第1章 通信原理绪论.doc

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1、第1章绪论1.1引言信息科学技术迅猛发展，在社会各个领域得到越来越广泛的应用。这种发展的动因和显著特点之一是计算机技术和数字通信技术的快速发展以及计算机网络与通信网的相互融合，使得因特网迅速发展，并从有线扩展到无线。各种类型的数字通信网是因特网的载体。数据通信是计算机和通信这两种技术的相互渗透和相互结合的产物。有关数字通信的研究主要是从网络的物理层研究数字信号的传输机理及其可靠性和有效性，为建立高可靠的、高效的因特网提供坚实的物理基础。现代通信系统几乎采用的都是数字通信技术，所以，较多地讲授数字通信原理。1.2通信的定义一般

2、的说：通信是指由一地向另一地进行消息的有效传递。应用例子：古代的有烽火台、邮递；近代的有信号灯、电话、网络等。由于电、光传递信息快、准确可靠，这类传递信息方式称为“电信”，电信已习惯指通信。1.3通信系统的组成1.通信系统模型通信例子：电报、电话、可视电话、广播、电视、雷达、遥测遥控系统等。通信系统用图加以抽象概括：信息源：把各种可能消息转换成原始电信号。如麦克风。发送设备：将原始电信号变换成利于在信道传输的信号。广播电台、电视发射塔、计算机COM口。信道：信号传输通道。如自由空间、导线。接收设备：从接收信号恢复相应的原始信

3、号。收音机、电视机。受信者：将原始电信号转换成消息。喇叭、TV显象管、显示器。噪声源：信道中噪声以及分散在通信系统其它各处的噪声集中表示。通信原理的讨论是围绕着通信系统的模型展开的。关于模型：将研究的问题抽象成模型再研究是科学研究的一般方法。在“物理”课程中，研究物体的运动速度是先将物体抽象成一个质点或者刚体，然后再建立数学模型。在“电路”课程中，正弦电压源信号是一种基本的数学模型。模型是多样的，不仅有数学模型，还有关系模型，比如程序设计流程图、通信系统方框图、仿真模型，计算机程序所表示的模型等。对于通信信号与系统的研究，采

4、用的是精确严谨的数学模型。2.模拟通信与数字通信系统模型通信传输的消息是多种多样的：符号、文字、语声、图像等等。分两类：离散消息（数字消息），符号、数据、文字模拟消息（连续消息），语音、图像消息与电信号必须建立单一的对应关系，否则在接收端无法复制。如语声音频电信号，幅度和频率要与语声一一对应。01001101ut数字信号：消息被载荷在电信号的某一参量上，如果电信号的该参量携带离散消息，该参数量取值必是离散取值的，这样的电信号为数字信号。如电传机输出的信号就是数字信号。tu模拟信号：如果电信号的参量连续取值，则称这样的电信号为

5、模拟信号。如普通模拟电话机的输出。信道中传输的是模拟信号，称为模拟通信系统。信道中传输的是数字信号，称为数字通信系统。也可将模拟信号变成数字信号传输。模拟通信系统模型模拟通信系统的一个例子是中波广播电台，如发射频率为1450KHz。调制器的功能：将原始电信号（频谱分布低）变成高频（发送设备）。数字通信系统模型数字通信系统的例子：1．4通信系统的分类及通信方式1.通信系统的分类(1)按传输媒体分：有线通信：光缆、电缆（电线）。无线通信：微波、短波、移动、卫星、散射等。(2)按信道所传输信号分：数字通信系统、模拟通信系统。(3)

6、按调制方式分：基带（如RS232（COM））、频带传输（调制传输）(4)按信号复用方式分频分复用：不同信号占据不同的频率范围时分复用：不同信号占据不同的时间区间码分复用：2.通信方式对于点点通信：按消息传输的方向与时间关系分：方式单工半双工全双工通信例子BP、广播、电视对讲机电话、手机在数字通信中，按数字信号码元序列排列，有串行和并行通信：方式串序（串行）并序传输（并行）说明一条通道多条导线传输例子COM、RS232（计算机）打印机口（计算机）1.5信息及其度量通信的目的在于传递信息，消息包含着信息，消息的传递意味着信息的传

7、递。每一消息信号必定包含有接收者需要知道的信息，消息以具体信号形式表现出来。而信息则是更抽象化、更普遍化，是有本质的内容。①信息与消息的形式无关②信息与消息的重要程度无关③信息的多少与消息事件发生的可能性有关如何度量信息？如何计算消息的信息量？概率论知识：事件出现的可能性愈小，概率愈小事件出现的可能性愈大，概率愈大信息量与消息出现的概率p有关。为计算信息量与概率的关系，应反映如下规律：(1)消息中的信息量I是消息出现的概率的函数：　　　　(2)　　　(3)若干独立消息之和的信息量是每个消息所含信息量的线性叠加，即信息具有相加

8、性。　　满足以上三点，与的函数关系为：信息量I的单位与对数的底数a有关：a=2单位为bit（常使用）a=e单位为奈特（nat）a=10单位为哈特莱，或称十进制单位a=r单位为r进制单位关于等概率出现的离散信息的度量假设信息源传送的是“晴”“雨”两个气象消息：“晴”：a“雨”：b字母a、b就