1-lx-通信概论-绪论

图1-6 数字通信系统模型
信源编码与译码目的： 提高信息传输的有效性 完成模/数转换 信道编码与译码目的：增强抗干扰能力 加密与解密目的：保证所传信息的安全 数字调制与解调目的：形成适合在信道中传输的带通信号 同步目的：使收发两端的信号在时间上保持步调一致
通信概论
第一章 绪论
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Hale Waihona Puke 数字通信的特点 抗干扰能力强，信号容易再生； 便于对信号进行处理（如差错控制编 码、加密等），从而提高传输的可靠 性、有效性和保密性； 器件易于集成化； 有利于实现各种业务的综合传输。 （数字信号的处理、传输、存储……）
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第一章 绪论
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1.1 通信的基本概念

电信发明史
1837年：莫尔斯发明有线电报 1876年：贝尔发明有线电话 1918年：调幅无线电广播、超外差接收机问世 1936年：商业电视广播开播 ……………

后面讲述中，“通信”这一术语是指“电通信”，包 括光通信，因为光也是一种电磁波。 电通信系统中，消息传递是通过电信号来实现的。
发送、接收设备中可以无调制、解调，称作 基带传输；发送、接收设备中还常包括：放 大、滤波、频域均衡等功能电路。
通信概论
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1.2 通信系统的组成
信源 信源编码
发送设备中还常包括：加密、同步 插入、复用等功能电路。 信道编码 调制 发送 设备
数字基带传输 接收方无解调， 而是有接收滤 噪声源 波器。 接收 设备 解调
通信的目的在于传递信息，每一消息信号必定包含有接收 者所需要知道的信息，消息以具体信号形式表现出来，而信息 则是抽象的、本质的内容。只有消息中不确定的内容才构成信 息，所以信息就是对消息的不确定性的定量描述。 消息所含有的信息量I与消息x出现的概率P(x)关系应反映下 列规律： ①消息所含信息量I是消息x出现概率P(x)的函数,即 I= I[P(x)] (1.4-1) ②消息出现的可能性(概率)越小，消息包含信息量就越大； 当消息出现概率为l时，则它传递的信息量为0； ③若干(M)独立消息所含信息量是各消息所含信息量的和。 I[P(x1) P(x2) · · · P(xM)]= I[P(x1)]+ I[P(x2)]+ · · · + I[P(xM)] (1.4-2)
通信概论
频率范围 3 Hz~30 kHz 波长 104~108 m
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符号 甚低频VLF 传输媒质
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用途
有线线对长波 音频、电话、数 无线电 据终端长距离导 航、时标 有线线对长波 导航、 信标、 无线电 电力线通信 同轴电缆短波 调幅广播、移动 无线电 陆地通信、业余 无线电 同轴电缆短波 移动无线电话、 无线电 短波广播定点军 用通信、 业余 无线电 同轴电缆米波 电视、 调频广 无线电 播、 空中管制、 车辆、 通信、 导航

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1.2 通信系统的组成
通信系统—— 传递信息所需要的一切技术设备和传输 媒质的总和。
噪声源 信源 发送设备 信道
接收设备
信宿
图1-1 通信系统的简化模型
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1.2 通信系统的组成

1.2.1 通信系统的一般模型
信息源（简称信源）：把各种消息转换成原始电信 号，如麦克风。信源可分为模拟信源和数字信源。 发送设备：产生适合于在信道中传输的信号。 信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理 媒质。分为有线信道和无线信道两大类。 噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。 接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原 始电信号。 受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息， 如扬声器等。
紫外可见光 间传播
续表（2）
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1.4 通信系统的分类及通信方式
通信方式的划分：
■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ 单工通信 半双工通信 全双工通信 同步通信 异步通信 串行通信 并行通信
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通信方式（单工、双工和半双工通信）
工作站 A 工作站 A （b）全双工通信 工作站 A 工作站 B 正向信道 反向信道 工作站 B 工作站 B

以牺牲系统频带为代价！
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1.3 信道与噪声
l．信道与传输介质
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信道就是信号传输的途径。信道又可以分为狭义信道和 广义信道，狭义信道指的是传输介质，广义信道指的是传输 介质和信号必须经过的各种通信设备。其中，广义信道可以 分为调制信道和编码信道。
编码器输出
调 制 器
发 转 换 器
传输信道
数字基带传输发 送方无调制，而 是有基带信号形 成器。
信宿
信道解码
信源解码
接收设备中还常包括：解密、同步 图1-5 数字通信系统模型 提取、分用等功能电路。
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1.2 通信系统的组成
数字通信系统模型 数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统
信 息 源 信 源 编 码 加 密 信 道 编 码 数 字 调 制 信道 噪声源 数 字 解 调 信 道 译 码 解 密 信 源 译 码 受 信 者
l ．按通信的用途和业务（消息类型）分类
根据通信的业务和用途可将通信系统分为常规通信和控 制通信等。其中，常规通信又分为话务通信和非话务通信 ，话务通信业务主要是电话信息服务业务、语音信箱业务 和电话智能网业务．非话务通信主要是分组数据业务、计 算机通信、数据库检索、电子信箱、电子数据交换、传真 存储转发、可视图文及会议电视、图像通信等。由于电话 通信最为发达，因而其它通信常常借助于公共的电话通信 系统进行．未来的综合业务数字通信网中各种用途的消息 都能在一个统一的通信网中传输、交换和处理．控制通信 则包括遥测、遥控、遥信和遥调通信等，如雷达数据通信 和遥测、遥控指令通信等。
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1.1 通信的基本概念
通信：克服距离、时间和干扰等障碍，迅速、准确 地传递和交换信息。 通信的目的：传递消息中所包含的信息。 消息：是物质或精神状态的一种反映，例如语音、 文字、音乐、数据、图片或活动图像等。 信息：是消息中包含的有效内容。 实现通信的方式和手段： 非电的：如旌旗、消息树、烽火台… 电的：如电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、 因特网和计算机通信等。
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1.4 通信系统的分类及通信方式
5．按传输媒介分类
按传输媒介可将通信系统分为有线(包括光纤)和无线通 信两大类．有线信道如明线、电缆、光纤信道，无线信道 如短波电离层传播、微波视距传播、卫星中继信道。
6．按工作波段分类 按通信设备的工作频率或波长不同，分为长波通信、中 波通信、短波通信、远红外通信。表1-2列出了通信使用的 频段、常用的传输媒质及主要用途。
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符号 UHF 传输媒质 无线电
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用途 微波接力、 卫 星和空间通信、 雷达 微波接力、 卫 星和空间通信、 雷达 雷达、 微波接 力、 射电天文 学 光通信
1~10 cm
SHF
无线电
30~300 GHz
1~10 mm
EHF
无线电
10
7~10 8 GHz
3×10-5 ~ 3×10-4 cm
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1.2 通信系统的组成

1.2.2 模拟通信系统模型和数字通信系统模型

模拟信号和数字信号

模拟信号：代表消息的信号参量取值连续，例如麦克风
输出电压：
0
(a) 话音信号
(b) 抽样信号 图1-2 模拟信号
t
0
t
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1.2 通信系统的组成
数字信号：代表消息的信号参量取值为有限个， 例如电报信号、计算机输入输出信号：
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表1-1 常用调制方式及用途
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1.4 通信系统的分类及通信方式
3．按传输信号的特征分类
按照信道中所传输的是模拟信号还是数字信号，可以把 通信系统分成两类，即模拟通信系统和数字通信系统。
4．按传输信号的复用方式分类
传输多路信号有三种复用方式，即频分复用、时分复用 、码分复用。频分复用是用频谱搬移的方法使不同信号占 据不同的频率范围；时分复用是用脉冲调制的方法使不同 信号占据不同的时间区间；码分复用是用正交的脉冲序列 分别携带不同信号。传统的模拟通信中都采用频分复用； 随着数字通信的发展，时分复用通信系统的应用愈来愈广 泛；码分复用主要用于空间通信的扩频通信中。
图1-8 同步传输与异步传输
通信概论
发
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通信方式（串行/并行(8比特)数据传输）
1 1 1 1 0 0 1 0 接
送
器 数据线
收
串行通信
0 1 0 0 1 1 1 1
器
发 送
接 收 器
器
选通线 确认线
并行通信
图1-9 并行(8比特)数据传输方式
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1.5 信息及其量度
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3．噪声的定义与分类
噪声就是不携带有用信息的信号。 噪声的分类：
按来源分：自然噪声，人为噪声，内部噪声。 按表现形式分：单频噪声，脉冲噪声，起伏噪声。
干扰是指来自通信系统内、外部的噪声对接收信 号造成的骚扰或破坏，或者说在接收所需信号时， 由非所需能量造成的扰乱效应。