通信系统简介
通信系统概述
安全、快速、高效运行的一
种不可缺少的智能自动化综 合业务数字通信网。
城市轨道交通专用通信系统一般由传输、公务电话、专 用有线调度电话、无线列车调度、闭路电视监控、车站广播、 时钟、旅客信息引导显示、防雷、光纤在线监测、动力环境 监测、UPS不间断电源等系统组成。
2、城市交通通信子系统的功能 通信系统的服务范围较广，因此并不是单一的子系统，而 是多个相对独立的子系统的组合，他们在不同的运营环境下 协调工作。 （1）传输系统功能 传输系统是整个通信网络的纽带，它给 通信各子系统以及电力系统、信号系统、AFC自动售检票系统、 消防报警系统、办公网络等提供传输通道。在城市轨道交通 设备之间一般采用光纤连接，构成双环路拓扑结构网络。
4）数字调制与解调 数字调制是将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。 5）同步与数字复接 同步是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的 不可缺少的前提条件。同步是使收、发两端的信号在 时间上保持步调一致。 数字复接就是依据时分复用基本原理把若干个低速 数字信号合并成一个高速的数字信号，以扩大传输容 量和提高传输效率。
电信系统的基本组成
要实现多用户间的通信，则需 要一个合理的拓扑结构将多个 用户有机地连接在一起，并定
用户
用户 用户 用户 端局 用户 用户 汇接局 端局 用户 用户 用户
端局
义标准的通信协议，以使它们
能协同工作，这样就形成了一 个通信网。（拓扑结构是指设
备与设备之间通过结点或线条
构成的物理模型。）
位于控制中心的调度员可以对车站值班员进 行选呼、组呼、群呼、强插、强拆、会议、 应急处理等特定功能。
（4）无线列车调度系统 无线调度系统主要是用于解决固定人员与流动人 员之间的通话。 固定人员：调度员，值班员 流动人员：驾驶员，维修人员，列检人员
无线通信系统简介
低成本
无线通信系统的建设和维护成 本相对较低，可以降低通信成
本。
挑战
安全性问题
信号衰减
多径效应
无线通信系统容易受到窃听、 干扰和攻击，需要采取有效 的安全措施来保护信息的安 全。
无线信号在传输过程中会受 到多种因素的影响，如距离、 障碍物等，导致信号衰减和 失真。
无线信号在传输过程中会经 过多个路径到达接收端，形 成多径效应，影响信号的稳 定性和可靠性。
天线增益
天线极化
天线增益是指天线在某一方向上的辐射强 度和方向性系数，增益越高，信号越强。
天线极化是指天线辐射的电场矢量的方向 ，不同的极化方式会影响信号的传输质量 和抗干扰能力。
03
无线通信系统的技术分类
无线电广播系统
无线电广播系统是一种利用无线电波传 送声音信息的通信方式，通过将音频信 号调制到高频载波上，以电磁波的形式 向空间辐射，实现声音信号的传送。
无线通信系统的应用领域
移动通信
移动电话、移动数据传输等。
物联网
智能家居、智能交通、智能农业等。
无线网络
无线局域网（WLAN）、无线个域网 （WPAN）、蓝牙等。
远程控制
无人机、智能机器人等。
02
无线通信系统的基本组成
无线电波传输介质
01
02
03
无线电波
无线通信系统通过无线电 波传输信息，无线电波是 一种电磁波，能够在空间 中传播。
频谱资源有限
无线通信系统使用的频谱资 源有限，随着用户数量的增 加，频谱资源变得越来越紧 张。
未来发展趋势
5G和6G通信技术
随着技术的发展，无线通信系统将向5G和6G通信技术演进，实现 更高速、更可靠、更智能的通信。
通信系统概述(共22张PPT)精选
② 调制、解调原理
③ 信道与噪声统计特性及其对信号(xìnhào)传输
影响
④ 各类调制方式系统的抗干扰性能
第五页，共22页。
UP
二、数字(shùzì)通信系统模型 1、数字(shùzì)频带通信系统模型
(Model for Digital Band Communication
x1, x2, ..., xn p(x1),p(x2),…,p(xn)
n
且∑p(xi) = 1
i=1
n
H(x) =-∑p(xi)log2 p(x2) i=1
H(x)-----信息源的熵.
bit/符号(symbol)
注意(zhù yì)单位!
第十六页，共22页。
上一页
讨论：H(x)的性质:
(1) H(x)是非(shìfēi)负的
第二十页，共22页。
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(Capacity of Channel)
含义: 信道容量背景下,且信道带宽与有用信号功率 受限下,调制信道无差错(差错率趋于0)地传输数据信 号的极限速率(极限速率趋于∞)称~
定义: 设①双边(shuāngbiān)加性噪声为 Pi( )=n0/2的G.W ②信道工作频带为B(Hz) ③有用 信号功率为S(W),则信道容量由香农公式决定:
5、按工作频率
6、按通信(tōng xìn)业务
FDM TDM CDM
长波通信
中波通信
短波通信
微波通信
光波通信
电报
电话：可视电话
TV 雷达
已派生出来
第十一页，共22页。
一、信息(xìnxī)与消息(information and message)
移动通信系统介绍
移动通信系统介绍在当今社会，移动通信系统已经成为我们生活中不可或缺的一部分。
从简单的语音通话到高速的数据传输，从短信交流到多媒体互动，移动通信系统的发展极大地改变了我们的生活方式和沟通模式。
移动通信系统，简单来说，就是允许用户在移动中进行通信的技术系统。
它使得我们无论身处何地，都能够与他人保持联系，获取信息，处理事务。
移动通信系统的发展经历了多个阶段。
最早的第一代移动通信系统（1G）主要提供模拟语音服务。
那时候，手机还被称为“大哥大”，个头大、功能简单，只能进行基本的语音通话，而且信号质量不稳定，通话效果也不尽如人意。
随着技术的进步，第二代移动通信系统（2G）应运而生。
2G 采用了数字信号技术，不仅提高了语音通话的质量，还引入了短信服务。
这一阶段，手机开始变得小巧便携，功能也逐渐丰富起来。
到了第三代移动通信系统（3G），数据传输速度有了显著提升。
这使得人们能够通过手机访问互联网，浏览网页、收发邮件等。
3G 开启了移动互联网的新时代，各种基于移动网络的应用开始涌现。
而第四代移动通信系统（4G）则带来了更快的数据传输速度和更好的用户体验。
我们可以流畅地观看高清视频、进行视频通话、在线玩游戏等。
4G 的普及推动了移动支付、在线教育、远程医疗等众多领域的发展。
如今，我们正步入第五代移动通信系统（5G）的时代。
5G 具有超高速率、超低时延和超大连接的特点。
它的应用场景更加广泛，包括智能交通、工业自动化、智能医疗、虚拟现实/增强现实等领域。
例如，在智能交通中，5G 可以实现车辆与车辆、车辆与基础设施之间的高速通信，提高交通安全性和效率；在工业自动化领域，5G 能够支持工厂内大量设备的实时连接和控制，提高生产效率和质量。
移动通信系统主要由以下几个部分组成：基站：基站是移动通信系统的重要组成部分，它负责接收和发送无线信号，将用户的通信请求与核心网络连接起来。
基站的覆盖范围和信号强度直接影响着用户的通信质量。
核心网络：核心网络负责处理和传输用户的数据和控制信息，包括用户认证、计费、移动性管理等功能。
无线通信系统
无线通信系统1. 引言无线通信系统是一种通过无线电波传输信息的通信系统。
它使用无线电频谱中的特定频段来传输语音、数据和图像等信息，实现人与人、设备与设备之间的无线通信。
无线通信系统在现代社会中广泛应用，包括移动通信、卫星通信、无线局域网等。
2. 无线通信系统的组成无线通信系统由以下几个组成部分组成：2.1 无线发射机无线发射机是无线通信系统中的核心设备之一。
它负责将待传输的信息转换为无线电信号，并通过天线向空间传播。
无线发射机的设计和技术水平对整个无线通信系统的性能有重要影响。
2.2 无线接收机无线接收机是无线通信系统中的另一个重要设备。
它负责接收从发射机发出的无线电信号，并将其转换回原始的信息。
无线接收机的性能直接影响到接收到的信号的质量和可靠性。
2.3 天线天线是无线通信系统中的关键部件之一。
它负责将发射机或接收机产生的无线电信号转换为电磁波，并向空间传播。
不同类型的无线通信系统使用不同种类的天线，如定向天线、全向天线等。
2.4 信道信道是无线通信系统中信息传输的媒介。
在无线通信系统中，信道通常是无线电信号在空间中传播的路径。
不同的无线通信系统使用不同的信道技术，如频分复用、时分复用等。
2.5 控制器控制器是无线通信系统中的一个重要组成部分。
它负责管理并控制整个无线通信系统的运行。
控制器可以监测和管理无线通信系统中的各种设备，如发射机、接收机、天线等。
3. 无线通信系统的应用3.1 移动通信移动通信是无线通信系统的重要应用之一。
它通过将无线电信号发送到移动设备，实现人与人之间的语音和数据传输。
现代移动通信系统包括蜂窝网络、卫星通信等。
3.2 无线局域网无线局域网是无线通信系统的另一个重要应用。
它使用无线电信号在有限区域内实现设备之间的通信。
无线局域网通常用于家庭、办公室等场所提供无线上网服务。
3.3 卫星通信卫星通信是一种通过卫星进行通信的无线通信系统。
它将信号发送到卫星上，再由卫星转发到目标地区。
通信系统及应用是什么
通信系统及应用是什么通信系统是指利用各种通信技术和设备来实现信息交流和传输的系统。
通信系统起源于人们对信息交流的需求，随着科技的发展和进步，不断涌现出各种新的通信技术和应用。
通信系统的基本组成包括发送端、传输媒介和接收端。
通信系统的发送端是信息的源头，通过编码和调制将信息转换成信号，然后经过传输媒介传输到接收端。
常见的发送设备包括话筒、摄像头、键盘等。
传输媒介可以是空气、光纤、电缆等，传输媒介的选择会影响到通信的速度、容量和质量。
接收端接收到传输过来的信号后，经过解码和调制将信号还原成信息，供人们阅读、观看或使用。
通信系统的应用非常广泛，几乎渗透到人们的生活和工作的方方面面。
首先是传统的有线通信应用，如电话、电视、广播等。
电话是一种通过传输声音的方式进行通信的系统，早期的电话是基于有线传输的，通过电缆的连接实现电话之间的通话。
电视和广播则是通过电磁波传输音视频信号，使人们能够接收到远距离传输的图像和声音。
随着无线通信技术的发展，移动通信应用也得到了广泛的应用。
移动通信是一种通过无线信号进行通信的方式，实现了移动终端之间的通信。
最常见的移动通信应用是手机，通过手机网络可以实现语音通话、短信、互联网访问等功能。
另外，移动通信还支持移动互联网应用，如社交媒体、移动支付、在线购物等。
除了以上的传统通信应用，近年来还涌现出了一些新的通信技术和应用。
物联网是指物体互联网，通过将各种物体连接到互联网，实现物体之间的信息交流和智能化控制。
物联网应用包括智能家居、智能交通、智能医疗等，可以提升生活和工作的效率和便利性。
无人机技术也是一种新的通信应用，通过利用航空器和无线通信技术，实现远程监控、物流配送、灾害救援等功能。
在通信系统的应用中，安全性也是一个非常重要的考虑因素。
随着信息技术的发展，信息安全问题也日益突出。
通信系统需要采取一系列的安全措施，如加密、身份验证、防火墙等，来保护通信过程中的信息安全。
总之，通信系统及应用是指通过各种通信技术和设备来实现信息交流和传输的系统，它们广泛应用于人们的生活和工作中，包括传统的有线通信应用、移动通信应用、物联网应用等。
通信系统分类
通信系统分类通信系统是现代社会不可缺少的一部分，随着科技不断发展，通信系统的分类也越来越多样化。
本文将按照通信系统的不同分类，对其进行详细介绍。
一、有线通信系统有线通信系统是指通过电缆或光缆等物理媒介进行信号传输的通信系统。
常见的有线通信系统包括电话系统、有线电视系统、计算机网络等。
1.电话系统电话系统是一种基于有线传输的通信系统，它利用电缆将语音信号传输到另一端。
在电话系统中，每个用户都有一个唯一的电话号码，可以通过拨号器拨打其他用户的号码进行通信。
随着技术的发展，现代电话系统已经实现了数字化和互联网化，用户可以通过宽带电话、VoIP等方式进行通话。
2.有线电视系统有线电视系统是一种基于有线传输的广播电视系统，它利用同轴电缆或光纤将电视信号传输到用户家中。
有线电视系统可以提供更多的频道和更高的画质，而且不受天气影响，用户可以自由选择想看的电视节目。
3.计算机网络计算机网络是一种基于有线传输的数据通信系统，它利用电缆或光纤将数据信息传输到其他计算机或设备。
计算机网络可以实现文件共享、远程控制、在线娱乐等功能，已经成为现代社会不可或缺的一部分。
二、无线通信系统无线通信系统是指通过电磁波等无线信号进行数据传输的通信系统，常见的无线通信系统包括无线电广播、移动通信、卫星通信等。
1.无线电广播无线电广播是一种基于无线传输的广播电视系统，通过无线电波将音频信号传输到接收器上。
无线电广播可以实现地面覆盖广播，用户可以随时随地听到自己喜欢的节目。
2.移动通信移动通信是一种基于无线传输的电话系统，利用无线电波进行通信。
移动通信可以实现移动性，用户可以随时随地进行通话和短信，现代的移动通信系统还可以实现上网、视频通话等功能。
3.卫星通信卫星通信是一种基于卫星进行数据传输的通信系统，通过卫星将信号传输到地面或其他卫星上。
卫星通信可以实现全球覆盖，适用于偏远地区或海上等场景。
三、混合通信系统混合通信系统是指结合有线通信和无线通信的通信系统，通过不同的媒介实现通信。
通信系统概述
第一章通信系统概述1.1 通信系统模型一、通信的定义1.信息：对收信者来说未知的、待传送、交换、存储或提取的内容﹙包括语音、图象、文字等﹚人与人之间要互通情报，交换消息，这就需要消息的传递。
古代的烽火台、金鼓、旌旗，现代的书信、电报、电话、传真、电子信箱、可视图文等，都是人们用来传递信息的方式。
2.信号：与消息一一对应的电量。
它是消息的物质载体，即消息是寄托在电信号的某一参量上。
3．通信就是由一地向另一地传递消息。
二、电通信1．定义利用“电”来传递信息，是一种最有效的传输方式，这种通信方式称为电通信。
2．特点电通信方式能使消息几乎在任意的通信距离上实现既迅速、有效，而又准确、可靠的传递。
电通信一般指电信，即指利用有线电、无线电、光和其它电磁系统，对于消息、情报、指令、文字、图象、声音或任何性质的消息进行传输。
（1）模拟信号与数字信号：按信号随时间分布的特性信号可分为模拟和数字信号。
模拟信号：信号的取值是连续的。
数字信号：信号的取值是离散的。
（2）基带信号与频带信号：按信号随频率分布的特性信号可分为基带和频带信号。
基带信号：发信源发出的信号。
频带信号：通过调制将基带信号变换为频带信号。
基带传输：在信道中直接传输的信号 (如直流电报、实线电话和有线广播等)。
频带传输:通过调制将基带信号变换为更适合在信道中传输的形式。
（FM、AM、MODEM）三、通信系统的模型1.通信系统的一般模型(1)通信系统：通信系统是指完成信息传输过程的全部设备和传输媒介。
(2)通信系统的基本模型●发信源：是消息的产生来源，其作用是将消息变换成原始电信号。
变换：将非电物理量转换为掂量。
信源可分为模拟信源和离散信源。
模拟信源(如电话机、电视摄像机)输出幅度连续的信号；离散信源(如电传机、计算机)输出离散的数字信号。
●发送设备：作用是将信源产生的消息信号转换为适合于在信道中传输的信号。
它要完成调制、放大、滤波、发射等。
在数字通信系统中还要包括编码和加密。
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无线电通信发展简史
电学的发展肇始于18世纪晚期至19世纪早期 伏特、法拉第、斯坦因麦兹、爱迪生、西门子、特斯拉等科
学家的卓越工作－电能传送信息 有线电通信：莫尔斯－电报；贝尔－电话 麦克斯韦方程(1864) －无线电发展的理论基础 科学家努力研究利用电磁波传输信息－无线电通信 电子二极管(1904)、三极管的发明(1907)是电子技术发展史
课程简介
一门非常重要的专业基础课程
高频电子线路（模拟通信系统的发射接收电路） 电子管电路－半导体电路－集成电路 单一模拟电路－数模混合电路－软件无线电技术
特点：概念多、电路多、联系基础知识多、采 用分析方法和测试方法较为复杂
应用非常广泛
参考书：
Advanced Electronic Circuit Design, David Comer, Donald Comer, John Wiley & Sons.
信号的频率特性
任何信号都具有一定的频率或波长。 所谓频率特性就是无线电信 号的频率或波长。 电磁波辐射的波谱很宽, 如图所示。无线电波只 是一种波长比较长的电磁波, 占据的频率范围很广。
无线电波 105
紫外线
红外线
1015
1010 可见光
X射线 宇宙射线
1020
1025
/m
f/Hz
3×10 3
3×10 －2
第一个重要里程碑 晶体三极管的发明(1948)是电子技术发展史第二个重要的里
程碑 集成电路的发明(1960)是电子技术发展史第三个重要里程碑
1.2 无线电波的传播特性
传播特性指的是无线电信号的传播方式、 传播距离、传播特点等。不同频段的无线电 信号，其传播特性不同。同一信道对不同频 率的信号传播特性是不同的。
无线信道的波段划分及其用途
根据无线电波在传播过程所发生的现象, 电波的传播方式主要有直射 （空间波）传播、 绕射（地波）传播、 折射和反射（天波）传播等, 如图所 示。 决定传播方式和传播特点的关键因素是无线电信号的频率。
传播方式主要有直射传播、绕射（地波） 传播、折射和反射（天波）传播及散射传播 等。决定传播方式和传播特点的关键因素是 无线电信号的频率。
图1-2 无线电波传播方式
为了有效的传输信号，不同波段的信号所 采用的主要传播方式是不同的。
长波信号以地波绕射为主。中波和短波信 号可以以地波和天波两种方式传播，不过， 前者以地波传播为主，后者以天波（反射 和折射）传播为主。超短波以上频段的信 号大多以直射方式传播，也可以采用对流 层散射的方式传播。
发送设备是将电信号变换为适应于信道传输特 性的信号的一种装置。
接收设备的功能和发送设备相反，它是将 信道传输接收到的信号恢复成与发送设备 输入信号相一致的一种装置。
收信装置是将电信号还原成原来的信息。 例如通过扬声器（喇叭）或耳机还原成原 来的声音信息（语言或音乐）。
信道即传输信息的通道，或传输信号的通 道。概括起来有两种，即有线信道和无线 信道。有线信道包括架空明线、电缆、光 缆等，无线信道可以是传输无线电波的自 由空间，如地球表面的大气层、水、地下 及宇宙空间等
时变和时不变
线性与非线性电路
线性电子线路
由线性元件组成的电路。（元件参数与通过元件的电流或 施加于其上的电压无关）
具有线性特性，也就是它具有叠加性和齐次性，适用叠加 定理。
非线性电子线路与线性电子线路有以下不同：
必定还有一个或多个非线性器件。（参数与通过它的电流 或电压有关）
非线性电路不适用叠加定理,其数学描述是非线性方程 信号通过非线性电路以后可产生新的频率成分 工作在非线性状态的有源器件，其输出响应与器件工作点
பைடு நூலகம்
3×10 －7
(3 .8 ～ 7 .8 )×1 0－7
3×10 －12 3×10 －17
电磁波波谱
无线电波在空间传播的速度是30万公里/ 秒。电波在一个振荡周期 T 内的传播距离
叫做波长，用符号λ表示。波长λ，频率f 和
电磁波传播速度C 的关系为
λ CT C f
这是电磁波的基本关系式 。
因为不同频段信号的产生，放大和接收的 方法不同，传送的方式也不同，因而它们 的应用范围也不同。表1-1列出了无线电波 的波（频）段划分。
的选取和输入信号的大小有关。
1.1 通信系统的概念
通信的任务就是传递各种信息（包括语言、 音乐、文本、图像和数据等）， 传输信息的系统称为“通信系统”。
如： 电话（无线或有线）---- 双向通信系统 导航、雷达 ---- 单向通信系统 广播（无线或有线）---- 单向通信系统 电视（无线或有线）---- 单向通信系统
1.3 无线电波的频段划分
在各种无线电系统中，信息是依靠高频无 线电波来传递的，那么应该如何选择高频 载波的频率呢？
我们知道，频率从几十千赫至几万兆赫的 电磁波都属于无线电波，所以它的频率范 围是很宽的，为了便于分析和应用，习惯 上将无线电的频率范围划分为若干个区域， 即对频率或波长进行分段，称为频段或波 段。
一个完整的通信系统应由那几部分组成呢?
一个完整的通信系统应包括信息源、发送设备、 传输信道、接收设备和收信装置五部分。
一个完整的通信系统包括五部分
信息源是指要传送的原始信息，如文字、数据、 语音、音乐、图像等，一般是非电量。对于非 电量信号，经输入变送器变换为电信号（例如 被传输的是声音信息就需先经声—电换能器— 话筒，变换为相应信号的电信号）。如果输入 信息本身就是电信号（如计算机输出的二进制 信号）时，可以直接送到发送设备。
张肃文等，高频电子线路（第三版） 谢嘉奎等，电子线路（非线性部分）（第三版） 曾兴雯等，高频电路原理与分析（第三版）
先行课程：
信号与系统，电路分析基础，低频模拟电路，数字电路 等等
About Electronic Circuit
包含有源器件的网络统称为电子线路。 电子线路的分类：
按照工作频率：低频、高频、微波 按照流通的信号形式：模拟、数字 按照集成度的高低：分立、集成 按照电子线路中所包含的元件性质：线性和非线性、