现代通信系统的主要技术
现代通信技术简介
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历史：
1492年哥伦布发现了新大陆，但派他去探险的西班 牙皇后半年后才得此消息。然而，在1969年7月20日美 国“阿波罗” l1号把人类第一次送上月球时，仅在1.3 s 内，这一振奋人心的消息就传遍了全世界。自20世纪50 年代以来，半导体技术和电子计算机技术的迅速发展，开 创了现代通信技术的新纪元。那么，现代通信技术包含哪 些技术？现代通信手段有哪些？
三、GPS全球定位系统
GPS是 “全球定位系统”。它由人造卫星、地面监 控系统以及用户手中具有接收和发送功能的仪器三部分组 成。使用全球定位系统时，人造卫星、地面监控系统和用 户手中的接收器确定用户在地球上所处的相对位置，并将 结果返回给用户，这样用户就可以知道自己所处的位置了。
信息化是社会发展的必然趋势，而光通信和光网络则 是未来通信网的必然选择。目前通信领域有三个发展趋势： 一是无线通信；二是通信网络，尤其是因特网的具体应用； 三是光网络的基础建设，可以使网络速度更快、容量更高、 使用更方便、价格更便宜。
3. 移动通信 移动通信又称无线通信，如随身携 带的对讲机 、移动电话等。移动通信使用的无线电波频率 一般在1～40 GHz之间(属微波段)。目前，常用的有无线 寻呼系统、蜂窝式移动电话通信系统等无线通信系统。
通信卫星按运行轨道分为同步轨道通信卫星和低轨道通 信卫星。同步轨道通信卫星是在地球同步轨道上运行的。 因为与地球的运转同步，所以在地球上任何一点看到的通 信卫星都是相对静止的。
2. 光纤通信 激光在光导纤维中传输有两大特点： 一是能量损失极少；二是带频极宽。用很小的功率(大约几 个毫瓦)的激光源，以一根很细(直径为二万分之一米以下， 比头发丝还细)的光导纤维为信道, 就可以传输几千几万路 的电话。
现代通信技术的发展现状及发展方向
现代通信技术的发展现状及发展方向一、引言随着科技的不断进步，通信技术也在不断发展。
本文将对现代通信技术的发展现状进行分析，并探讨其未来的发展方向。
二、现代通信技术的发展现状1. 移动通信技术移动通信技术是现代通信技术的重要组成部分。
目前，全球范围内广泛应用的移动通信技术主要有2G、3G、4G和5G。
2G技术实现了语音通信的数字化，3G 技术实现了高速数据传输，4G技术提供了更高的数据传输速率和更低的延迟，而5G技术则将进一步提升传输速率和延迟，并支持更多的设备连接。
2. 光纤通信技术光纤通信技术是一种高速、大容量的通信方式。
目前，光纤通信已经成为主流的通信方式，其传输速率和带宽远远超过传统的铜缆通信。
光纤通信技术的发展主要包括光纤材料的改进、光纤传输技术的提升以及光纤网络的建设。
3. 无线通信技术无线通信技术是一种无需物理连接的通信方式。
目前，无线通信技术主要包括蓝牙、Wi-Fi和射频识别技术（RFID）。
蓝牙技术用于短距离无线通信，Wi-Fi技术用于局域网无线接入，而RFID技术则用于物联网中的物品识别和跟踪。
4. 互联网通信技术互联网通信技术是一种基于互联网的通信方式。
目前，互联网通信技术主要包括电子邮件、即时通信和互联网电话。
电子邮件是一种电子信函的传输方式，即时通信则提供了实时的文本、语音和视频通信，而互联网电话则实现了通过互联网进行语音通信。
三、现代通信技术的发展方向1. 5G技术的发展随着5G技术的商用化，未来通信技术将迎来一个新的时代。
5G技术将提供更高的传输速率和更低的延迟，支持更多的设备连接，为物联网、智能城市和自动驾驶等领域的发展提供强有力的支持。
2. 光纤通信技术的进一步提升随着数据量的不断增加，对通信带宽的需求也在不断增加。
为了满足这一需求，光纤通信技术将进一步提升传输速率和带宽，推动光纤网络的建设和应用。
3. 物联网的发展物联网是指通过互联网将各种物理设备连接起来，实现信息的交换和共享。
现代通信系统中的多天线技术
现代通信系统中的多天线技术随着移动通信技术的发展，多天线技术成为了一个被广泛应用的领域。
今天我们所用的4G、5G移动通信技术都离不开多天线技术的支持。
本文就将围绕着多天线技术展开，深入探讨它的相关内容。
一、多天线技术的概述多天线技术，也称作MIMO技术，是指利用多个天线来增强信号传输和接收的技术。
它的基本原理是通过将信号同时发送到多个天线上，然后将经过不同路径传回来的信号重新组合起来，从而提高了信号的质量和可靠性。
多天线技术广泛应用于移动通信、WLAN、WiFi等领域。
二、多天线技术的优点1. 提高了网络容量和质量多天线技术通过增加天线数量，可以提高网络的容量和覆盖范围，从而提高了网络的质量和性能。
2. 增强了抗干扰性能由于多天线技术可以通过重新组合信号来增强信号的质量和可靠性，因此，它可以有效地降低干扰的影响，提高网络的抗干扰性能。
3. 改善了用户体验多天线技术可以提高用户的数据传输速度和响应速度，从而改善了用户的体验，用户可以更快地下载、浏览和播放视频、音乐等。
三、多天线技术的实现方法多天线技术有多种实现方法，根据不同的场景和需求，实现方法也会有所不同，下面列举其中两种最常见的实现方法：1. SIMO（单天线-多接收机）SIMO是多天线技术中最简单的一种，它只有一个发送天线，但可以有多个接收天线。
具体而言，当发出的信号经过了多条路径之后，将会有多个接收天线接收到这个信号，然后将多个接收信号进行处理，以提高接收信号的质量和可靠性。
SIMO最常用于室内环境中，例如大楼内部、机场等区域。
2. MIMO（多天线-多接收机）相比于SIMO，MIMO拥有多个天线，既可以发射信号，也可以接收信号。
具体来说，当一个信号经过多条路径传播时，会到达多个天线，这时多个天线会分别接收到这个信号，并将接收到的信号进行处理和运算，从而提高了信号的质量和可靠性。
MIMO最常用于室外环境中，比如在车载设备、移动通信中。
四、多天线技术的应用领域多天线技术广泛应用于不同的领域，下面列举其主要应用领域：1. 移动通信多天线技术是移动通信中最重要的技术之一，它可以提高通信速率和覆盖范围，从而提高了网络的质量和性能。
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现代通信技术 现代通信手段 GPS全球定位系统
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历史： 1492年哥伦布发现了新大陆，但派他去探险的西班牙
皇后半年后才得此消息。然而，在1969年7月20日美国 “阿波罗” l1号把人类第一次送上月球时，仅在1.3 s内， 这一振奋人心的消息就传遍了全世界。自20世纪50年代以 来，半导体技术和电子计算机技术的迅速发展，开创了现 代通信技术的新纪元。那么，现代通信技术包含哪些技术？ 现代通信手段有哪些？
(1) 无线寻呼系统。它是一种传送简单信息的单向呼 叫系统，是城市公用电话系统的一种补充通信方式，涉及 到移动通信技术、微电脑技术和市话交换技术，它主要由 寻呼控制中心(即基站)和寻呼接收器组成。
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(2)微小型移动通讯系统
中国移动2G网络采用GSM标准 TD-SCDMA标准（中国） 中国联通2G网络采用GSM标准 WCDMA标准（欧洲） 中国电信2G网络采用CDMA标准 CDMA2000 EVDO（美国）
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二、现代通信手段 现代通信手段主要包括卫星通信、光纤通信、移动通 信和计算机通信这四种。 1. 卫星通信 自1957年前苏联发射第一颗人造地球卫 星以来，人造卫星即被广泛应用于通信、广播、电视等领 域。卫星通信是微波通信的一种。它是利用人造地球卫星 作为中继站，来转发无线电波而进行的两个或多个地球站 之间的通信。具有通信容量大、覆盖面积广、传输损伤小、 抗干扰能力强等优点。
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三、GPS全球定位系统 GPS是 “全球定位系统”。它由人造卫星、地面监 控系统以及用户手中具有接收和发送功能的仪器三部分组 成。使用全球定位系统时，人造卫星、地面监控系统和用 户手中的接收器确定用户在地球上所处的相对位置，并将 结果返回给用户，这样用户就可以知道自己所处的位置了。
现代通信系统的主要技术
2.1.2 频分多路复用
例：贝尔公司的108系列调频方式的调制解调器的规范。
图2.3 FDM应用：调制解调器
2.1.2 频分多路复用
例：图2.4 给出了3路音频原始信号频分多路复用一条带宽为12KHz (60KHz～72KHz)的物理信道的示意图。
频移
图2.4 频分多路复用FDM
f (KHZ)
2.1.2 频分多路复用
注：音频信道带宽为4KHZ，有效带宽为3KHZ，信道两边各留500HZ 警戒频 带。 模拟电视信道带宽为6MHZ。
例：某传输系统，带宽为960MHZ，能传输多少路模拟电视节目？
2.1.3 时分多路复用
所谓时分多路复用(TDM)就是将一条物理的传输线路按时间分成若 干时间片轮换地为多个信号所使用，每个时间片由其中一个信号占用。
2. 分组交换(Packet Switching)
分组交换与报文变换最大的不同点是： （1）把数据传送单位的最大长度限制在较小的范围内，这样
每个节点所需要的存储量低了。 (2) 分组是较小的传输单位，只有出错的分组才会被重发，
因此大大降低了重发的比例和开销，提高了交换速度。
2. 分组交换(Packet Switching)
采用报文交换的优点是：
(1) 电路利用率高，不发报文不占信道； (2) 在电路交换网络上，当通信量变得很大时，就不能接受新的呼
叫。而在报文交换网络上，通信量大时仍然可以接收报文，不 过传送延迟会增加。 (3) 报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的地，而电路交换 网络很难做到这一点。 (4) 节点对报文的可靠性负责： 收到报文的节点根据报文含有的地址进行路由； 节点对报文进行查错； 节点可以对报文进行速度和代码的转换。
现代通信技术的发展现状及发展方向
现代通信技术的发展现状及发展方向1. 现代通信技术的发展现状现代通信技术在过去几十年里取得了巨大的进步和发展。
以下是现代通信技术的一些主要发展现状：1.1 移动通信技术移动通信技术是现代通信技术的重要组成部分。
目前，全球范围内广泛使用的移动通信技术包括2G、3G、4G和5G。
这些技术的发展使得人们能够通过手机、平板电脑等设备进行语音通话、短信发送和互联网访问。
5G技术的出现将进一步提高通信速度和容量，并为物联网、自动驾驶等新兴应用提供支持。
1.2 光纤通信技术光纤通信技术是一种基于光纤传输信号的通信技术。
相比传统的铜线传输，光纤通信技术具有更高的传输速度和更大的带宽。
目前，光纤通信技术已经广泛应用于电信网络、有线电视和互联网接入等领域。
1.3 无线传感器网络无线传感器网络是一种由大量分布在空间中的无线传感器节点组成的网络。
这些传感器节点可以感知和收集环境中的各种数据，并通过无线通信将数据传输到中心节点或其他节点。
无线传感器网络在农业、环境监测、智能交通等领域具有广泛的应用前景。
1.4 云计算和大数据云计算和大数据技术的发展为通信技术提供了更强大的支持。
云计算使得用户可以通过互联网访问存储在远程服务器上的数据和应用程序，而无需在本地设备上进行安装和维护。
大数据技术则能够处理和分析海量的数据，为用户提供更准确、个性化的服务。
2. 现代通信技术的发展方向现代通信技术在不断发展的同时，也面临着一些挑战和机遇。
以下是现代通信技术的一些发展方向：2.1 5G技术的商用化5G技术是当前通信技术领域的热点和重点研发方向。
5G技术将提供更高的通信速度、更低的延迟和更大的容量，为人们提供更好的通信体验。
目前，全球各国都在积极推进5G技术的商用化进程，并加大对相关设备和应用的研发投入。
2.2 物联网的发展物联网是指通过互联网将各种物体连接起来并实现信息交换的网络。
随着传感器技术、通信技术和云计算技术的不断进步，物联网的应用领域将越来越广泛，包括智能家居、智能交通、智能制造等。
现代通信技术案例
现代通信技术案例
现代通信技术案例：
1. 5G通信技术：5G通信技术是当前最新的移动通信技术标准，相比于前一代技术，5G通信技术具有更高的数据传输速度、更低的延迟和更大的网络容量。
5G技术的应用场景非常广泛，包括智慧城市、自动驾驶、远程医疗等。
2. 卫星通信技术：卫星通信技术是指利用人造地球卫星作为中继站实现多个地球站之间的通信。
卫星通信技术可以实现全球覆盖，具有通信距离远、可靠性高等优点。
3. 量子通信技术：量子通信技术是一种新型的通信方式，它利用量子力学的原理进行信息传递。
量子通信技术具有高度的安全性，能够实现绝对安全的密钥分发和通信保密。
4. 物联网技术：物联网技术是指通过互联网将各种物理设备连接起来，实现智能化管理和控制的一种技术。
物联网技术的应用场景非常广泛，包括智能家居、智能交通、智能医疗等。
5. 云计算技术：云计算技术是一种基于互联网的计算方式，它通过虚拟化技术将硬件资源（如服务器、存储设备等）和软件资源（如操作系统、应用程序等）集中起来，提供弹性的服务。
云计算技术的应用场景非常广泛，包括企业级应用、大数据分析、人工智能等。
以上是现代通信技术的几个案例，这些技术的应用正在改变着人们的生活和工作方式。
随着科技的不断进步和创新，相信未来会有更多令人惊叹的通信技术应用出现。
现代无线通信系统的例子
现代无线通信系统的例子现代无线通信系统是指利用无线电波进行信息传输的系统，广泛应用于手机、无线局域网、卫星通信等领域。
以下是10个现代无线通信系统的例子：1. 手机通信系统：手机通信系统是最常见的无线通信系统，它使用无线电波进行语音和数据传输。
手机通过基站与网络连接，实现与其他手机或固定电话的通信。
2. Wi-Fi无线局域网：Wi-Fi是一种局域网技术，使用无线电波使设备之间互相连接，实现无线上网和数据传输。
Wi-Fi广泛应用于家庭、办公室、公共场所等地方。
3. 蓝牙通信系统：蓝牙是一种短距离无线通信技术，可以实现设备之间的数据传输和通信。
蓝牙通常用于连接手机、耳机、音箱等设备。
4. GPS导航系统：GPS（全球定位系统）是一种卫星导航系统，通过接收卫星信号来确定地理位置和导航。
GPS广泛应用于汽车导航、户外定位等领域。
5. 无线电广播系统：无线电广播系统利用无线电波将音频信号传输到广播接收器，实现广播节目的传播。
无线电广播系统包括AM广播和FM广播。
6. 无线电频率识别系统（RFID）：RFID是一种无线通信技术，通过无线电波实现对物体的识别和跟踪。
RFID广泛应用于物流、库存管理、门禁系统等领域。
7. 卫星通信系统：卫星通信系统利用人造卫星进行数据传输和通信。
卫星通信系统可以实现全球范围内的通信，广泛应用于电话、电视、互联网等领域。
8. 短距离无线通信系统：短距离无线通信系统包括NFC（近场通信）、ZigBee等技术，用于实现设备之间的短距离无线通信和数据传输。
9. 无线传感器网络：无线传感器网络是由大量分布在空间中的传感器节点组成的网络，用于采集环境数据并进行传输和处理。
无线传感器网络广泛应用于环境监测、智能农业等领域。
10. 远程遥控系统：远程遥控系统利用无线通信技术实现对设备的远程控制。
远程遥控系统广泛应用于家庭、工业、军事等领域，实现对设备的远程操作和控制。
以上是10个现代无线通信系统的例子，它们在不同领域中发挥着重要的作用，改变了人们的生活和工作方式。
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B
传输
传输
A
传输
1.交换 2.发送呼叫信 号
1.交换 2.发送呼叫信号
1.作出反应 2.发送回应信号
图2-8 电话通信
2.2.1 线路交换
线路交换是指数据传输期间，在源站点与目的站点之间建
2.1.5 码分多址
CDMA系统的一个重要特点是系统分配给每一个站的 码片序列不仅不同，而且要求它们必须互相正交。假 设s站的码片向量为S，r站的码片向量为R，则用数学 公式表示这两个码片向量序列的正交即为两个向量的 内积为0。
S • R 1 m SiRi 0 m i1
2.1.5 码分多址
例如，假设m=8,指派给S站的8bit码片序列为00110101。 当S发送比特1示，它就发送序列00110101； 当它发送比特0时，就发送11001010。
2.1.5 码分多址
现假定S站要发送信息的数据传输速率为vbit/s，由于每个比特要转换成
m个比特的码片，因此S站的实际发送数据率提高到mvbit/s，同时S站所 占用的频带宽度也提高到原来的m倍。 这种通信方式是扩频(spread spectrum)通信的一种。扩频通信通常有直接 序列(direct sequence,DS-CDMA)和跳频(frequency hopping,FH-CDMA)两 大类，上面所讲的码片序列就是DS-CDMA。
f (KHZ)
2.1.2 频分多路复用
注：音频信道带宽为4KHZ，有效带宽为3KHZ，信道两边各留500HZ 警戒频 带。 模拟电视信道带宽为6MHZ。
例：某传输系统，带宽为960MHZ，能传输多少路模拟电视节目？
2.1.3 时分多路复用
所谓时分多路复用(TDM)就是将一条物理的传输线路按时间分成若 干时间片轮换地为多个信号所使用，每个时间片由其中一个信号占用。
2.1.4 波分多路复用技术
波分多路复用技术与传统的载波电话的频分复用的原理一样，使用 一根光纤来同时传输多个频率很接近的光载波信号，这样光纤的传输 能力就能成倍提高。由于光载波的频率很高，因此一般用波长而不用 频率来表示所使用的光载波，由此得出波分复用这一名词。
随着技术的发展，在一根光纤上复用的路数越来越多，现在已能做 到在一根光纤上复用80路或更多路数的光载波信号，于是就有了密集 波分复用DWDM(Dense Wavelength DivisionMultiplexing)这名 词。
图2-5 时分复用示意图
2.1.3 时分多路复用
时分多路复用技术根据时间片是否是动态的划分，又可分为同步时 分多路复用技术(STDM)和异步时分多路复用技术(ATDM)。
图2-6 STDM与ATDM
2.1.3 时分多路复用
例如：3个用户，线路总传输能力为28.8kbps 对于STDM:每用户获得28.8kbps/3=9600bps 对于ATDM:每用户获得MIN=9600bps，MAX=28.8kbps。
2.2 数据交换技术
2.2 数据交换技术
2.2.1 线路交换
线路交换(circuit switching)最典型的例子就是“电话通 信”，如图2-8所示，我们大家都有打电话的经验，当我们要和 对方进行通信时，首先拨号发出呼叫请求，经过交换机的转接， 对方听到呼叫的铃声，拿起电话进行语音通信。
2.2.1 线路交换
图2-7 波分复用
2.1.5 码分多址
码分复用CDM是另一种共享信道的方法，它是一种用于移动通信系统的 共享信道的新技术，笔记本电脑或PDA(Personal Data Assistant)以及 HPC(Handed Personal Computer)等移动性计算机的连网通信都会大 量用到码分复用技术。
2.1.4 波分多路复用技术的硬件系统
图2-7说明了波分复用的概念。通过光纤1、光纤2、光纤3和光纤4 传输的4束光的频率不同，它们的波长分别为λ1、λ2、λ3、λ4，这4个光 载波（它们的波长很接近）经过复用器后，就在一根光纤中传输。合成 光束到达目的地后，经过接收方分用器的处理，重新分离为4束光传给各 个用户。
2.1 多路复用技术
2.1.1 多路复用技术概述
多路复用技术指的是把多路信号借助于单一线路和用单一的传输 设备来进行传输的技术，并且各路信号间必须互不影响。
图2-1 多路复用系统示意图
2.1.2 频分多路复用
频分多路复用(FDM)是利用传输介质的可用带宽超过给定信号所需带宽 这一特性，将信道分成若干个相等的频段，每个频段分给不同的用户， 传输时，先将各个用户的信号调制到不同的频段，而且各个载波频率是 完全独立的，即载波信号的带宽不会相互重叠，然后进行传输，接收的 时候再按不同的频率接收。如图2-2所示。
实际上，人们更常用的名词是码分多址CDMA，每一个用户可以在同样 的时间使用同样的频率进行通信 。
在CDMA中，每一个比特的时间再划分为m个短的时间片，称为码片 (chip)，通常m的值是64或一的mbit码片序列 (chip sequence)。一个站如果要发送比特1，则发送它自己 的mbit码片序列；如果要发送比特0，则发送该码片序列 的二进制反码。
图2-2 频分多路复用技术
2.1.2 频分多路复用
例：贝尔公司的108系列调频方式的调制解调器的规范。
图2.3 FDM应用：调制解调器
2.1.2 频分多路复用
例：图2.4 给出了3路音频原始信号频分多路复用一条带宽为12KHz (60KHz～72KHz)的物理信道的示意图。
频移
图2.4 频分多路复用FDM
向量S和各站码片反码的向量内积也为0。而且要求任何 一个码片向量的规格化内积都是1，而一个码片向量和该
码片反码的向量的规格化内积是-1。
S • S
1
m
SiSi
1
m
S
2 i
1
m
12 1
m i1
m i1
m i1
2.1.5 码分多址
随着技术的进步，CDMA设备的价格和体积都大幅下 降，已广泛使用在民用的移动通信种，特别是在无线 局域网中。采用CDMA可提高通信的语音质量和数据 传输的可靠性，减少干扰对通信的影响，增大通信系 统的容量，降低手机的平均发射功率等等。