通信技术原理详解（基本概念和发展历史）

大纲

课程来源：MOOC

https://www.icourse163.org/learn/NUDT-316006?tid=1468213559#/learn/forumdetail?pid=1331636218

概念

信道

模拟调制

模拟信号的数字化

数字基带传输

数字频带传输

数字信号的最佳接收

同步和数字复接

基础：电路/信号/随机信号处理

在线讨论和仿真

通讯基本概念和发展历史通讯概念

信息传输和交换

包含三层：信号传输/信息传递/信息利用

通信网络组成：终端/传输/交换/传输/终端

通信历史

早期通讯（烽火/驿站）-》莫尔斯电码（电通讯）-》

-》电话通讯（无线电）-》同轴电缆（）-》微波通讯-》卫星通讯-》ARPANET(分组交换/TCP/IP)->光纤通讯->移动通讯-》量子通讯

通信系统组成

信源 –> 发送设备 -> 传输媒介(信道) -> 接收设备 -> 信宿

^噪声

信源：发送方，分为模拟信号（特征值连续，例如幅度/相位/频率）和数字信号（特征值离散，有限）。模拟信号便于函数表示。

发送设备：把信源和媒介联系起来，可能包含交换/放大/滤波/编码/调制/多路复用（多路传输，需要支持多路复用，类比高速公路多条路）。

信道：媒介。分为有线信道和无线信道。

接收设备：进行反变换，例如解调/译码/解码/滤波/放大/多路解复用（分路）等。

双向通讯系统：同时是信源和信宿。

模拟系统组成：

数字通信系统组成

信源编码：提高信息传输的有效性，例如压缩冗余，对于模拟信源需要做模数转换。

信道编码: 提高传输的可靠性，例如LDPC/BCC，加入尽可能少的校准码元提高编码效率。

调制：适应信道传输，例如不同频段、载波参数控制，包含载波调制和脉冲调制。

同步：包含载波同步、位同步（码元）、群同步和网同步。相干解调：接收端恢复同频、同相的载波。

复接和分接：复接把多路低速合成一路高速，便于统一传输，也叫多路复用。分接是复接逆过程。

数字通讯和模拟通讯比较

数字通讯主要优先：

1：不积累分段噪声，抗干扰能力强

2：易于采用纠错编码控制传输差错

3：易于加密处理，并且保密度高

4：便于处理、交换和存储

5：易于集成方便小型化，例如手机。

面临挑战：

1：要求速率高，占用带宽。

2：同步要求高

3：实现复杂度高：模块多

通信系统分类按照调制方式分类

按照传送信号的复用方式

频分复用（每个用户一个频段）、时分复用（每个用户一个时隙）、码分复用（每个用户分配一个伪随机码）、波分复用（每个用户的波长不同）

按照多址方式分类

多址是按照用户接入方式，频分多址、时分多址、码分多址、

按照工作频段分类：（10倍方式）

30MHz以上单独划分：2倍左右

短波通讯，主要是电离层传播，可用频段比较段。

频率越高，频宽越大，是趋势。

按照频带利用方式

可分为：跳频、扩频、定频窄带通讯。跳频和定频有较强抗干扰能力，军事上常用。跳频是双方同步基础上，按照伪随机的规律快速改变发送和接收频率，避开干扰。扩频，也叫直扩，是用速率比信息码高的多的伪随机码改造发送信号，使发射信号频谱大大展宽（功率和幅度降低），接收侧做解扩处理恢复原始信息，同时抑制窄带干扰信号的技术。

通过窄带滤波器可以过滤大部分干扰能量 ，保留有用信号。

按照通信方向和时间分类

单工方式：例如无线寻呼

半双工方式：收发不可以同时工作，例如WLAN、步话机，

全双工方式：需要双向信道，但是可以时分或者频分等

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