通信工程导论笔记.pdf

通信工程导论讲稿 第 1 章 概论 （4 学时） 【主要讲授内容及时间分配】 1.1 通信工程专业介绍(30 分钟) 1.2 通信工程专业的历史演变 (40 分钟) 1.3 通信专业的学科体系 （60 分钟） 1.4 通信专业的培养目标 (40 分钟) 1.5 小结(10 分钟) 【重点与难点】 1．重点： 通信专业的基本认识，根据通信专业的简要介绍，掌握通信专业的培养目标 2．难点：掌握通信专业的学科体系 【教学要求】 1. 学习通信系统的专业介绍及历史演变 2. 学习、了解现代通信的主要学科体系 3. 掌握通信系统模型分析 4．了解通信专业的培养目标 【实施方法】 课堂讲授 1.1 通信的发展 远古的通信方式 W 烽火通信：最古老的光通信、二进制数字通信，速度 鼓通信：非洲鼓 驿站通信：古老的邮政通信、电视里的紧急军情：600 里加急、800 里加急。 运动通信 （邮政：退化为传递物品）与电信电报 （安培、莫尔斯）电话 （贝尔、 模拟通信的开始、实时、交互） 数字通信 （20 世纪 60 年代开始，随着半导体、计算机、激光技术的发展） 1.2 移动通信的特点 与其他通信方式相比较，移动通信具有如下特点： （1）移动通信的电波传播环境恶劣。移动台处在快速运动中，多径传播造 成瑞利衰落，接收场强的振幅和相位变化迅速。移动台处于建筑物与障碍物之间， 局部场强中值（信号强度大于或小于场强中值的概率为 50%）随地形环境而变动， 气象条件的变化同样会使场强中值随时变动，这种变动服从正态分布，是一种慢 衰落。另外，多径传播产生的多径时延扩展，等效为移动信道传输的特性畸变， 对数字移动通信影响较大。移动通信电波传播的理论基本模型是超短波在平面大 地上直射与反射的矢量合成。分析表明：直射波扩散损耗正比于收发距离的平方 d2 ，而光滑地平面上的路径损耗正比于 d4 ，与频率无关。对于在不同地形和地 物上的移动通信传播，必须根据不同的环境条件，应用统计分析方法找出传播规 律，得出相应的接收场强预测模型。 1.3 微波通信的特点 微波与卫星通信都工作在微波频段，它们既有共性又具备各自的特点。微波 频段为 300MHz～300GHz，相应的波长为 1m～0.1mm 。人们习惯上将微波划分 为分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波等波段。通常用不同的字母代表不同的微 波波段，如：S 代表 10cm 波段，C 代表 5cm 波段，X 代表 3cm 波段，Ka 代表 8mm 波段，U 代表 6mm 波段，F 代表 3mm 波段等。 微波的主要特征如下： 第 1 页 通信工程导论讲稿 （1）似光性。微波的波长范围为 0.1mm～1m，这样短的波长与地球上物体 （如飞机、舰船、建筑物）的尺寸相比属于同一个数量级或小得多。故当微波照 射到这些物体上时将产生强烈的反射。微波的这种特性与光线的传播特性相似， 所以称微波具有 “似光性”。利用这一特性可实现无线电定位。超视距微波通信 就是依靠中继站进行长距离信号传输的。 波长：沿着 波 的传播方向，在波的图形中相对平衡位置的位移时刻相同的相邻 的两个质点之间的距离。 横波与纵波的波长 ：在横波中波长通常是指相邻两个波峰或波谷之间的距离。 在纵波中波长是指相邻两个密部或疏部之间的距离。 波长在物理中表示为：λ，读作 “拉姆达” ，单位是 “米” 光波：指波长从零点几毫米到大约零点一微米范围内的电磁波。 1.4 光纤通信的特点 在 20 世纪，电信技术得到惊人的发展，传输信号的带宽在不断加大，因而 载波频率在不断提高，通信系统的容量在不断加大，到 1970 年，通信系统的容 量 （码速率与距离的乘积）达到约 100 （Mb/s ）·km ，以后电通信系统的容量基 本上被限制在这个水平上。 20 世纪中期，人们意识到如果采用光波作为载波，通信容量可望提高几个 数量级，但直到 20 世纪 50 年代末仍然找不到光通信所必需的相干光源和合适的 传输介质。1960 年发明的激光器，解决了光源问题。 1966 年，当时在英国标准电信研究所工作的华人高馄博士提出可以用石英光纤 作为光通信的传输介质，但当时的光纤具有 1000dB/km