制器：原始基带信号变换成适合信道传输的信号；从信号与系统的角度：调制器=频带搬移。
调制后的信号称为已调信号、频带信号。
已调信号有三个基本特征：一：携带有完整的基带信息二：适合在信道中传输三：信号的频谱具有带通形式且中心频率远离零频，因而已调信号又称频带信号。
信道编译码 数字信号在信道传输时，由于噪声、衰落以及人为干扰等，将会引起差错。
为了减少差错，信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分（监督元），组成所谓“抗干扰编码”。
接收端的信道译码器按一定规则进行解码，从解码过程中发现错误或纠正错误，从而提高通信系统抗干扰能力，实现可靠通信。
作用：提高通信系统抗干扰能力。
数字调制与解调 把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的频带信号。
基本的数字调制方式有振幅键控ASK、频移键控FSK、绝对相移键控PSK、相对（差分）相移键控DPSK。
通信原理第1章概论PPT课件
用途
常规双边带调幅
广播
抑制载波双边带调幅 立体声广播
线性调制
连
单边带调幅SSB
载波通信、无线电台、数传
续
波
残留边带调幅VSB
电视广播、 数传、 传真
调
制
频率调制FM
微波中继、卫星通信、广播
非线性调制
相位调制PM
中间调制方式
数字调制
幅度键控ASK 频率键控FSK
数据传输 数据传输
2020/11/7
6
续表（2）
第1章 概论
1.1
1.2 消息、信息与信号
1.3 数字通信
1.4 信道
1.5 信道中的噪声
1.6 信道容量
2020/11/7
1
学习目标
• 通信的发展历史、现状及趋势； • 常用通信术语； • 信号、信息与消息的区别； • 通信系统的组成和分类，通信方式； • 数字通信系统的主要特点； • 离散消息的信息量； • 码元速率，信息速率，频带利用率，误码率； • 信道的分类； • 典型的信道噪声；
I = loga [1/P(x)] = -logaP(x) 这就是信息量的定义。
当a = 2时，信息量的单位为“bit”； 当a = 10时，信息量的单位为“hartley”； 当a = e时，信息量的单位为“nat”；
例1:假设明天天晴的概率为1/2，则“明天会天晴”这则消息的信息量为： I = -log2 [1/2]＝1 bit
一、常用术语
通信: 消息： 信息：
电通信： 信号：
信息（或消息）的传输和交换。（研究的对象：
信源与信道）
信息的物理表现形式。如语言、文字、 数据或图
像等。
消息的内涵，即信息是消息中所包含的人们原来
通信原理第1章
1.5.1 数字通信系统有效性指标的具体表述
*码元传输速率通常又可称为码元速率、数 码率、传码率、码率、信号速率或波形速率。
码元速率：指单位时间(每秒钟)内传输码
元的数目，用符号RB来表示。
➢码元速率：RB － 波特(B) 码元速率RB与信号的进制数无关，只与 码元宽度Tb有关：
RB
1 Tb
通常在给出系统码元速率时，有必要说 明码元的进制，多进制(N)码元速率RBN与二 进制码元速率RB2之间，在保证系统信息速率 不变的情况下，相互可转换，转换关系式为 :
象等 6. 按收信者是否运动分:固定与移动 7. 按信号复用方式分：TDM、FDM、CDM
1.3.2 通信方式
1. 按消息传送的方向与时间分
A
信道
B
(a)
A
信道
B
(b)
A
信道
B
(c)
(a) 单工方式； (b) 半双工方式； (c) 全双工方式
2. 按数字信号排序分
101
发 送 设 备
接 收 设 备
解： 信源输出的信息序列中，A出现23次，B出现14次， C出现13次，D出现7次，共有57个。
该信息源总的信息量为 ：
1.5 通信系统的主要性能指标
有效性和可靠性的关系（速度～质量） 模拟通信系统性能指标：
有效性指标：单位时间内传送的信息量 可靠性指标：均方误差 数字通信系统性能指标： 有效性指标：传输速率 可靠性指标：差错率
一种前所未有、方便快捷的通信手段。
(10)因特网。因特网的出现意味着信息时代的到 来，地球变成“地球村”。
通信发展现状和趋势
1)融合趋势：PSTN、CATV、计算机网络三网业务 融合；语音和数据融合；电域与光域融合；移动与 WLAN融合
通信原理第一章
P7
特点：随机性的，无法预知的。
信号：反映消息的电信号。
信息：把消息中的内容用概率统计的方法抽象出来。 信息是消息和信号中包含的某种有意义的抽象的东西。
2、信息量：是信息或消息的一种度量。信息的 大小由信息量来衡量。
不同的消息人们对它的反映是不同的，如：下雨、地震
（太阳从东方升起） 下雨：经常发生，不足为奇，信息量小； 地震：不常发生，很惊讶，信息量大。 （太阳从西方升起）
P（x）：消息的概率 a ：2的整数次幂 P8
信息量的单位的确定取决于底数a：
若对数以2为底时单位是“比特”（bit — binary unit的缩 写）；
若以e为底时单位是“奈特”（nat—nature unit的缩写）；
若以10为底时单位是“哈特”（Hart — Hartley的缩写）。
数字通信系统还有一个非常重要的控制单元， 即同步系统。使收发两端的信号在时间上保持 步调一致
3、数字通信的主要特点 目前，无论是模拟通信还是数字通信， 在不同的通信业务中都得到了广泛的应用。 但是，数字通信更能适应现代社会对通信技 术越来越高的要求，数字通信技术已成为当 代通信技术的主流。
与模拟通信相比，它有如下优点： 1、抗干扰、抗噪声性能好 2、差错可控 3、易加密 4、数字通信设备和模拟通信设备相比，设计 和制造更容易，体积更小，重量更轻。 5、数字信号便于计算机处理，数字信号可以 通过信源编码进行压缩，以减少冗余度，提 高信道利用率。 6、易于与现代技术相结合。
消息出现的概率越大，则消息中包含的信息量 越小； 消息出现的概率越小，则消息中包含的信息量 越大。
信息量：I information ∵ P（x）＝1 必然事件 P（x）＝0 不可能发生事件 I＝0 I＝∞
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数字通信系统的主要优点 • 频谱利用率高，有利于提高系统容量 • 提供多种业务，提高通信系统的通用性 • 抗噪声、抗干扰和抗多径衰落能力强 • 能实现更有效、灵活的网络管理和控制 • 便于实现通信的安全保密 • 可降低设备成本和减小用户手机的体积和重量
第1章 概 论
1.2 移动通信系统的分类
通信业务
第1章 概 论
第一章 概论
章节
第二章 调制解调
第三章 移动信道的传播特性
第四章 抗衰落技术
第五章 组网技术
第六章 频分多址模拟蜂窝网
第七章 时分多址数字蜂窝网
第八章 码分多址移动通信系统（一）
第九章 码分多址移动通信系统（二）
第十章 移动通信的展望
第1章 概 论
第1章 概 论
1.1 移动通信的主要特点 1.2 移动通信系统的分类 1.3 常用移动通信系统 1.4 移动通信的基本技术 思考题与习题
第1章 概 论
1.1 移动通信的主要特点
4. 移动通信系统的网络结构多种多样，网络管理和控制必须 有效
5. 移动通信设备（主要是移动台）必须适于在移动环境中使 用 • 体积小、重量轻、省电、易操作等 • 个性化、多样化 • 附加业务增加，远远超过“电话”的含义
第1章 概 论
1.2 移动通信系统的分类
频 率
下行
上行
TDD (Time Division Duplex)
上下行信息在同一个频带上的不同 时间内传输
接收和发送通过开关来完成 收发存在时间间隔
频 率
下上上下 行行行行
FDD
时间
TDD
时间
Hale Waihona Puke 第1章 概 论TDD 时分双工 pk 频分双工 FDD
上下行使用相同频率 上下行信道互惠性 见缝插针使用频率 高效支持非对称业务 基站间必须严格同步 对发收设备要求较高
移动通信有以下多种分类方法 • 使用对象----民用设备和军用设备 • 使用环境----陆地通信、海上通信和空中通信 • 多址方式----FDMA、TDMA和CDMA等 • 覆盖范围----广域网和局域网 • 业务类型----电话网、数据网和多媒体网 • 工作方式----同频单工、异频单工、异频双工和半双工 • 服务范围----专用网和公用网 • 信号形式----模拟网和数字网
第1章 概 论 双向传输方式----双工方式
• 定义：通信双方电台交替收信和发信 • 分类：时分双工（TDD）、频分双工（FDD）；
图1-2 双工通信
第1章 概 论
双工方式 —— FDD 和 TDD
FDD (Frequency Division Duplex)
上下行信息在不同的频带上传输 接收和发送通过滤波器来完成
Radio tower
Radio tower
Radio tower
Radio tower
Radio tower
Radio tower
Radio tower
Radio tower
Radio tower Radio tower Radio tower
Radio tower Radio tower
Radio tower Radio tower
第1章 概 论
第1章 概 论
移动通信的概念 移动通信是指通信双方至少有一方在移动中（或者临时停
留在某一非预定的位置上）进行信息传输和交换，这包括移动 体（车辆、船舶、飞机或行人）和移动体之间的通信，移动体 和固定点（固定无线电台或有线用户）之间的通信。
第1章 概 论
1.1 移动通信的主要特点
1. 移动通信必须利用无线电波进行信息传输
第1章 概 论
1.2 移动通信系统的分类
移动通信网的工作方式 • 单向传输方式（广播式） – 无线电寻呼系统 • 双向传输方式（应答式） – 单工通信 – 双工通信 – 半双工通信
第1章 概 论 双向传输方式----单工方式
• 定义：通信双方电台交替收信和发信 • 分类：同频单工、异频单工
图1-1 单工通信
• 实现移动通信的基本条件 • 带来移动通信特有的问题
弥散损耗----传播距离; 阴影效应----地形地物; 电平衰落、时延扩展----信号叠加; 随机调频----多普勒效应。
第1章 概 论
第1章 概 论
1.1 移动通信的主要特点
2. 移动通信是在复杂的干扰环境中运行的
• 外部干扰---- 天电干扰、工业干扰、信道噪声 • 内部干扰----
越区切换保证用户运动时通话性能
系统资源利用效率较低
对无线资源管理策略带来了挑战
第1章 概 论
蜂窝系统 ——频率复用方式
FDMA 频率复用
CDMA 频率复用
7
6
2
7
1
6
2
5
3
1
4
5
3
1
1
1
1
1
1
1
1
4
11
复用距离
相同数字的使用相同频率组
第1章 概 论
FDMA 蜂窝系统频率复用方式
Radio tower
上下行使用不同频率 上下行信道特性非对称 需要分配成对频率 非对称业务谱效率低 对基站同步要求较低 对发收设备要求较低
第1章 概 论
双向传输方式----半双工方式 • 定义：与双工工作方式近似，基站为双工，移动台为 单工。发射机按下讲开关使才工作；接收机总是工作的。
第1章 概 论
1.2 移动通信系统的分类
第1章 概 论 无线电寻呼系统
第1章 概 论
大区制移动通信系统
蜂窝移动通信系统
至交换中心
高功率天线 MS 1
30－80 公里 MS 2
MTSO
高功率（200～250w）的发射天线 蜂窝系统是一种革命性的变革
几百甚至上千平方公里范围的覆盖 提高了频谱利用率和系统服务质量
每个大区的可用信道数很少
移动通信网
基于话音的网络
基于数据的网络
无绳（低功率 蜂窝（高功率 宽带LAN 移动数据（低
局域网）
宽域网） （高速局域网） 速宽域网）
图1-3 移动通信网络的分类
第1章 概 论
1.3 常用移动通信系统
• 无线电寻呼系统 • 蜂窝移动通信系统 • 无绳电话系统 • 集群移动通信系统 • 移动卫星通信系统 • 分组无线网
- 邻道干扰、共道干扰 - 互调干扰、交调干扰 - 多址干扰 - 远近效应
第1章 概 论
1.1 移动通信的主要特点
3. 移动通信可以利用的频谱资源非常有限，而移动通信业务 量的需求却与日俱增 • 提高通信系统容量是移动通信发展的焦点 • 如何解决系统容量与有限频谱的矛盾 -- 开辟和启用新的频段 -- 研究新技术，提高频谱利用率
第1章 概 论
1.2 移动通信系统的分类
通信业务
第1章 概 论
第一章 概论
章节
第二章 调制解调
第三章 移动信道的传播特性
第四章 抗衰落技术
第五章 组网技术
第六章 频分多址模拟蜂窝网
第七章 时分多址数字蜂窝网
第八章 码分多址移动通信系统（一）
第九章 码分多址移动通信系统（二）
第十章 移动通信的展望
第1章 概 论
第1章 概 论
1.1 移动通信的主要特点 1.2 移动通信系统的分类 1.3 常用移动通信系统 1.4 移动通信的基本技术 思考题与习题
第1章 概 论
1.1 移动通信的主要特点
4. 移动通信系统的网络结构多种多样，网络管理和控制必须 有效
5. 移动通信设备（主要是移动台）必须适于在移动环境中使 用 • 体积小、重量轻、省电、易操作等 • 个性化、多样化 • 附加业务增加，远远超过“电话”的含义
第1章 概 论
1.2 移动通信系统的分类
频 率
下行
上行
TDD (Time Division Duplex)
上下行信息在同一个频带上的不同 时间内传输
接收和发送通过开关来完成 收发存在时间间隔
频 率
下上上下 行行行行
FDD
时间
TDD
时间
Hale Waihona Puke 第1章 概 论TDD 时分双工 pk 频分双工 FDD
上下行使用相同频率 上下行信道互惠性 见缝插针使用频率 高效支持非对称业务 基站间必须严格同步 对发收设备要求较高
移动通信有以下多种分类方法 • 使用对象----民用设备和军用设备 • 使用环境----陆地通信、海上通信和空中通信 • 多址方式----FDMA、TDMA和CDMA等 • 覆盖范围----广域网和局域网 • 业务类型----电话网、数据网和多媒体网 • 工作方式----同频单工、异频单工、异频双工和半双工 • 服务范围----专用网和公用网 • 信号形式----模拟网和数字网
第1章 概 论 双向传输方式----双工方式
• 定义：通信双方电台交替收信和发信 • 分类：时分双工（TDD）、频分双工（FDD）；
图1-2 双工通信
第1章 概 论
双工方式 —— FDD 和 TDD
FDD (Frequency Division Duplex)
上下行信息在不同的频带上传输 接收和发送通过滤波器来完成
Radio tower
Radio tower
Radio tower
Radio tower
Radio tower
Radio tower
Radio tower
Radio tower
Radio tower Radio tower Radio tower
Radio tower Radio tower
Radio tower Radio tower
第1章 概 论
第1章 概 论
移动通信的概念 移动通信是指通信双方至少有一方在移动中（或者临时停
留在某一非预定的位置上）进行信息传输和交换，这包括移动 体（车辆、船舶、飞机或行人）和移动体之间的通信，移动体 和固定点（固定无线电台或有线用户）之间的通信。
第1章 概 论
1.1 移动通信的主要特点
1. 移动通信必须利用无线电波进行信息传输
第1章 概 论
1.2 移动通信系统的分类
移动通信网的工作方式 • 单向传输方式（广播式） – 无线电寻呼系统 • 双向传输方式（应答式） – 单工通信 – 双工通信 – 半双工通信
第1章 概 论 双向传输方式----单工方式
• 定义：通信双方电台交替收信和发信 • 分类：同频单工、异频单工
图1-1 单工通信
• 实现移动通信的基本条件 • 带来移动通信特有的问题
弥散损耗----传播距离; 阴影效应----地形地物; 电平衰落、时延扩展----信号叠加; 随机调频----多普勒效应。
第1章 概 论
第1章 概 论
1.1 移动通信的主要特点
2. 移动通信是在复杂的干扰环境中运行的
• 外部干扰---- 天电干扰、工业干扰、信道噪声 • 内部干扰----
越区切换保证用户运动时通话性能
系统资源利用效率较低
对无线资源管理策略带来了挑战
第1章 概 论
蜂窝系统 ——频率复用方式
FDMA 频率复用
CDMA 频率复用
7
6
2
7
1
6
2
5
3
1
4
5
3
1
1
1
1
1
1
1
1
4
11
复用距离
相同数字的使用相同频率组
第1章 概 论
FDMA 蜂窝系统频率复用方式
Radio tower
上下行使用不同频率 上下行信道特性非对称 需要分配成对频率 非对称业务谱效率低 对基站同步要求较低 对发收设备要求较低
第1章 概 论
双向传输方式----半双工方式 • 定义：与双工工作方式近似，基站为双工，移动台为 单工。发射机按下讲开关使才工作；接收机总是工作的。
第1章 概 论
1.2 移动通信系统的分类
第1章 概 论 无线电寻呼系统
第1章 概 论
大区制移动通信系统
蜂窝移动通信系统
至交换中心
高功率天线 MS 1
30－80 公里 MS 2
MTSO
高功率（200～250w）的发射天线 蜂窝系统是一种革命性的变革
几百甚至上千平方公里范围的覆盖 提高了频谱利用率和系统服务质量
每个大区的可用信道数很少
移动通信网
基于话音的网络
基于数据的网络
无绳（低功率 蜂窝（高功率 宽带LAN 移动数据（低
局域网）
宽域网） （高速局域网） 速宽域网）
图1-3 移动通信网络的分类
第1章 概 论
1.3 常用移动通信系统
• 无线电寻呼系统 • 蜂窝移动通信系统 • 无绳电话系统 • 集群移动通信系统 • 移动卫星通信系统 • 分组无线网
- 邻道干扰、共道干扰 - 互调干扰、交调干扰 - 多址干扰 - 远近效应
第1章 概 论
1.1 移动通信的主要特点
3. 移动通信可以利用的频谱资源非常有限，而移动通信业务 量的需求却与日俱增 • 提高通信系统容量是移动通信发展的焦点 • 如何解决系统容量与有限频谱的矛盾 -- 开辟和启用新的频段 -- 研究新技术，提高频谱利用率