通信综合 第4章 通信系统
2024-09-06 17:48:34 3 举报AI智能生成
"通信综合第4章详细介绍了通信系统的核心内容，包括信号的产生、发送、接收以及处理等技术。全书以丰富的案例和图表辅助讲解，帮助读者深入了解通信系统的结构、原理和应用。通过阅读本章，读者可以掌握通信系统的基本概念、关键技术和发展趋势，为后续学习和实践奠定坚实基础。"
作者其他创作
大纲/内容
概念
基本概念
1837年莫尔斯发明的有线电报，开创了利用电传递消息的新时代
消息是信息的载体，信息是消息的有效内容，信号是消息的传输载体
组成
<br>通信系统一般模型<br>
信源
把待传输的消息转换成原始电信号（基带信号）
发送设备
将信源产生的基带信号变换成适合于在信道中传输的信号
信道
是一种物理介质，分为无线和有线两种形式，<br>信道固有特性及引入的干扰与噪声直接关系到通信质量。<br>
接收设备
将信号放大和反变换，目的从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号
信宿
把原始电信号还原成相应的消息，如扬声器等
模拟通信系统模型
数字通信系统模型
信源编码与译码
提高信道传输有效性
完成模/数（A/D）转换
信源译码就是编码的逆过程
信道编码与译码
增强数字信号的抗干扰能力
加密与解密
数字调制与解调
调制：把数字基带信号的频谱搬移到高频处，<br>形成适合在信道中传输的带通信号
解调：接收端可以采用相干解调或<br>非相干解调还原数字基带信号<br>
同步
分类与通信方式
分类
按传输介质：有线通信系统和无线通信系统
按信号特征：模拟通信系统和数字通信系统
按工作波段：长波通信系统、中波通信系统、<br>短波通信系统、远红外线通信系统<br>
300MHz~3000MHz（分米波），用途移动通信
按传送方式：基带传输系统和带通传输系统
按信号复用方式：频分复用、时分复用、码分复用
通信方式
按消息传递方向和时间分类
单工通信
消息只能单方向传输
半双工通信
双方都能收发消息，但不能同时进行收和发
全双工通信
双方可以同时进行收和发
按数字信号排序分类
并行传输
优点：节省传输时间，速度快<br>缺点：需要n条通信线路，成本高
串行传输
优点：只需一条通信信道<br>缺点：速度慢，解决同步问题
性能指标
有效性指标<br>
模拟通信系统，用有效传输频带来度量
数字通信系统，用传输速率和频带利用率来度量
码元传输速率，单位B(波特)
信息传输速率，比特率
频带利用率
可靠性指标
模拟通信系统，用接收端解调器输出信噪比来度量
数字通信系统，用差错率来度量
误码率
指错误接收大额码元数在传输总码元数中的比例
误信率
指错误接收的比特数在传输总比特数中的比例
信道及其特性
定义
指以传输介质为基础的信号通道，是连接发送端和接收端的物理介质
分类
按信道组成
狭义信道
有线信道
同轴电缆、光纤（光纤之父--高锟）
无线信道
地波传播
频率较低，2MHz以下
天波传播
频率较高，2MHz~30MHz
视线传播
高于30MHz,卫星通信
广义信道
在狭义信道基础上，包含发送设备、接收设备、馈线与天线<br>、调制器、解调器等
按物理性质
有线信道
无线信道
按信道特性参数<br>随时间变换速度
恒惨信道
信道特性不随时间变化，如人造卫星、光纤等
随参信道
信道特性随时间变化，如陆地移动通信
特性
恒惨信道特性
振幅——频率特性不理想，则信号发生频率失真
相位——频率特性不理想，则信号产生相位失真
随参信道特性
信号的传输衰减随时间而变
信号的传输时延随时间而变
多径效应
噪声
按来源分类
人为噪声，如电火花、电器的电磁波辐射
自然噪声，如闪电、大气噪声、宇宙噪声、热噪声
按性质分类
脉冲噪声
幅度大、时间短、频谱宽，如电火花
窄带噪声
振幅恒定的单一频率的正弦波，如相邻电台或其他电子设备
起伏噪声
热噪声、宇宙噪声等
噪声的描述
加性噪声
使模拟信号失真，数字信号发生错码
乘性噪声
线性失真、非线性失真、时延和衰减等
信道容量<br>
指：信道传输信息的最大极限速率
香农公式
一定的信道容量C，信道带宽B、信噪比S/N、及传输时间三者之间可以互相转换
调制和编码就是实现带宽和信噪比之间互换的手段
信道容量随着信道带宽的增大而增大，当B---->∞时，信道容量不会趋向于无穷大，而是趋于一个极限值<br>
信道编码
信源编码
调制
基本功能：提高通信有效性，完成模/数（A/D）转换
最原始的信源编码---莫尔斯电码<br>无损编码：Huffman编码、算术编码、L-Z编码<br>有损编码：脉冲编码调制（PCM）、差分脉冲编码调制（DPCM）、<br>自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）等<br>数字电视领域：MPEG-4编码和H.264/AVC编码<br>
PCM编码
抽样
信号在时间上的离散化
量化
信号在幅值上的离散化
编码
将量化后信号电平值转换成二进制码组
目的：提高通信可靠性，差错控制
差错控制
检错重发
前向纠错（FEC）
混合纠错
信道编码思想
附加监督码元
以降低信息传输速率为代价换取提高传输可靠性
常用的信道编码
分组码
将信息分组，为每组信息码附件若干监督码的编码<br>(n,k):n是码组的长度，k是码组中的信息码元数目，n-k=r 为码组中的监督码元数
卷积码
级联码
线性调制
模拟调制中的幅度调制
非线性调制
模拟调制中的角度
数字调制
对载波进行幅度、频率和相位调制
信道复用
复用技术
指在同一条信道中传输多路信号的技术
多址技术
指在同一条信道中传输多个用户数据的技术
双工技术
指在同一条信道中传输上行信号和下行信号的技术
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