国网笔试知识点详解 通信原理

1.通信系统的基本概念信息、数据和信号信息是客户事物的属性和相互联系特性的表现，它反映了客观事物的存在形式或运动状态数据是信息的载体，是信息的表现形式。

信号是数据在传输过程的具体物理表示形式，具有确定的物理描述。

传输介质是通信中传送信息的载体，又称为信道模拟通信和数字通信通信系统主要由5个基本系统元件构成，信源、转换器、信道、反转换器、信宿源系统将信源发出的信息转换成适合在传输系统中传输的信号形式，通过信道传输到目的系统，目的系统再将信号反变换为具体的信息通过系统的传输的信号一般有模拟信号和数字信号两种表达方式模拟信号是一个连续变化的物理量，即在时间特性上幅度（信号强度）的取值是连续的，一般用连续变化的电压表示数字信号是离散的，即在时间特性上幅度的取值是有限的离散值，一般用脉冲序列来表示数字信号比模拟信号可靠性高，数字信号比较容易存储、处理和传输数据通信的技术指标1、信道带宽：是描述信道传输能力的技术指标，它的大小是由信道的物理特性决定的。

信道能够传送电磁波的有效频率范围就是该信道的带度2、数据传输速率：称为比特率，是指信道每秒钟所能传输的二进制比特数，记为bps，常见的单位有Kbps、Mpbs、Gbps等，数据传输速率的高低，由每位数据所占的时间决定，一位数据所占用的时间宽度越小，则传输速率越高3、信道容量：信道的传输能力是有一定限制的，信道传输数据的速率的上限，称为信道容量，一般表示单位时间内最多可传输的二进制数据的位数C=Wlog2(1+S/N)C为信道容量；W为信道带宽；N为噪声功率；S为信号功率S/N为信噪比，用来描述信道的质量，噪声小的系统信噪比高，信噪比S/N通常用10lg(S/N)来表示，其单位为分贝。

无噪声离散信道容量公式为C=2Wlog2L (L为传输二进制信号)4、波特率：是传输的信号值每秒钟变化的次数，如果被传输的信号周期为T，则波特率Rb=1/T。

Rb 称为波形速率或调制速率。

R=Rblog2VV表示所传输信号所包含的离散电平数5、信道延迟信号沿信道传输需要一定的时间,就是信道延迟,信道延迟时间的长短,主要受发送设备和接收设备的响应时间、通信设备的转发和等待时间、计算机的发送和接收处理时间、传输介质的延迟时间等的影响。

信道延迟=计算机的发送和接收处理时间+传输介质的延迟时间+发送设备和接收设备的称响应时间+通信设备的转发和等待时间6、误码率：是指接收的错误码元数占传送总码元数的比例，即码元在传输系统中被传错的概率。

Pc=Ne/NNe表示单位时间内接收的错误码元数；N表示单位时间内系统接收的总码元数误码率越低，通信系统的可靠性越高，通信质量越好。

数据的传输串/并行通信数据的传输方式有串行通信和并行通信两种，并行通信用于较低距离的数据传输，串行通信用于较远距离的数据传输1、串行通信串行通信在传输数据时，数据是一位一位地在通信上传输的USB指串行总线。

网卡负责串行数据和并行数据的转换工作。

2、并行通信是指要传输的数据中多个数据位同时在两个设备中传输，发送设备将这些数据位通过对应的数据线传送给接收设备，还可附加一位校验位。

接收设备可同时接收到这些数据，而且无需变换就可以直接使用并行通信特点：传输速度快，处理简单通信线路的连接方式1、点对点连接方式指在发送端和接收端之间采用一条线路连接，使用的线路可以是专用线路、租用线路或交换线路。

2、多点连接方式指各个站点通过一条公共的通信线路或集线器连接起来信道的通信方式1、单工通信在单工通信方式中，信号只能向一个方向传输，任何时候都不能改变信号的传输方向。

2、半双工通信信号可以双向传送，但必须交替进行，在任一时刻只能向一个方向传送。

3、全双工通信信号可以双向传送数据，通信效率高，适合于计算机与计算机之间的通信信号的传输方式基带传输指按照它们的原样进行传输频带传输是利用它们调制载荷的高频载波信号进行传输。

根据载波信号的不同又可分为模拟传输和数字传输1、基带传输把矩形脉冲信号的固有频带称做基带，把矩形脉冲信号叫做基带信号。

在数据通信信道上直接传输数据基带信号的通信方式称为基带传输发送端要通过编码器将信源的数据变换为直接传输的数字基带信号，在接收端通过译码进行解码，恢复发送端的原始数据基带传输的优点是无需调制就可以传送数字信号，从而简化了通信处理过程，提高了传输速度。

基带传输不适合远距离传输2、频带传输是将数字信号调制成模拟信号后再发送和传输，到达接收端时再把音频信号解调成原来的数字信号。

需要使用调制解调器 3、宽带传输宽带是指比音频更宽的频带，包括大部分电磁波频谱，利用宽带进行的数据传输称为宽带传输。

宽带传输可容纳全部的广播信号，可以把声音、图像及数据等信息综合到一个物理 信道进行高速数据传输，采用频分多路复用的形式进行数据传输。

宽带传输优点是传输距离远，可达几十千米，技术复杂，传输系统的成本相对较高 数据传输的同步技术常用的同步技术有两种:异步传输方式和同步传输方式 1、异步传输每传送一个字符，都要在字符前加1个起始位，表示字符的开始，在字符代码和检验码后面加1或2个停止位，表示字符的结束。

接收方根据起始位或停止位判断一个字符开始或结束，从而起到通信双方的同步作用。

特点：（1）每个字符作为一个独立的整体进行传送 （2）字符之间的时间间隔是任意的（3）每传输一个字符都需要多使用2-3个二进制位，增加了通信的开销，适合于低速通信2、同步传输是数据块为单位进行传输，在数据块之前先发送一个或多个同步字符SYN，用于接收方进行同步检测，从而使通信双方进行同步状态。

在同步字符之后，可以连续发送任意多个字符或数据块，发送完毕，再使用同步字符来标识整个发送过程结束。

特点：传输效率高，对传输设备要求高。

2.通信系统的模型组成图1 1. 信息源信息源（简称信源）的作用是把各种消息转换成原始电信号。

根据消息的种类不同，信源可分为模拟信源和数字信源。

模拟信源输出连续的模拟信号，如话筒（声音—>音频符号）、摄像机（—>视频信号）；数字信源则输出离散的数字信号，如电传机（键盘字符—>数字信号）、计算机等各种数字终端。

并且，模拟信源送出的信号经数字化处理后也可送出数字信号。

2.发送设备发送设备的作用是产生适合于在信道中传输的信号，即使发送信号的特性和信道特性相匹配，具有抗信道干扰的能力，并且具有足够的功率以满足远距离传输的需要。

因此，发送设备涵盖的内容很多，可能包含变换、放大、滤波、编码、调制等过程。

对于多路传输系统，发送设备还包括多路复用器。

3.信道信道是一种物理煤质，用来将来自发送设备的信号传送到接收端。

在无线信道中，信道可以是自由空间；在有线信道中，可以是明线、电缆和光纤。

有线信道和无线信道均有多种物理煤质。

信道既给信号以通路，也会对信号产生各种干扰和噪声。

信道的固有特性及引入的干扰和噪声直接关系到通信的质量。

上图中的噪声源是信道中的噪声及分散在通信系统及其他各处的噪声的集中表示。

噪声通常是随机的，形式多样的，它的出现干扰了正常信号的传输。

4.接收设备接收设备的功能是将信号放大和反变换（如译码、解调等），其目的是从收到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。

对于多路复用信号，接收设备中还包括解除多路复用，实现正确分路的功能。

此外，它还要尽可能减小在传输过程中噪声与干扰所带来的影响。

5.受信者受信者（简称信宿）是传送消息的目的地，其功能与信源相反，即把原始电信号还原成相应的消息，如扬声器等。

上图概括的描述了一个通信系统的组成，哦那个新系统的共性。

根据我们研究的对象以及所关注的问题不同，因而相应有不同形式的、更具体的通信模型。

通常按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应的把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。

二、模拟通信系统模型模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统，其模型如图2所示，其中包含两种重要变换，第一种变换是，在发送端把连续消息变换成原始电信号，在接收端进行相反的变换，这种变换由信源和信宿完成，这里所说的原始电信号通常称为基带信号。

有些信道可以直接传输基带信号，而以自由空间作为信道的无线电传输却无法直接传输这些信号，因此，模拟通信系统中常常需要进行第二种变换：把基带信号变换成适合在信道传输的信号，并在接收端进行反变换，完成这种变换和反变换的通常是调制器和解调器。

除了上述两种变换，实际通信系统中可能还有滤波、放大、无线辐射等过程，上述两种变换其主要作用，而其他过程不会使信号发生质的变化，只是对信号进行放大和改善信号特性等。

图2 三、数字通信系统模型目前，无论是模拟通信还是数字通信，在不同的通信业务中都得到了广泛的应用。

但是，数字通信的发展速度已明显超过了模拟通信，成为当代通信技术的主流。

与模拟通信相比，数字通信具有以下一些优点：1. 抗干扰能力强（数字信号可多次再生，自动检错、纠错信道），可消除噪声积累。

2. 差错可控，传输性能好。

可采用信道编码技术使误码率降低，提高传输的可靠性。

3. 便于与各种数字终端接口，用现代计算技术对信号进行处理、加工、变换、存储，从而形成智能网。

4. 便于集成化，从而使通信设备微型化。

5. 便于加密处理，且保密强度高。

6. 占用信道频带宽下面简要介绍数字通信系统模型信息源 信源编码图31.信源编码与译码信源编码有两个基本功能：一是提高信息传输的有效性，而是完成模/数(A/D)转换,信源编码是信源译码的逆过程.2.信道编码与译码信道编码的目的是增强数字信号的抗干扰能力.接收端的信道译码器按相应的逆规则进行解码，从中发现错误或纠正错误，提高通信系统的可靠性。

3.加密与解密在需要事先保密通信的场合,为了保证所传信息的拿权,人为地将被传输的数字序列扰乱,即加上密码,这种处理过程叫加密.在接收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的数字学列进行解密,恢复原来的信息.4.数字调制与解调数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处,形成适合在信道中那个传输的带通信号.在接收端可以利用相干解调或非相干解调还原数字基带信号.数字调制的主要目的是将二进制信息序列映射成信号波形，是对编码信号进行处理，使其变成适合传输的过程。

即把基带信号转变为一个相对基带信号而言频率非常高的带通信号，易于发送。

数字调制一般是指调制信号是离散的，而载波是连续的调制方式。

主要的数字调制方式有：1.ASK，又称幅移键控法。

这种调制方式是根据信号的不同调节正弦波波幅度。

2.PSK，相移键控法，载波相位受数字基带信号控制。

如基带信号为1时相位为π，基带信号为0时相位为0。

3.FSK，频移键控法，即用数字信号去调节载波频率。

4.QAM，正交幅度调制法，根据数字信号的不同，载波相位和幅度都发生变化。