现代通信技术基本知识

1、2.3 2.3 现代通信技术基本知识现代通信技术基本知识通信的通信的目的目的 把含有信息的消息从一地传到另一地。把含有信息的消息从一地传到另一地。 电信号传递信息准确而快速，不受时间、地点、距电信号传递信息准确而快速，不受时间、地点、距离的限制。所以，电信号来传递消息是最好的。离的限制。所以，电信号来传递消息是最好的。2.3.1 2.3.1 信号、信道与容量信号、信道与容量 2.3.2 2.3.2 带宽与传输速率带宽与传输速率2.3.3 2.3.3 通信系统模型通信系统模型2.3.4 2.3.4 通信网络的基本结构通信网络的基本结构2.3.1. 2.3.1. 信号、信道与容量信号、信道与容量(

2、1) (1) 信号信号A. A. 定义定义 信号信号是运载与传递信息的载体与工具。广义地说，是运载与传递信息的载体与工具。广义地说，信号是随时间变化的某种物理量。信号是随时间变化的某种物理量。 一般将语言、文字、图像或数据通称为一般将语言、文字、图像或数据通称为消息消息。B. B. 特性特性 时间特性、频率特性时间特性、频率特性 C. C. 分类分类a. a. 连续信号和离散信号连续信号和离散信号 b. b. 确定信号和随机信号确定信号和随机信号 c. c. 周期信号与非周期信号周期信号与非周期信号 (2)(2)信道信道 信道信道是信号的传输媒质。是信号的传输媒质。广义信道广义信道狭义信道狭义

3、信道有线信道：有线信道：明线、对称电缆、明线、对称电缆、同轴电缆、光纤同轴电缆、光纤无线信道：无线信道：地波传播、短波电离层地波传播、短波电离层反射、超短波、微波视反射、超短波、微波视距中继、人造卫星中继、距中继、人造卫星中继、各种散射信道各种散射信道变换装置：变换装置：发送设备、接收设备、馈线、发送设备、接收设备、馈线、天线、调制器、解调器天线、调制器、解调器(3) (3) 信道容量信道容量A. A. 定义定义 单位时间内该信道所能传输的最大信息量单位时间内该信道所能传输的最大信息量( (比特数比特数) )。B. B. 数字信道容量数字信道容量 等概、对称、二元信道容量：等概、对称、二元信道

4、容量：eeeePPPPBC11log)1 (1log1222其中：其中：C C信道容量；信道容量； B B信道带宽；信道带宽； P Pe e差错率。差错率。C. C. 模拟信道容量模拟信道容量 在无噪声干扰的条件下，模拟信道的容量是无在无噪声干扰的条件下，模拟信道的容量是无穷大。理论分析证明，在高斯白噪声干扰下模拟信穷大。理论分析证明，在高斯白噪声干扰下模拟信道容量：道容量：)1 (log2NPBC其中：其中：C C信道容量；信道容量； B B信道带宽；信道带宽； P P模拟信号功率；模拟信号功率； N N白噪声功率。白噪声功率。香农香农哈特莱哈特莱( (ShannonShannonHartl

5、ey)Hartley)公式公式: :2.3.2 2.3.2 带宽与传输速率带宽与传输速率(1) (1) 带宽带宽 信道的带宽信道的带宽：指信道所能通过信号的最高频率与最：指信道所能通过信号的最高频率与最低频率之差，是一个频率范围，单位为赫兹低频率之差，是一个频率范围，单位为赫兹( (Hz)Hz)。 带宽与导线质量、长度、传输方法有关，是衡量线带宽与导线质量、长度、传输方法有关，是衡量线缆缆传输能力传输能力的客观指标。的客观指标。 带宽决定了发送信息的带宽决定了发送信息的能力能力，而不是指发送信息的，而不是指发送信息的速度有多快。一般来说，信道带宽越大，传送数据的速速度有多快。一般来说，信道带宽

6、越大，传送数据的速度就越快。度就越快。 网络系统中的网络系统中的编码方式编码方式建立了带宽与传输速率之间建立了带宽与传输速率之间的联系，如的联系，如10Mbps10Mbps以太网只用到了以太网只用到了7MHz7MHz的传输量；的传输量； 100Mbps100Mbps以太网只用到了以太网只用到了31.25MHz31.25MHz的传输量。的传输量。（2 2） 传输速率传输速率A. A. 码元传输速率码元传输速率 单位时间内通过系统所传送的码元单位时间内通过系统所传送的码元( (脉冲脉冲) )数，单位数，单位为为“波特波特”(Baud)(Baud)，又称为传码率、波特率，记为，又称为传码率、波特率，

7、记为: :R RB B。B. B. 信息传输速率信息传输速率 单位时间内通过系统所传送的信息量，单位为单位时间内通过系统所传送的信息量，单位为“比比特特/ /秒秒”(bit/s(bit/s或或bps)bps)，又称为传信率、比特率，记为：，又称为传信率、比特率，记为：R Rb b。C. C. 消息传输速率消息传输速率 单位时间内通过系统所传送的从信源发出的消息量，单位时间内通过系统所传送的从信源发出的消息量，单位为单位为“比特比特/ /秒秒”(bit/s)(bit/s)，又称为消息率，记为：，又称为消息率，记为：R Rm m。D. D. 相互关系相互关系a. a. 消息传输速率与信息传输速率的

8、关系消息传输速率与信息传输速率的关系 R Rm m=R=Rb b ( (消息传输效率消息传输效率1) 1) b. b. 码元传输速率与信息传输速率的关系码元传输速率与信息传输速率的关系 对于对于M(M2 )M(M2 )进制数字传输系统，有进制数字传输系统，有 R Rb b=R=RB Bloglog2 2M M c. c. 当当M=2M=2时，时， R Rm m 、 R Rb b 、R RB B三者在数值上是相等的。三者在数值上是相等的。2.3.3 2.3.3 通信系统模型通信系统模型(1) (1) 定义定义 消息的传递是利用通信系统来实现的。消息的传递是利用通信系统来实现的。A. A. 通信：

9、信息表达方式的时空转移。通信：信息表达方式的时空转移。B. B. 通信系统：完成通信过程的全部设备和传输介质。通信系统：完成通信过程的全部设备和传输介质。(2) (2) 分类分类 按照信道中传输的信号类型，通信系统可以分为模按照信道中传输的信号类型，通信系统可以分为模拟通信系统和数字通信系统。拟通信系统和数字通信系统。A. A. 模拟通信系统模拟通信系统a. a. 定义定义 按传送模拟信号而设计的通信系统称为模拟通信系按传送模拟信号而设计的通信系统称为模拟通信系统。统。b. b. 模型模型信源信源调制器调制器信道信道解调器解调器信宿信宿噪声噪声c. c. 信号变换信号变换 发送端的连续消息要变

10、换成原始电信号，接收端收发送端的连续消息要变换成原始电信号，接收端收到的信号要反变换成原连续消息。但其频率低，一般到的信号要反变换成原连续消息。但其频率低，一般不适宜直接传输。不适宜直接传输。 将原始电信号变换成其频带适合信道传输的信号，将原始电信号变换成其频带适合信道传输的信号，并在接收端进行反变换。即调制和解调。并在接收端进行反变换。即调制和解调。 B. B. 数字通信系统数字通信系统a. a. 定义定义 若信息源发出的是模拟信号，经过采样、量化和编码若信息源发出的是模拟信号，经过采样、量化和编码等数字处理后，以数字信号形式传送，这种通信方式叫数等数字处理后，以数字信号形式传送，这种通信方

11、式叫数字通信。字通信。 b. b. 模型模型信信 源源信源编码信源编码信道编码信道编码调制器调制器信信 道道解调器解调器信道译码信道译码信源译码信源译码信信 宿宿噪声噪声发端定时同步发端定时同步收端定时同步收端定时同步 信源和信宿：信源和信宿：信息的产生和接收者。信息的产生和接收者。 编码器和译码器：编码器和译码器：信源编码器实现数模转换，把信源信源编码器实现数模转换，把信源发出的连续信号变换为数字序列；并降低信号的数码率。发出的连续信号变换为数字序列；并降低信号的数码率。信道编码器提高通信系统的可靠性。信道编码器提高通信系统的可靠性。 调制器和解调器：调制器和解调器：将编码后不适合直接在信道

12、中传输将编码后不适合直接在信道中传输的信号进行转换，使其适合在信道中传输，并在接收端的信号进行转换，使其适合在信道中传输，并在接收端进行反变换。进行反变换。 信道和噪声：信道和噪声：信号在信道中传输时，不可避免受到噪信号在信道中传输时，不可避免受到噪声的干扰。声的干扰。 定时同步系统：定时同步系统：产生一系列定时信号，使系统有序地产生一系列定时信号，使系统有序地工作，同步系统保证收发端机之间具有一定的时间关系。工作，同步系统保证收发端机之间具有一定的时间关系。C. C. 数字通信系统与模拟通信系统相比的优缺点数字通信系统与模拟通信系统相比的优缺点a. a. 优点优点 抗干扰能力强抗干扰能力强

13、容易实现高质量的远距离通信容易实现高质量的远距离通信 便于实现综合业务数据网便于实现综合业务数据网 便于加密便于加密 适于集成化、智能化适于集成化、智能化b. b. 缺点缺点 占用频带宽占用频带宽 系统和设备比较复杂系统和设备比较复杂2.3.4 2.3.4 通信网络的基本结构通信网络的基本结构(1) (1) 通信网络的基本结构通信网络的基本结构 多用户通信系统互连的通信体系称为通信网。多用户通信系统互连的通信体系称为通信网。网型网型星型星型复合型复合型环型环型总线型总线型(2) (2) 通信网络的构成要素通信网络的构成要素A. A. 终端设备终端设备a. a. 把待传送的信息与在信道上传送的信

14、号进行相互转换；把待传送的信息与在信道上传送的信号进行相互转换；b. b. 要求有一定的信号处理能力，以使之能与信道匹配；要求有一定的信号处理能力，以使之能与信道匹配；c. c. 产生和识别网内所需的信令信号或规约，以便相互联系产生和识别网内所需的信令信号或规约，以便相互联系和应答。和应答。B. B. 传输链路传输链路 网络节点的连接媒介，信息和信号的传输通路。网络节点的连接媒介，信息和信号的传输通路。C. C. 转接交换设备转接交换设备 完成接入交换节点链路的汇集、转接接续和分配。现代完成接入交换节点链路的汇集、转接接续和分配。现代通信网的核心。通信网的核心。肚松衯宸&愮鐝D)? $?d悡!

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