通信工程核心技術(shù)體系演講人：日期:CONTENTS目錄01通信基礎(chǔ)理論02關(guān)鍵技術(shù)分類03核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)04通信設(shè)備實現(xiàn)05新型通信技術(shù)06未來演進方向01通信基礎(chǔ)理論信息論與編碼原理信息論是研究信息的產(chǎn)生、傳輸、存儲和處理規(guī)律的科學，包括信息的度量、信道容量、信息失真等基本概念。信息論基本概念編碼原理與方法信息熵與信道容量編碼是將信息轉(zhuǎn)換為適合傳輸或存儲的形式的過程，包括信源編碼、信道編碼等，常見的編碼方法有哈夫曼編碼、算術(shù)編碼、卷積編碼等。信息熵是度量信息源不確定性的指標，信道容量是信道傳輸信息的最大速率，研究如何在信道容量限制下實現(xiàn)信息的高效傳輸。電磁波與傳輸介質(zhì)特性電磁波的基本性質(zhì)電磁波是由電場和磁場交替變化而產(chǎn)生的波動現(xiàn)象，具有傳播速度快、穿透力強等特點。傳輸介質(zhì)對電磁波的影響電磁波在不同介質(zhì)中的傳播傳輸介質(zhì)對電磁波的傳輸特性有重要影響，包括衰減、反射、折射等現(xiàn)象，不同介質(zhì)對電磁波的傳播特性有所不同。電磁波在自由空間、導線、光纖等不同介質(zhì)中的傳播特性各異，需根據(jù)具體應(yīng)用場景選擇合適的傳輸介質(zhì)。123通信系統(tǒng)模型構(gòu)建通信系統(tǒng)通常由信源、信道、信宿和噪聲等基本組成，各部分之間相互協(xié)作實現(xiàn)信息的傳輸。通信系統(tǒng)基本組成通信系統(tǒng)模型是對實際通信系統(tǒng)的抽象和簡化，通過數(shù)學模型和仿真方法，可以分析系統(tǒng)的性能、優(yōu)化參數(shù)和設(shè)計算法。通信系統(tǒng)模型構(gòu)建方法通信系統(tǒng)的主要性能指標包括傳輸速率、誤碼率、信道帶寬等，這些指標決定了系統(tǒng)的傳輸能力和質(zhì)量。通信系統(tǒng)性能指標02關(guān)鍵技術(shù)分類數(shù)字通信與調(diào)制技術(shù)數(shù)字通信原理解調(diào)與檢測調(diào)制技術(shù)數(shù)字信號處理數(shù)字通信是將信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進行傳輸，具有抗干擾能力強、傳輸效率高等特點。包括調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相等多種方式，目的是將基帶信號調(diào)制到高頻載波上，以便于信號的傳輸和接收。接收端需要將調(diào)制信號還原為原始信息，解調(diào)技術(shù)包括相干解調(diào)和非相干解調(diào)等。對數(shù)字信號進行濾波、變換、壓縮等處理，以提高信號質(zhì)量和傳輸效率。多路復用與頻帶管理頻分復用時分復用碼分復用頻帶管理將多個信號在頻率上進行分割，每個信號占用一段頻帶，以實現(xiàn)多路信號的同時傳輸。將時間劃分為多個時隙，每個信號占用一個時隙，通過時間的分割實現(xiàn)多路信號的復用。利用不同的編碼方式實現(xiàn)多路信號的復用，常見的技術(shù)包括擴頻通信和碼分多址等。對有限的頻帶資源進行合理分配和管理，以確保各通信系統(tǒng)之間的互不干擾和正常運行。差錯控制原理常用的糾錯編碼在數(shù)據(jù)傳輸過程中，由于噪聲等因素的干擾，可能會出現(xiàn)差錯，差錯控制技術(shù)的目的是檢測和糾正這些差錯。包括線性分組碼、卷積碼、Turbo碼等，不同的編碼方式具有不同的糾錯能力和編碼效率。差錯控制與糾錯編碼糾錯解碼技術(shù)糾錯解碼是糾錯編碼的逆過程，通過接收到的碼字，判斷并糾正其中的錯誤，恢復原始數(shù)據(jù)。差錯控制策略根據(jù)通信系統(tǒng)的要求和特點，選擇合適的差錯控制策略，如前向糾錯、自動重傳請求等，以達到最佳的通信效果。03核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括核心網(wǎng)、無線接入網(wǎng)和用戶設(shè)備，形成完整的通信鏈路。移動通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)從2G、3G到4G、5G，不斷提高網(wǎng)絡(luò)速率和容量。蜂窩移動通信技術(shù)演進01020304通過多個基站覆蓋服務(wù)區(qū)，實現(xiàn)移動終端的無線接入和通信。蜂窩移動通信原理廣泛應(yīng)用于手機通信、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。蜂窩移動通信的應(yīng)用蜂窩移動通信系統(tǒng)光纖骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)光纖通信原理光纖骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)光纖骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)光纖骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用利用光波作為信息載體，在光纖中進行長距離、高速率的傳輸。包括光纖線路、中繼器、光放大器、光交叉連接設(shè)備等。如波分復用（WDM）、密集波分復用（DWDM）等，提高光纖傳輸容量。支持語音、數(shù)據(jù)、視頻等多種業(yè)務(wù)的傳輸，是現(xiàn)代社會信息傳輸?shù)闹匾A(chǔ)。衛(wèi)星通信組網(wǎng)技術(shù)衛(wèi)星通信原理利用衛(wèi)星作為中繼站，實現(xiàn)地球表面之間的通信。衛(wèi)星通信組網(wǎng)方式包括星地鏈路、星間鏈路和星際鏈路，形成全球性的通信網(wǎng)絡(luò)。衛(wèi)星通信組網(wǎng)技術(shù)如多址接入、頻率復用、抗多徑干擾等，提高衛(wèi)星通信的效率和可靠性。衛(wèi)星通信組網(wǎng)的應(yīng)用應(yīng)用于電視轉(zhuǎn)播、電話通信、互聯(lián)網(wǎng)接入、軍事通信等領(lǐng)域。04通信設(shè)備實現(xiàn)基站設(shè)備與天線設(shè)計基站設(shè)備功能負責移動通信網(wǎng)絡(luò)中信號的收發(fā)、信號處理和傳輸，包括基站控制器、基站收發(fā)信臺、天線等設(shè)備。基站設(shè)備組成基站設(shè)備包括無線收發(fā)信機、天線、信號處理單元、控制單元等模塊，協(xié)同工作實現(xiàn)通信傳輸。天線設(shè)計技術(shù)天線是基站設(shè)備與移動終端之間信號傳輸?shù)闹匾獦蛄?，設(shè)計需考慮方向性、增益、波束寬度等參數(shù)，以優(yōu)化信號覆蓋和傳輸質(zhì)量?；具x址與布局基站的選址和布局直接影響通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量和容量，需結(jié)合地形、建筑物、用戶分布等因素進行綜合規(guī)劃。交換機與路由器原理交換機工作原理交換機是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中的核心設(shè)備，通過硬件或軟件方式實現(xiàn)不同端口之間的數(shù)據(jù)交換，包括數(shù)據(jù)幀的識別、轉(zhuǎn)發(fā)和過濾等功能。01路由協(xié)議與算法路由器通過路由協(xié)議和算法來學習和維護網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，并根據(jù)實時情況動態(tài)調(diào)整路由路徑，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院托?。路由器工作原理路由器是連接不同網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，能夠根據(jù)數(shù)據(jù)包的目的地址選擇最佳路徑進行轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)之間的通信和數(shù)據(jù)傳輸。02交換機和路由器在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中各自扮演著不同的角色，具有不同的性能特點和適用范圍，需根據(jù)實際需求進行合理選擇和配置。0403交換機與路由器的比較信號發(fā)生器用于產(chǎn)生測試信號，示波器用于觀測和測量信號波形和參數(shù)，是通信測試的基本工具之一。信號發(fā)生器與示波器信號分析與優(yōu)化軟件可以對采集到的信號數(shù)據(jù)進行處理、分析和優(yōu)化，幫助工程師定位和解決通信系統(tǒng)中的問題。信號分析與優(yōu)化軟件網(wǎng)絡(luò)測試儀用于測試網(wǎng)絡(luò)的連通性、傳輸速率、誤碼率等性能指標，協(xié)議分析儀則用于分析和解碼通信協(xié)議，檢測網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通信情況。網(wǎng)絡(luò)測試儀與協(xié)議分析儀010302通信測試與優(yōu)化工具頻譜分析儀用于分析信號的頻譜特性，功率計則用于測量信號的功率大小，這些工具在無線通信領(lǐng)域尤為重要。頻譜分析儀與功率計0405新型通信技術(shù)大規(guī)模天線陣列通過增加天線數(shù)量，實現(xiàn)更高的頻譜效率和更大的通信容量。多用戶多流傳輸支持多用戶同時傳輸多個數(shù)據(jù)流，提高系統(tǒng)吞吐量和傳輸效率。先進信號處理算法采用先進的信號處理算法，如波束成形、空分復用等，提高信號傳輸質(zhì)量和可靠性。智能天線陣列通過智能天線陣列技術(shù)，實現(xiàn)精準定位、波束跟蹤和抗干擾等功能。5GMassiveMIMO技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)低功耗通信協(xié)議藍牙低功耗技術(shù)采用低功耗藍牙協(xié)議，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的低功耗無線通信和長時間待機。01Zigbee通信協(xié)議基于Zigbee協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，具有低功耗、低成本、自組織等特點，適用于大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。02LoRa技術(shù)基于擴頻原理的LoRa技術(shù)，具有遠距離、低功耗、抗干擾性強等特點，適用于物聯(lián)網(wǎng)的廣域覆蓋。03Wi-SUN通信協(xié)議基于Wi-SUN協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，可在無需中繼的情況下實現(xiàn)長距離、低功耗的無線通信。04人工智能在信號處理的應(yīng)用智能語音識別技術(shù)通過人工智能算法，實現(xiàn)語音識別和語音交互，提高通信效率和用戶體驗。語音降噪技術(shù)利用人工智能技術(shù)，對通信過程中的噪聲進行降噪處理，提高語音通話質(zhì)量。機器翻譯技術(shù)基于深度學習的機器翻譯技術(shù)，實現(xiàn)自動翻譯和跨語言通信，消除語言障礙。智能信號處理算法通過智能算法，對通信信號進行自適應(yīng)濾波、均衡和增益控制，提高信號傳輸質(zhì)量和穩(wěn)定性。06未來演進方向6G太赫茲通信研究太赫茲頻譜資源利用太赫茲通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)太赫茲通信關(guān)鍵技術(shù)太赫茲通信應(yīng)用場景研究如何有效利用太赫茲頻段的頻譜資源，提高通信容量和傳輸速率。包括太赫茲信號的產(chǎn)生、調(diào)制、傳輸、接收和檢測等關(guān)鍵技術(shù)。探索太赫茲通信網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)、組網(wǎng)方式和接入技術(shù)等。研究太赫茲通信在高速無線傳輸、物聯(lián)網(wǎng)和星際通信等領(lǐng)域的應(yīng)用。量子通信安全性突破研究如何利用量子糾纏和量子態(tài)的不可克隆性，實現(xiàn)無條件安全的密鑰分發(fā)。量子密鑰分發(fā)技術(shù)探索量子通信網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)、節(jié)點設(shè)置和路由算法等。探討量子通信技術(shù)的實際應(yīng)用場景和商業(yè)化前景。量子通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究如何將量子通信技術(shù)與現(xiàn)有的傳統(tǒng)通信技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)安全、高效的信息傳輸。量子通信與傳統(tǒng)通信的融合01020403量子通信的實用化進程空天地一體