通信技术授课讲义
《通信与网络技术》课件
03
网络技术基础
计算机网络的形成与发展
计算机网络的形成
随着计算机技术的不断发展，人们开始将多台计算机连接起 来，实现资源共享和信息交换。
计算机网络的发展
经历了从简单到复杂、从局部到全球的发展过程，形成了现 代的互联网。
网络的拓扑结构与分类
网络的拓扑结构
是指网络中各个节点之间的连接方式和布局。
网络的分类
网卡
是计算机与网络连接的接 口卡，实现数据的传输和 控制。
04
无线通信与移动网络
无线通信原理与技术
无线通信原理
无线通信利用电磁波传输信号， 涉及无线电波的传播、调制和解 调等基本技术。
无线通信技术分类
无线通信技术可分为长波通信、 中波通信、短波通信、微波通信 等，每种技术有其特定的应用场 景和优势。
将高频信号还原为低频信号的过程， 以便接收端识别。相应的解调方式有 鉴频、鉴相和鉴幅。
通信信道及其容量
通信信道
传输信号的媒介，可以分为有线信道和无线信道。
信道容量
信道传输信息的最大速率，单位是比特每秒（bps）。
通信协议与标准
通信协议
为保证通信过程顺利实现而制定的规则和技术规范。
标准
为不同厂商和组织之间实现互操作而制定的统一规范。常见的通信协议和标准有TCP/IP协议族、IEEE 802.11标准（Wi-Fi）等。
云计算、大数据与人工智能在网络中的应用
云计算
通过网络提供可伸缩的、动态的虚拟 化资源服务，用户可以按需使用和管 理。
大数据
人工智能
利用机器学习、深度学习等技术，使 计算机能够模拟人类的智能行为，实 现人机交互。
通过处理海量数据，挖掘出有价值的 信息，用于决策支持、商业分析等。
5g通识讲义 pdf
随着科技的飞速发展，第五代移动通信技术（5G）已经逐渐成为现代社会的重要组成部分。
作为一项革命性的技术，5G不仅极大地提升了网络速度和带宽，还为各种新兴应用场景提供了强大的支持。
在这篇讲义中，我们将深入探讨5G技术的核心概念、优势以及潜在应用。
一、5G技术的核心概念
5G技术是在前一代移动通信技术的基础上发展而来的，它采用了毫米波、大规模天线技术、网络切片、边缘计算等一系列先进技术，实现了高速、低延迟、大连接的通信能力。
相较于4G，5G的传输速度提升了数十倍，同时延迟也大大降低，为各种实时应用提供了可能。
二、5G技术的优势
1. 高速传输：5G技术能够提供极高的数据传输速度，满足用户对高清视频、大型游戏等高带宽应用的需求。
2. 低延迟：5G技术的低延迟特性使得远程医疗、自动驾驶等实时性要求高的应用得以实现。
3. 大连接：5G技术能够支持海量设备的连接，为物联网、智能城市等领域提供了广阔的应用前景。
三、5G技术的潜在应用
1. 工业4.0：5G的高速传输和大连接特性使得工业4.0中的设备能够实时地交换大量数据，提升生产效率。
2. 智慧城市：借助5G技术，可以实现城市各个方面的智能化，如智能交通、智能安防等。
3. 远程医疗：通过5G技术，医生可以远程操控机器人进行手术，为患者提供更好的医疗服务。
4. 自动驾驶：5G技术能够为自动驾驶车辆提供实时的路况信息和车辆控制指令，提升驾驶安全性。
总结来说，5G技术作为一项革命性的通信技术，具有广泛的应用前景和巨大的潜力。
随着技术的不断发展和完善，我们相信5G将会在未来的各个领域发挥越来越重要的作用。
串并行通信和接口技术讲义
传输速率较高，可达10Mbps， 传输距离较远，可达1200米。
USB协议内容解析
信号电平与传输方式
01
采用差分信号传输方式，支持热插拔和即插即用。
数据传输格式
02
支持同步和异步数据传输，数据以包为单位进行传输，包含令
牌包、数据包、握手包等。
传输速率与兼容性
03
USB协议有多个版本，如USB 1.0、USB 2.0、USB 3.0等，不
数据记录和分析报告
数据记录
记录实验过程中的串口通信参数、并 行通信参数、发送和接收的数据等信 息。
分析报告
根据实验数据，分析串并行通信的性 能和特点，比较不同通信方式的优缺 点。同时，针对实验中遇到的问题和 不足之处，提出改进意见和建议。
WENKU DESIGN
WENKU DESIGN
2023-2026
要点二
串并行通信结合应用
在工业自动化系统中，串行通信和并 行通信往往结合使用。串行通信用于 实现远距离、低速率的设备监控和数 据采集；而并行通信则用于实现高速 、大容量的数据传输和处理。
要点三
应用实例
在工业自动化生产线中，PLC（可编程 逻辑控制器）通过串行通信接口与传感 器和执行器进行通信，实现对生产过程 的实时监控和控制。同时，PLC之间或 PLC与上位机之间通过并行通信实现高 速数据传输和协同工作。
串并行通信比较与选择
01
选择
02 在远距离、低速通信场景下，选择串行通信 。
03
在近距离、高速通信场景下，选择并行通信 。
04
根据实际需求和成本考虑，权衡选择串行或 并行通信方式。
PART 02
接口技术基础知识
接口功能与作用
现代通信技术讲义第四章 差错控制编码
第四章 差错控制编码4．1概述 4．1．1基本概念1、差错控制编码原因：数字信号在传输，由于受到噪声的干扰，产生误码。
在很多通信场合，要求无误码传输。
如（1）两个计算机只的数据传输；（2）多址卫星通信中各站的站址编码信息； (3）各种遥控或武器控制的信息传输。
2、差错控制编码的基本思想差错控制编码在通信系统中也称为信道编码，意味为适应信道传输而进行的编码。
编码思想是对信息序列进行某种变化，使原来彼此独立、相关性极小的信息码元产生某种相关性。
使接收端利用这种规律性来检查或进而纠正信息码元在信道传输过程中所造成的差错。
3、差错类型1）随机差错：差错是相互独立、不相关的。
存在这种差错的信道是无记忆信道或随机信道，如卫星通信，错误比较分散。
2）突发差错：差错成串出现，错误与错误之间有相关性。
即一个错误往往要影响到后面的一串码字。
如短波和散射信道产生的差错，错误比较集中。
4、错误图样若发送数字序列S 为： 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 接收数字序列R 为： 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 则错误图样定义为 E=S ⊕R ，⊕为逻辑加，或异 此时错误图样E 为： 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 显然，知道错误图样E ，就可以确定它属于那类错误。
定义：错误密度M=错误之间的总码元数第一个错误至最后一个错误之间的误码数第一个错误至最后一个规定M=4/5时，表明为突发性差错。
在编码技术中，码的设计与错误性质有关。
因为纠随机错误的码很有效时，往往对纠突发差错的效果不佳。
反之亦然。
而事实上，而者往往是同时存在的。
设计时以一种为主，最好二者兼顾。
4．1．2差错控制方式1、前向纠错方式（FEC ）特点：（1）收端能发现差错，且能纠错。
（2）译码实时性好，但是译码设备较复杂。
应用：一个用户对多个用户的同时通信。
如：移动通信特别适合。
2、自动请求重传方式（ARQ）特点：（1）收端只能检错，不能纠错（2）收端发现错误，控制发端重新发送，直至正确（3）译码实时性茶，但是译码设备简单。
《通信技术入门》PPT课件
纤芯 包层
光缆
保护层
光波
光波在光纤中的传播
光
多根光纤
纤
保护层
保
防止光泄漏的吸收外壳
护
起保护作用的防护层 外绝缘层
层
21
第1章 信息技术概述
光纤通信原理
光纤主要用于传输数字信号， 0信号或1信号直接对光进行调制(即控制 激光的通或断——幅移键控ASK)
光波的频率为1014～1015Hz，目前一束光每秒能携带或10G的二进位信号，
25
第1章 信息技术概述
套管
6类线(200Mb/s)
信号线 地线
无屏蔽双绞线 (UTP)；屏蔽双绞线 (STP)
同轴电缆分类
基带同轴电缆（50Ω）
传输数字信号
宽带同轴电缆（75Ω）
传输模拟信号
金属屏蔽 外绝缘层
内层导线 绝缘体
同轴电缆
20
第1章 信息技术概述
光纤与光缆
光线
光导纤维（光线的入射角足够大时，就会出现全反射， 重复此过程，光就沿着光纤传播下去）
输线上同时进行，大大节 省了通信成本
17
第1章 信息技术概述
4.0.3 光纤通信与无线通信
（1） 传输介质的类型与特点 （2） 光纤通信 （3） 无线通信
18
第1章 信息技术概述
传输介质的类型与特点
介质类型
特点
应用
双绞线
有 线 同轴电缆 通 信
光缆
成本低，易受外部高频电磁波 固定电话本地回
干扰，误码率较高；传输距离 路、计算机局域
11 0 1
幅移键控 (ASK)
频移键控 (FSK)
相移键控 (PSK)
数字调制、解调器：
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32
1.2 通信系统的组成与分类
按频带利用方式，无线电通信可分为 定频窄带通信、跳频通信、扩频通信等 系统。
跳频通信与扩频通信具有较强的抗 有意干扰的能力，是军事通信的重要手 段。
33
1.2 通信系统的组成与分类
跳频通信是收发双方按照伪随机的规律快速 改变发射和接收频率以躲避敌方干扰的无线 通信技术。
步
44
主要内容 第1章 绪论
1.1 通信技术的发展与信息社会 1.2 通信系统的组成与分类 1.3 通信方式 1.4 信息及其度量 1.5 通信系统主要性能指标 1.6 信道
45
1.3 通信方式
按消息传送的方向与时间分
单工通信 消息只能单向传输的通信工作方式，如，广 播、遥控、无线寻呼等。
利用驿站 传递文书
1837年莫尔斯电报 传输线
发 报
收 报
11
1.1 通信技术的发展与信息社会
1876年贝尔电话
话耳
筒机
1864年麦克斯韦从 理论上预言了电磁 波的存在
1887年赫兹用实验证实了 电磁波的存在
12
1.1 通信技术的发展与信息社会
1895年，意大利的马可尼和俄国的波波夫把电磁波 应用到无线电报通信中；
通信原理
国防科技大学电子科学与工程学院 主讲：马东堂 电话：75776，13319601215 Email: dongtongma@gfkd.mtn(军网) 网上课程： 通信原理_合训
1
课程简介
课程性质和任务：
《通信原理》是电子、通信、计算机和信息 处理等专业的一门重要的专业基础课，主要讲述 信息传输的基本理论和技术，本课程通过课堂教 学、习题练习和实验等教学环节，旨在给同学们 奠定扎实的通信理论基础的同时，让大家学习和 了解更多的现代通信技术和理论。
国际通用的频段名称
频段 名称 VHF UHF
L
S
C
X Ku K Ka F
E
V
频段 0.03 0.3 1.0 2.0 4.0 8.0 12.5 18.0 26.5 40.0 60.0 90.0 ~ ~~~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~
(GHz) 0.3 1.0 2.0 4.0 8.0 12.5 18.0 26.5 40.0 60.0 90.0 140.
信道
传 输 媒 介
噪声
接收设备
混 频
解信
放 大
调
宿
模拟通信系统的组成
40
1.2 通信系统的组成与分类
1.2.4 数字通信系统
发送设备
信源
信源 编码
加密
信道 编码
调制
同步
噪声
传输 信道
信宿
信源 解码
解密
信道 译码
解调
接收设备 数字通信系统的组成
41
1.2 通信系统的组成与分类
1.2.5 数字通信的特点 数字通信的主要优点：
1.2 通信系统的组成与分类
1.2.3 模拟通信系统 通信系统根据所传信息的信号表示
形式不同，可分为模拟通信系统和数字 通信系统。
模拟通信系统——利用模拟信号传输信息 的系统。
数字通信系统——利用数字信号传输信息 的系统。
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1.2 通信系统的组成与分类
发送设备
信
调
混 频
源
制
放 大
调幅、调频、调相
授课对象：
大三本科学员
2
课程简介
课程要求：
1、掌握数字通信系统的基本组成、工作原理、 常用的性能指标和分析方法；了解数字通信 系统的特点；
2、掌握脉冲编码调制、增量调制、差分脉码调 制等常用的模拟信号数字化方法；
3、掌握数字信号基带传输和频带传输的基本原 理，掌握数字通信中常用的调制方式与解调 方法。
一般比模拟通信占据的系统频带宽； 需要严格的同步，实现较复杂。
43
1.2 通信系统的组成与分类
数字通信涉及的主要技术：
信源编码与解码技术：预测编码，变换编码 加密与解密技术：对称密钥体制，公钥体制 信道编码与解码技术： TURBO，LDPC 调制与解调技术： PSK，QAM，OFDM 多路复用技术：频分复用，时分复用 定时与同步技术：载波同步，位同步，网同
VLF 甚低频
VLW 甚长波
LF 低频
LW 长波
MF 中频
MW 中波
HF VHF UHF SHF EHF 高频 甚高频 超高频 特高频 极高频
SW VSLeabharlann 分米波 厘米波 毫米波 短波 甚短波
105m 104m
波长
103m 102m
101m 1m
10-1m 10-2m 10-3m
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1.2 通信系统的组成与分类
7
第一章 绪论
8
学习目标
理解通信的基本概念和常用术语； 区别模拟信号和数字信号； 掌握数字通信系统的组成、分类和通信方式，了
解数字通信系统的主要特点； 理解信息的内涵，分析离散信源的平均信息量； 理解码元速率、信息速率、频带利用率、误码率
误比特率等通信系统性能指标； 了解各种实际信道以及信道容量的概念。
9
主要内容 第1章 绪论
1.1 通信技术的发展与信息社会 1.2 通信系统的组成与分类 1.3 通信方式 1.4 信息及其度量 1.5 通信系统主要性能指标 1.6 信道
10
1.1 通信技术的发展与信息社会
通信的目的是传递消息中包含的信息。
中国古代的一种重要 通信方式是烽火狼烟
24
1.2 通信系统的组成与分类
调制方式
用途
常规双边带调幅 AM 中波广播、短波广播
连
抑制载波双边带调幅 DSB-SC
立体声广播
续
波
模拟调制
单边带调幅 SSB
载波通信，无线电台
调
残留边带调幅 VSB 电视广播，数传，传真
制
频率调制 FM
卫星通信， 调频广播
相位调制 PM
中间调制方式
25
1.2 通信系统的组成与分类
3
11 0 0 1 0
2
1
1
0
t0
t
二进制码
多进制码
数字信号波形
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1.2 通信系统的组成与分类
1.2.2 通信系统的分类 按照通信业务和用途分类
常规通信 话务通信 非话务通信
控制通信 遥测、遥控、指令通信等。
23
1.2 通信系统的组成与分类
按调制方式分类
根据是否采用调制，可分为基带传输和调 制传输。 基带传输：将未调制的信号直接传送。 调制传输：将信号变换成适合信道传输 的形式后传送，目的是便于信息的传 送、提高系统的抗干扰能力、改善通信 系统性能。
36
普扩通频窄通带信系统
幅度
幅度
幅度
fc
频率
扩频处理
fc
频率
解扩处理
fc 频频率率
幅度
fc 频率
存在窄带干扰时的扩频系统
幅度 扩频处理 fc
幅度
经滤波可滤除大部分干 扰能量而保留有用信号 幅度 能量，使系统在强干扰 存在时仍幅能度正常工作。
频率
叠加干扰
fc
频率
幅度
fc
频率
fc 频率 解扩 处理
fc 频率
16
1.2 通信系统的组成与分类
传输信息所需的一切技术设备和传输媒介的总和称为 通信系统。
1.2.1 通信系统的基本构成
将信源产生的消息信号 变换成便于传送的形式
信 发送设备
源
信道
传 输 媒 介
从带有干扰的
接收信号中正
确恢复出原始
信号
信 接收设备
宿
产生或发出 消息的人或
噪声
通信系统一般模型
接收消息的人 或机器
1.1 通信技术的发展与信息社会 1.2 通信系统的组成与分类 1.3 通信方式 1.4 信息及其度量 1.5 通信系统主要性能指标 1.6 信道
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1.4 信息及其度量
消息、信号和信息
载体
消息 是一组有序符 号序列（如文字、语 音、图像...）
载体
信号 是消息的具体表 现形式（电信号、声信 号、光信号...）
17
1.2 通信系统的组成与分类
信源和信宿
模拟信源：输出模拟信号 数字信源：输出数字信号 如何区别数字信号和模拟信号？
18
1.2 通信系统的组成与分类
模拟信号 特征量取值 连续的信号
数字信号 特征量取值 离散的信号
f(t)
f(nt)
t
t
连续信号
抽样信号
模拟信号波形
f(t)
f(t) 0 3 1 2 3 1
按传输信号的特征分类
模拟通信 数字通信
按传输媒介分类
有线通信 无线通信
28
1.2 通信系统的组成与分类
按传送信号的复用方式分类
频分复用 时分复用 码分复用 波分复用
f
f
频分复用
t
t
时分复用
29
1.2 通信系统的组成与分类
按传送信号的多址方式分类
频分多址：FDMA (Frequency Division Multiple Access)
时分多址：TDMA (Time Division Multiple Access)
码分多址：CDMA (Code Division Multiple Access)
30
1.2 通信系统的组成与分类