第1章 通信基础-通信概论(重庆科创职业学院)要点

优点：只有一条信道，设备成本低，且易于实现。 缺点：必须解决收发双方如何保持码组或字符同步
的问题；比并行传输效率低。
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1.5 信号与频谱
研究信号最直观的方法就是观察它的时域波形和 频域频谱。 1.5.1 信号的分类 1 确知信号和随机信号 确知信号 可以预先知道其变化规律的信号，其在定 义域的任何时刻都有确定的函数值。可以用时间函 数来描述。 随机信号 为不确知信号，其在实际发生之前具有一 定的不确定性。没有确定的函数值。用概率统计的 方法来描述。
发送 接收
信息流向
接收 发送
例如：电话
分类：
二线全双工：利用频分复用、时分复用或回波抵消
技术实现同时双向通信；
四线全双工：发、收向信息分别使用一对导线。
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1.4.2 传输方式

并行传输

含义：数字信号以成 组的方式在多个并
行信道上传输。
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8
基本概念 通信系统的组成（重点） 通信系统的分类 通信方式 信号与频谱 信道与噪声 （难点） 多路复用技术 通信系统的性能指标（重点）
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1.1 基本概念

通信的定义：传递信息的过程就叫做通 信。 通信方式的演变：
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1.6.4 信道中的噪声

噪声

信道中存在的不需要的电信号。 又称加性干扰。

按噪声来源分类

人为噪声 － 例：开关火花、电台辐射 自然噪声 － 例：闪电、大气噪声、宇宙噪声、热 噪声
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热噪声


来源：来自一切电阻性元器件中电子的热运动。 频率范围：均匀分布在大约 0 ～ 1012 Hz。 热噪声电压有效值：
1 信道的定义 信道，通俗地说，是指以传输媒质为 基础的信号通路。具体地说，信道是指 由有线或无线电线路提供的信号通路。 信道的作用是传输信号，它提供一段频 带让信号通过，同时又给信号加以限制 和损害。
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2 信道的分类 信道可大体分成：狭义信道和广义信道。 ⑴. 狭义信道 狭义信道是指在发端设备和收端设备中间的传 输媒介，它包括无线信道和有线信道。 无线信道利用电磁波在空间中的传播来传输信 号而有线信道则利用人造的用来传到电或光信号的 媒质来传输信号。
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窄带高斯噪声

带限白噪声：经过接收机带通滤波器过滤的热噪声 窄带高斯噪声：由于滤波器是一种线性电路，高斯
过程通过线性电路后，仍为一高斯过程，故此窄带
噪声又称窄带高斯噪声。

窄带高斯噪声功率：
P n



P n ( f ) df P n ( f 0 ) Bn
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4.基带信号和带通信号

基带传输

含义：将编码信号直接在电路中传输。
特点：

wk.baidu.com
基带信号的频带从0频到几百MHz，甚至几千MHz，要 求信道有较宽（直流到高频）的频率特性； 传输线路的电容对传输信号的波形影响很大，使传输

距离受到限制，一般不大于2.5km；
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1.2.2模拟通信

模拟通信系统框图
发送器 调制器 信道
信源
接收器 解调器
信宿
噪声
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为什么调制？
1、频谱搬移 2、实现信道复用 3、提高抗干扰能力 4、便于远距离传输
调制器
数字或 模拟
优点：传送速率高，发收双方不存在字符同步问题。 缺点：需要多个并行信道，增加了设备成本；并行线
路间的电平相互干扰会影响传输质量。
适用场合：短距离通信，如计算机内部或在同一系统
内设备间的通信。
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1.4.2 传输方式

串行传输

含义：将比特流逐位在一条信道上传送。
式中 Pn(f) － 双边噪声功率谱密度,即该噪声每Hz带
宽上的功率，Bn为等效带宽。
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1.6.5 信道容量
信道容量 － 指信道能够传输的最大平均信息速率。

一 离散信道容量

两种不同的度量单位： C t－ 每个符号能够传输的平均信息量最大值
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1.6 信道与噪声及其容量
1.6.1 信道的定义与分类 1.6.2 有线信道 1.6.3 无线信道
1.6.4 信道噪声
1.6.5 信道容量
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1.6.1 信道的定义及其分类


古代：靠手势、动作和表情进行交流
电子 技术
自动控 制技术
现代（信息时代）：
通信 与多种高新技术紧密结合 计算机 技术 人工 智能 技术
……
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1.1.1 通信的发展历史
电子信息时代
电通信阶段
语音和文字通信阶段
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通信系统分类(依据传递消息电信号)：
模拟通信：通信系统中传输的是模拟信号；
数字通信：通信系统中传输的是二进制或多进制数字信号。
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1.3 通信系统的分类

通信技术分类（按照传输电流或电磁波的媒介）：

有线通信：利用各种导线作为信道来传输信号的通信方式
无线通信：依靠自由空间来传输电磁波的通信方式。
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通信频率的分段

各类通信使用的频段，分为长波通信、中波通 信、短波通信、微波通信、和光通信系统。
λ= v / f 其中 v ≈ 3.0×108m/s
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基带传输方式简单，设备费用少，适用于传输距离不长 的场合。
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频带传输（载波传输）

含义：将数字信号转换成可在长途信道上 传输的模拟信号，再进行传输。

频带传输系统框图
模拟信号→数字信号
数字基带
信号
数字基带
调制器
信道 噪声
解调器
采样判决器
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⑵. 广义信道
广义信道不仅是传输媒质，而且包括通信系统 中的一些转换装置，这些装置可以是发送设备、 接收设备、馈线与天线、调制器、解调器等等。 广义信道按照它包括的功能，可以分为调制信 道、编码信道等。还可以定义其他形式的广义信 道。 常把广义信道简称为信道。
信号
数字信号→模拟信号
调制与解调是频带传 输的最主要技术。
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1.5.3 时域和频域 从时域角度，描述的是信号随时间变化的特性。 从频域特性，描述的是信号随频率变化的特性。 1.5.4 频谱和带宽 信号频谱是指它包含的所有频率分量的集合，并且 通过频域图表示。 信号带宽是指信号占有的频率范围，信号带宽是信 号的振幅频谱中正频率部分的宽度。它等于信号的 最高频分量与最低频分量的频率差。
调制
m(t)
s(t)
模拟信号
解调器
m(t)
数字或 模拟
C(t)
m(t) —调制信号 C(t)—载波 s(t) —已调波
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1.2.3 数字通信

数字通信系统框图
加入用于差错检测和控制 的监督码，以提高数字 传输系统的可靠性。
模拟信号
信 源 信源 编码 信道 信 编码 源 调 制 器 解 调 器 信道 信 译码 宿 信源 译码 信 宿
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消息、信息、信号有什么区别
消息(Message)：传递或携带信息的实体，如语言、文字、
数据、图像……
信息(Information)：消息中蕴含的内容或知识 信号(Signal)：消息传递的形式或载体，如光、电、声……
信息寄寓于消息之中 消息以信号作为载体

半双工通信

含义：在两通信设备间的信息交换可以双向 进行，但不能同时，即在同一时间内仅能使 信息在一个方向上传输。
信息流向 信息流向
发送 接收
接收 发送 例如：对讲机。
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1.4.1 通信方式

全双工通信

含义：同时可在两通信设备间进行两个方 向上的信息传输。
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1.2.1 通信系统的模型

通信系统的一般模型
信息产生的源 泉.将消息转为 电信号。
传递信息的 通道
信息的 接收者
信源
发送器
信道
接收器
信宿
将信源发出的信息变换 成便于传输的信号，包 括调制、编码等
噪声/干扰
接收信道中的信号，并将 其变换成与发送时物理形 式相同的信息，如译码
整个系统噪声与 干扰的总折合
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调制信道用于研究调制与解调问题 是方便和恰当的；编码信道用于研究编 码与译码问题时使问题的分析更容易。
输 入
编 码 器
调 制 器
发 转 换 器
媒 质
收 转 换 器
解 调 器
译 码 器
输 出
调制 信道 编码 信道
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《现代通信概论》第1章 通信的基 调制信道和编码信道 本理论
V 4kTRB (V)
式中

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k = 1.38 10-23（J/K） － 波兹曼常数； T － 热力学温度（º K）； R － 阻值（）； B － 带宽（Hz）。 性质：高斯白噪声
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按噪声性质分类



脉冲噪声：是突发性地产生的，幅度很大，其持续 时间比间隔时间短得多。其频谱较宽。电火花就是 一种典型的脉冲噪声。 窄带噪声：来自相邻电台或其他电子设备，其频谱 或频率位置通常是确知的或可以测知的。可以看作 是一种非所需的连续的已调正弦波。 起伏噪声：包括热噪声、电子管内产生的散弹噪声 和宇宙噪声等。 讨论噪声对于通信系统的影响时，主要是考 虑起伏噪声，特别是热噪声的影响。
1.4 通信方式

单工通信

含义：在两个通信设备间，信息只能沿着一 个方向被传输，即在通信设备的双方中，一 方只能设置发送设备，而另一方只能为接收 设备。
信息流向 发送站 接收站 例如：广播电视传 送系统、信息采集 系统、寻呼系统。
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1.4.1 通信方式
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1.6.2 有线信道

有线信道包括明线、对称电缆、同轴电缆及光 纤等。
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《现代通信概论》第1章 通信的基 本理论
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无线信道包括地波传播、短波电离层反射、超 短波或微波视距中继、人造卫星中继、散射及 移动无线电信道等。
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《现代通信概论》第1章 通信的基 本理论
信道
噪声
经过模/数变换(即A/D变换) 形成数字序列，以适宜在数 字系统中的传输。
数字解调 数字调制
同步
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《现代通信概论》第1章 通信的基 本理论

数字通信

数字通信的优点：
抗干扰能力强 易于保密 灵活性高 设备简单经济 便于集成

通信方式从模拟通信向数字通信发展是通信技术发展的总趋势。

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2.周期信号和非周期信号 周期信号每隔一定的时间间隔按相同规律重复变 化的信号。 非周期信号是不具有重复性的信号。 3. 模拟信号和数字信号 模拟信号是指信号参量的取值是连续的。 数字信号是指信号的参量只可能取有限个、可数 个值。
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1.3 通信系统的分类
f(t)
f(t) t t


消息的分类： 模拟信号 数字信号 连续消息(模拟消息)：状态连续变化的消息； 离散消息(数字消息)：状态变化为可数或离散型的 消息。 信号的分类： 模拟信号：幅度连续、时间连续或不连续的信号； 数字信号：幅度和时间都离散的信号。