通信系统概念

1.现代通信一般指电信，国际上称为远程通信（telecommunication）。

2.电信是利用电信号来传输信息的通信方式。

3.广义上讲，光通信也属于通信，因为光也是一种电磁波。

4.现代通信网已不是单一的电话网，而是一个综合的为多种信息服务的通信网。

5.按照香农信息论的定义，信息是事物运动状态或存在方式的不确定性的描述。通信过程是一种消除不确定性的过程。通信的结果是消除或部分消除不确定性从而获得信息。

6.通信系统在形式上传输的是消息，实质上传输的是信息。消息只是表达信息的工具。

7.信号是消息的载体，是消息的一种表现形式。广义的讲，信号是带有信息的随时间变化的物理量或物理现象。在通信系统中，信号是传递各种消息的工具，是通信传输的客观对象。即，通信的实质是传输信息，形式上是传输消息，客观上是传输信号。

8.通信系统的一般模型：

信源：把消息变换成原始电信号（基带信号），即完成非电量到电量的转换。如话筒（声音到音频信号）、摄像机（图像到视频信号），这些属于模拟信号；电传机（键盘字符到数字信号、计算机等，这些属于数字信号。

发送设备：将信源产生的原始电信号变换成是和在信道中传输的信号。变换方式有调制、放大、滤波、编码、多路复用等；

信道：传输信号的通道，即传输媒介。在提供信号通道的同时，信道也会对信号穿黑色呢个干扰和损耗。从其物理特性上分，可分为有线信道和无线信道。现代的优先信道包括电缆和光缆，无线信道又分为不同的频段，涉及到利用不同性能的设备和配置方法，组成不同的无线通信系统。如微波中继通信、卫星通信、移动通信等。

噪声源：通信系统中各处噪声的集中表示。

接收设备：其功能与发送设备相反。除了应对接收到的信号进行与发送设备的信号加工过程相反的变换以外，还应具有强大的干扰抑制能力，能有效得去除噪声、抑制干扰，准确地恢复出原始信号。

信宿：传送信息的目的地。其功能与信源相反，即把原始电信号还原成响应的消息，如扬声器把音频信号还原成声音。

9.模拟信号：时间连续，幅值也连续的信号。如电话机送出的语音信号、电视摄像机输出的图像信号等。

10.数字信号：时间离散，幅值也离散的信号。如电报信号、计算机输入/输出信号、PCM（脉冲编码调制：抽样、量化、编码）信号等。

 模拟信源：模拟信号->原始电信号（基带信号）；

调制器：基带信号->带通信号。

 信源编码与译码目的：

1)设法减少码元数目和降低码元速率，即将数字信号进行压缩（码元速率直接影响传输所占带宽，传输带宽又直接反映通信的有效性），减少冗余，提高信息传输的有效性；

2)完成模/数转换（脉冲编码调制PCM和增量调制(△M或DM)）。

信道编码目的：对发送的信息码元按一定的规则加入保护成分（监督码元），组成“抗干扰编码”，增加抗干扰能力,从而降低误码率，提高数字通信的可靠性。

信道译码目的：按相应的规则进行解码，从而发现或纠正错误。

加密与解密目的：保证所传信息的安全。

数字调制与解调：把数字基带信号的频谱搬移到高频处，型号才能适合在信道中传输的频带信号形成适合在信道中传输的频带信号（带通信号）。方式有ASK（振幅键控）、FSK（频移键控）、PSK（绝对相移监控）、DPSK（相对/差分相移键控）。对这些信号可以使用相干解调或非相干解调还原为数字基带信号。

同步：使收发两端的信号在时间上保持步调一致。按照同步的功能可分为：载波同步、码元（位）同步、群（帧）同步、网同步。

11.数字通信的特点：

12.需要说明的是，上述模型图中只给出了点到点的单向通信系统，实际大多数通信需要双向进行，信源兼为受信者。此外，通信系统出了要完成基本的信息传输之外，还必须进行信息的交换，传输系统和交换系统共同组成一个完整的通信系统，乃至通信网。

13.通信系统的分类：

1）按传输信号的复用方式分类：

a.频分复用（FDM）：频谱搬移->使不同的信号占据不同的频率范围；传统的模拟通信都采用频分复用；

b.时分复用（TDM）：脉冲调制->使不同的信号占据不同的时间区间；现在应用越来越来越广泛；

c.码分复用（CDM）：正交的脉冲序列->分别携带不同码型；主要用于移动通信系统；

d.波分复用（WDM）：不同波长（或频率）的光信号->携带有用信息；主要用于光纤通信；

e.空分复用（SDM）:多路空间上的正交信道->同时传输信号达到扩容的目的；用于卫星通信。

2）按调制方式不同分类：

根据是否采用调制，分为基带传输系统和频带传输（载波传输）系统。频带传输的调制方式：

 3）按传输媒质分类：

有线通信：用导线（如架空明线、同轴电缆、光导纤维、波导等）作为传输媒质，如市内电话、有线电视、海底电缆通信等；

无线通信：用电磁波在空中传播，如短波电离层传播、微波视距传播、卫星中继等。

14.离散信源的信息量：

若离散消息x出现的概率为P(x), 则它所携带的信息量I为：

P(x) 越小，I越大，P(x) 越大，I越小；
其中，a=2时，单位为比特（bit）；
a=e时，单位为奈特（nit）；
a=10时，单位为哈莱特；

15.当消息很长时，用符号出现概率来计算消息的信息量比较麻烦，此时可以用平均信息量的概念来计算。所谓平均信息量是指每个符号所含信息量的统计平均值，因此N个符号的离散消息的平均信息量为：

上述平均信息量计算公式与热力学和统计力学中关于系统熵的公式一样，因此我们也把信源输出消息的平均信息量叫做信源的熵。

当信源输出的符号等概出现且统计独立时，信源熵取得最大值，即Hmax（x）=log2 M(bit/符号）。

16.通信系统的性能指标：

1）模拟通信系统：

a.有效性：信号带宽B越小，占用信道带宽越少，在给定信道时容纳的传输路数越多，有效性越好；

b.可靠性：接收端的输出信号噪声功率比（信噪比S/N），越大越好。

2）数字通信系统：

a.有效性：传输速率，又分为码元传输速率（传码率）和信息传输速率（传信率）；

a.1.传码率：单位时间内传输码元的数目，单位是波特 （ Baud ） ，记为 B ，也称波特率或符号速率 。 [1] 在数字通信中，一个数字脉冲称为一个码元。 如字母A的ASCII码是01000001，可用7个脉冲来表示，亦可认为由7个码元组成。 码元携带的信息量由码元的离散值 个数决定。

a.2.传信率：每秒钟传输二进制码元的个数，单位：比特/秒（bit/s（bps）、kb/s或Mb/s）。二进制码元：若是二电平信号，则一个信号码元中包含一个二进制码元，即两者在数值上是相等的；若是四电平信号，则一个信号码元中包含2个二进制码；如果是多电平信号（M电平），则二者在数值上有：

其中Rb为传信率，RB为传码速率，M为电平。

b.可靠性：

b.1.误码率：码元差错概率；

b.2.误信率：信息差错概率。

二进制时，两者相等。

17.传码速率（波特率）和传信速率（比特率）的比较：
（1）描述信号调制能力用波特率
（2）描述信号传输能力用比特率

18.比较不同通信系统的有效性，只看传输速率还不够，还应看该传输速率下所占用的带宽，故经常用频带利用率-即单位频带内的码元传输速率来衡量，定义为：

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来源： https://blog.csdn.net/weixin_47638681/article/details/123580496