1、,第一讲 通信基本知识,一、 通信系统的组成 1. 通信的基本概念通信：把信息从一地有效地传递到另一地的全过程。 2. 通信系统模型,3. 模拟通信系统和数字通信系统模型 3.1. 模拟通信系统模型,3.2. 数字通信系统模型,3.3.数字通信系统与模拟通信系统的性能比较数字传输的抗干扰能力强，噪声不积累。 数字系统可采用差错控制编码改善传输质量。 数字系统中便于做加密处理； 数字通信系统适合传输、交换多种信息。 数字通信系统便于集成化。 数字信号占用的频带宽。 数字通信系统对同步要求高，系统设备比较复杂。,二、 通信系统的分类及通信方式1. 通信系统的分类分类： 按业务类型分类：电话系统、电
2、报系统、数据系统、图像系统。 按传输媒介分类：有线和无线通信系统。 按传输信号分类：模拟通信系统和数字通信系统。 按复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用。 按传输系统调制分类：基带传输系统和频带传输系统。,2. 通信方式按传输方向与时间分类：单工通信、半双工通信、 双工通信。,按通信方式分： 单工通信 半双工通信 双工通信,数字信号码元排列方法分类：串行传输、并行传输。,串行传输方式线路成本低，适合于长距离的通信； 并行传输方法线路成本高，传输速率高，适合于短距离的通信。,数字卫星通信系统,蜂窝移动通信系统,三、 信号、信道与噪声 1.信号 信号：信息的载体，它利用物理量的变化携带信息。
3、信号可以分为确知信号和随机信号。 确定信号：信号是一个确定的时间函数。 随机信号：信号具有不确定性，信号可以分为周期和非周期信号，连续时间和离散时间信号，能量信号和功率信号等。 频谱图：一个信号中振幅、相位随频率变化的曲线。,2.信道的定义与分类2.1.信道：信号的传输媒介。分为侠义信道和广义信道。侠义信道分为两类：有线信道和无线信道。有线信道：明线、对称电缆、同轴电缆及光缆。无线信道：地波传播、短波电离层反射、超短波或微波视距中继、人造卫星中继以及各种散射信道。广义信道：信道的范围扩大到传输媒质之外。,2.2. 调制信道和编码信道调制信道：传输已调信号的一个整体。,编码信道：传输数字信号的一
4、个整体。,2.3 恒参信道和变参信道按信道的参数分类可分为恒参信道和变参信道。恒参信道：信道电气参数变化速度极缓慢，变化量小（如双绞线、同轴电缆、光纤、长波无线信道）。产生的失真有两种：幅度频率失真和相位频率失真。它们是损害信号传输特性的重要因素，通常采用均衡措施补偿。变参信道：信道电气参数随时间变化较快、变化量较大（如短波信道、超短波信道、微波信道。无线信道）。变参信道特性复杂，对信号的影响也严重得多。,3.信道噪声信道噪声：噪声和干扰的总称。 加性噪声：与有用信号毫无关系，不管有用信号的有无而独立存在的。 乘性噪声：它与系统的特性有关，与有用信号相伴而生，是乘法关系。 随机噪声：噪声不可预
5、测，具有随机性。 信道容量公式香农公式,香农公式主要讨论了信道容量、频带宽度和信噪比之间的关系。,由香农公式可得到如下结论：在给定B、S/N时，信道的极限传输能力C即确定。在信道容量C一定时，带宽B和信噪比SN之间 可以互相调整。增加信道带宽B并不能无限制地增大信道容量。在给定C和SN的情况下，带宽B与时间T也可以互 相调整。,小结 通信系统包括信源、发送设备、信道、接收设备、信宿。 信号是信息的载体，可以分为周期信号和非周期信号，连续时间信号和离散时间信号，能量信号和功率信号等。 周期信号的频谱具有离散性、谐波性和收敛性。非周期信号的频谱是连续的频谱，也具有收敛性。 信道是信号的传输通路。信
6、道的噪声有加性噪声和乘性噪声。 加性噪声特点是频率范围宽。乘性噪声是依赖于有用信号存在而存在。 恒参信道对信号传输的影响是幅度频率失真和相位频率失真。变参信道对信号传输的影响有一般衰落和频率选择性衰落。 香农公式主要讨论了信道容量、频带宽度和信噪比之间的关系，是信息传输中非常重要的公式，是目前通信系统设计和性能分析的理论基础。,第二讲 通信系统简介,一、 数字光纤通信系统,数字光纤通信是以光信号运载数字信息，以光导纤维为传输媒介的一种通信方式。,1.单向光纤通信系统,数字光纤通信系统由光发送机、光纤和光接收机构成。 光发送机和光接收机统称为光端机。 电端机通常是指PCM基群或高次群设备。,1.
7、1光纤通信系统各个部分作用:,PCM电端机 主要对用户话音进行数字编码，组成复用帧，形成不同等级速率的数字信号流送至光端机。 光发送设备 有源器件把数字脉冲电信号转换为光信号（E/O变换）后，送到光纤中传输。在光接收设备中设有光检测器件，将接收到的光信号转换为电的数字脉冲信号（O/E变换）。 光中继光信号经过长距离的传输后光被衰减，可采用光中继设备，将信号再生放大后传输。,实用系统是双向的； PCM电端机主要对用户话音进行数字编码、解码、复用、解复用； 光发送设备、光接收设备合程光端机；,二、双向数字光纤通信系统,1. 光发送机组成,光发送机主要由均衡放大电路、码型变换电路、扰码电路、光发送电
8、路组成。,1.1.光发送机各部分作用,1.1.1均衡放大电路 PCM电端机与光发送机之间的传输电缆的衰减与频率平方成正比。由于连接电缆对各频率衰减量的不同，引起输入口信号的幅度和波形发生变化，需由均衡放大电路来补偿。均衡放大大电路实际上是利用RC均衡网络和放大器补偿传输电缆对不同频率产生的衰减和畸变。 1.1.2码型变换电路光发送机输入接口把来自PCM的HDB3或CMI接口码变换成单极性码，以便在光端机内进行扰码、线路编码和光调制。 1.1.3时钟提取电路 时钟提取电路从均衡放大后的PCM码流中提取时钟，用于码型变换、扰码、线路编码的时钟。,1.1.4复用复用是指将多个低速率信道和开销信息合用
9、到一个高速率信道的过程，例如将4个155Mb/s的STM-1系统复用为一个622Mb/s的STM-4系统。 1.1.5扰码电路扰码电路对发送的信息码流处理，使码流中“0”和“1”的数量大致相等，破坏过长的连“0”和连“1”码流。经扰码的码流较好地携带时钟，有利于接收端对时钟信号的提取，使主从时钟同步；经过扰码，使光源组件发光和不发光的概率大致相等，较好的保护光源组件。 1.1.6光发送电路光发送电路的作用是把电信号变换成光信号，并耦合到光纤中传输。,1.2. 光发送机的光发送电路,1.2.1.光发送电路的组成 光发送电路主要包括波形预处理、光源驱动、光功率自动控制(APC)、光源工作温度自动控
10、制(ATC)、光源组件、告警等部分。 1.2.2.光源组件光源组件的作用是产生作为光载波的光信号。光源组件采用LD（激光器）和LED（发光二极管）。 1.2.3.光调制电信号变换成光信号称为光调制，使光源发出的光信号按输入电信号的规律变化。,直接调制：用电信号直接驱动光源，使其输出的光 载波信号强度随电信号的强度变化。,间接调制：利用晶体的电光、磁光来调制恒定光源发出的光。,2. 光接收机,2.1.光中继器,2.1.1光电中继器,2.1.2全光中继器,3.线路码型,1光端机与PCM电端机接口码型,2、接口码型,3、光纤线路常用码型,mBnB分组码 脉冲插入码 mB1P码 mB1H码 扰码,三.
11、 光端机的主要指标,1光发送机的主要指标 输出光功率及稳定度 光脉冲的消光比 调制特性,2、光接收机的主要指标 灵敏度动态范围,9.2 电话交换技术,数字交换网络 用户电路 用户集中器 远端用户集线器 数字中继器 模拟中继器 信号音发生器 多频收/发码器 用户处理机 呼叫处理机 管理维护处理机,程控数字交换机的基本组成,9.2.3 时隙交换原理,9.2.4 T型接线器,T型接线器：完成时隙交换的网络。 组成：存储器SM和控制存储器CM。 功能：完成“时隙交换”。,1读出控制T接线器,8端输人T型接线器,8PCM的复用,串并变换原理,S接线器,9.2.6 数字交换网络 1、 TST交换网络,ST
12、S交换网络,9.2.7 信令系统,在交换机与用户、交换机与交换机间，除传送话音、数据等业务信息外，还必须传送各种专用的控制信令(信号)。交换机根据用户信令和局间信令完成接续处理，用户根据信令提示进行操作处理。按信令的作用区域划分，可分为用户线信令与局间信令，前者在用户线上传送，后者在局间中继线上传送。如果按信令的功能划分，则可分为监视信令，地址信令与维护管理信令。,9.3.1 GSM系统结构 GSM数字蜂窝移动通信系统主要由移动网络子系统(NSS)、基站子系统(BSS)以及移动台子系统（MS）和操作支持子系统(OSS)四部分组成。如图924所示。 基站子系统(BSS)在移动台(MS)和移动网子
13、系统(NSS)之间提供和管理传输通路，特别是包括了MS与GSM系统的功能实体之间的无线接口管理；NSS是整个GSM系统的控制和交换中心，它负责所有与移动用户有关的呼叫接续处理、移动性管理、用户设备及保密管理等功能，并提供GSM系统与其它网络之间的连接；MS、BSS和NSS组成GSM系统的实体部分，操作支持子系统(OSS)为网络运营商提供一种手段用来控制和维护这些实际运行部分。,9.3 GSM数字蜂窝移动通信系统,9.3.1 GSM系统结构,9.3.2 GSM网络接口,9.3.3 GSM系统的无线接口,GSM系统的无线接口就是移动台与基站子系统(BSS)之间的接口，即接口，下面讨论无线接口的几个
14、主要内容，包括频率配置、多址方式、业务类型、信道分类、帧结构等 。,GSM900、EGSM、DCSl800频段,GSM无线接口的TDMAFDMA混合多址方式,9.3.4 GSM系统的GSM移动台,1.数字光纤通信系统它由光发送设备、光纤和光接收设备构成。 光中继器功能是补偿光能量的损耗，恢复信号脉冲的形状。 2.数字程控电话交换机由话路系统和控制系统两大部分组成。 按信令的作用区域划分，可分为用户线信令与局间信令，前者 在用户线上传送，后者在局间中继线上传送。 3.GSM数字蜂窝移动通信系统主要由移动网络子系统、基站子 系统、移动台子系统和操作支持子系统组成。 4.GSM蜂窝移动系统采用时分多
15、址、频分多址和频分双工制式。 5.SIM卡的功能：用户个人身份号，移动用户识别鉴权，用户 数据的加密。,小结,思考与练习,1.什么是模拟通信?什么是数字通信?数字通信有哪些优缺点? 2.模拟通信和数字通信系统模型中各主要组成部分功能是什么? 3.数字光通信系统如何组成？ 4.光发送机电路组成？各部分电路的作用是什么？ 5.光接收机电路组成？各部分电路的作用是什么？ 6.光电中继器电路组成？各部分电路的作用是什么？ 7.数字程控电话交换机由哪几部分电路组成？ 8.信令有何作用？用户线有哪些信令？ 9.GSM系统结构有哪些部分组成？ 10.分析移动网子系统(NSS)的组成和各部分的功能？ 11.GSM系统使用哪些频段？ 12.GSM蜂窝移动系统采用哪些多址方式？ 13.分析SIM卡的组成和功能。 14.简述移动台的发送接收过程。,
