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
通信系统一般模型
通信系统一般模型
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，
信道固有特性及引入的干扰与噪声直接关系到通信质量。
信道固有特性及引入的干扰与噪声直接关系到通信质量。
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，
形成适合在信道中传输的带通信号
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
非相干解调还原数字基带信号
非相干解调还原数字基带信号
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、
短波通信系统、远红外线通信系统
短波通信系统、远红外线通信系统
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
缺点：需要n条通信线路，成本高
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
缺点：速度慢，解决同步问题
缺点：速度慢，解决同步问题
性能指标
有效性指标
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
、调制器、解调器等
、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
随时间变换速度
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
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
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
无损编码：Huffman编码、算术编码、L-Z编码
有损编码：脉冲编码调制（PCM）、差分脉冲编码调制（DPCM）、
自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）等
数字电视领域：MPEG-4编码和H.264/AVC编码
无损编码：Huffman编码、算术编码、L-Z编码
有损编码：脉冲编码调制（PCM）、差分脉冲编码调制（DPCM）、
自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）等
数字电视领域：MPEG-4编码和H.264/AVC编码
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
(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
(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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