《通信基础》word版

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1、第4章数据通信基础*数据通信是计算机网络的基础，没有数据通信技术的发展，就没有计算机网络的今天。本章首先简单介绍数据通信的基本概念和基础理论，然后介绍各种传输方式、多路复用技和交换技术、数据交换技术以及调制解调技术。4.1通信定义与分类4.1.1通信的定义人类在长期的社会活动中需要不断地交往和传递信息。这种传递信息的过程就叫做通信。自古以来人们都在用自己的智慧来解决远距离、快速通信的问题，而衡量人类历史进步的尺度之一是人与人之间传递信息的能力，尤其是远距离传递消息的能力。例如古代的烽火台、金鼓、旌旗；近代的灯光、旗语；现代的电话

2、、电报、传真和电视等都是传递消息的手段。通信技术的发展使社会产生了深远的变革，为人类社会带来了巨大的利益。在当今和未来的信息社会中，通信是人们获取、传递和交换信息的重要手段。随着大规模集成电路技术、激光技术、空间技术等新型技术的不断发展以及计算机技术的广泛应用，现代通信技术日新月异。近二三十年来出现的数字通信、卫星通信、光纤通信是现代通信中具有代表性的新领域。而在这些新领域中，数字通信尤为重要，它是现代通信系统的基础。特别是数字通信技术和计算机技术的紧密结合可以说是通信发展史上的一次飞跃。4.1.2信号与通信1.信号消息一般是用

3、数据来表示的，而表示消息的数据通常要把它转变为信号进行传递。信号是消息（或数据）的一种电磁编码，信号中包含了所要传递的消息。信号一般以时间为自变量，以表示消息（或数据）的某个参量（振幅、频率或相位）为因变量。信号按其因变量的取值是否连续可分为模拟信号和数字信号。模拟信号是指信号的因变量完全随连续消息的变化而变化的信号。模拟信号的自变量可以是连续的，也可以是离散的；但其因变量一定是连续的，如图4-1a所示。电视图像信号、语音信号、温度压力传感器的输出信号以及许多遥感遥测信号都是模拟信号；-70-实用联网技术脉冲振幅调制信号（PAM

4、）、脉冲相位调制信号（PPM）以及脉冲宽度调制信号（PWM）等也属于模拟信号。数字信号是指表示消息的因变量是离散的，自变量时间的取值也是离散的信号，如图4-1b所示，通常表示为x（nT），数字信号的因变量的状态是有限的。计算机数据、数字电话和数字电视等都是数字信号。图4-1模拟信号与数字信号虽然模拟信号与数字信号有着明显的差别，但二者之间并没有存在不可逾越的鸿沟，在一定条件下它们是可以相互转化的。模拟信号可以通过采样、编码等步骤变成数字信号，而数字信号也可以通过解码、平滑等步骤恢复为模拟信号。2.通信系统随着科学技术的不断发展，

5、人们传递信息的手段也在不断进步，从本质上说，无论是电话、电报、图像、计算机还是短波与移动通信等，都可以抽象地概括为图4-2所示的一般通信系统模型。下面就通信系统模型中的各个组成部分及其功能予以简单介绍。图4-2通信系统系统组成：1)信源顾名思义，是信息产生的源泉。它可以是人或者机器，所发出的信息可以是多种多样的，如语音、文字、图像、数据等等，这些信息可以是离散的，也可以是连续的。2)发送器第4章通信基础-71-发送器有很多种类型，所要完成的功能也很多，例如调制、放大、滤波、发射等等，在数字通信系统中还要编码。一般地，发送器含有与

6、传输线路匹配的接口，其基本作用是将信源发出的信息变换成一种便于传输的信号。即所谓的编码。对于模拟和数字通信系统，发送器的功能有很大不同。3)信道是传递信息的通道，又是传递物质信号的设施，信道可以是明线、电缆、波导、光纤、无线电波等等。4)干扰源它是整个系统噪声与干扰的总折合，用以表征信息在信道上传输时受到的干扰情况。对于任何通信系统来说，干扰的性质与大小都是影响系统性能的重要因素。5)接收器其作用与发送器的作用相反，主要是将信道中的信号接收下来，并将其变换成与发送时物理形式相同的信息，再传给信宿，即完成所谓的译码过程。对接收器的

7、基本要求是能够从受干扰的信号中最大限度地提取信源输出的信息，并尽可能复现信源的输出。6)信宿它是信息传输过程中的接收者，即接收消息的人或机器。通信的任务是将表示消息的信号从发送方（信源）传递到接收方（信宿）。既然信号可分为模拟信号和数字信号，与之相对应的，通信也可分为模拟通信和数字通信。模拟通信通常是利用模拟信号来传递消息：而数字通信则是利用数字信号来传递消息。按传送模拟信号而设计的通信系统称为模拟通信系统，按传送数字信号而设计的通信系统称为数字通信系统。3.模拟通信利用模拟信号来传递消息称为模拟通信，普通的电话、广播、电视等都

8、属于模拟通信。模拟通信系统的模型如图4-3所示。图4-3模拟通信模拟通信系统通常由信源、调制器、信道、解调器、信宿以及噪声源组成。信源所产生的原始模拟信号一般都要经过调制再通过信道传输（距离很近的有线通信也可以不调制，如市内电话）。调制器是用发送的消息对载波的某