现代通信漫谈第二章概念

1、第二章 通信概念本章要点：通信和通信网的概念数字通信和模拟通信现代通信网的发展趋势通信网的基本结构及分类本课程的结构以及安排一、通信的概念通俗的讲通信就是人们在日常生活中相互之间传递信息的过程。通信是信息在人人，人机器，机器机器之间进行的传递与交换(信息是消息中包含的有意义的内容)。通信是信息或其表示方式(表示媒体)的时空转移。在通信过程中，除了有很小的传输时延外，尚需进行处理、转发，也会发生一定的时延，以及可能缓存、显示或存储再现。此定义不但包括了时间，也包括了空间在内的信息转移。二、通信的分类模拟通信系统、数字通信系统有线通信、无线通信单向传输通信和交互传输通信宽带通信和窄带通信三、通信系

2、统组成通信系统：利用传输信道或通信网，将具有收、发信息功能的终端设备连接(永久或暂时的)起来，这些实施信息传输的设备集合 ，称为通信系统。信道、链路、路由四、通信系统中的两种变换 信息从一地传递到另一地，一般都需经过两种变换：第一种变换是原始信息与电信号之间的变换，第二种变换是电信号与无线电传输信号之间的变换。 第一种变换原始信息与电信号之间的变换：即在发信端，把原始信息变换成电信号，收信端把电信号还原为原始信息。 对这种变换的要求是：信息与电信号之间必须是单一的对应关系。实现这种变换的设备通常是一种换能器，例如把声能或光能变换成电能，或者进行相反的变换。这种设备常称之为“终端设备”，如送受话

3、器、传真机、摄象机等。调制、解调与频谱搬移第二种变换是把电信号转换成适合于信道传输的信号及其相反转换。这里有二个步骤：1）调制与解调：在发端通过“调制（Modulation）” 把原始电信号搬到载波上，而在收端通过“解调(Demodulation)” 去掉载波回复成原始电信号，完成这种作用的器件分别称为调制器(Modulator)与解调器 (Demodulator)。由于通信往往是双向的，调制与解调要在一个设备中完成，这种集调制与解调于一体的简称调制解调器，即我们平时常说的Modem。2）频谱搬移：调制器与解调器一般工作在中频，而适合无线电波传输的频率一般比中频高，这就是要求实行频谱搬移，即在

4、发信时，把中频调制信号搬至高频以利于传输。而在收信端，把高频信号搬回到中频，以利于中频调制信号的解调。例：无线电通信的发射机和接收机框图五、通信系统工作方式六、模拟信号与数字信号模拟信号：又称连续信号。模拟信号是在数值上不可数的，连续的信号。但是在时间上可以离散的。数字信号：又叫做离散信号。数字信号是指在时间上和数值上都离散、数值上可数的信号。七、信号与信道的特征我们知道，任何运输系统都有两个基本部分，一是被运输的货物，一是运输货物的交通工具。通信系统也相当于一种运输系统，它所运输的货物则是“信号”，而运输信号的交通工具就是由发信机、收信机及传输媒质组成的“信道”。 一般货物(不管是什么货物)

5、由体积与重量作为其主要特征，交通工具(不管是哪一种)则相应有载重量及容积作为主要特征.那么“信号”有什么特征呢?“信道”又有什么特征呢？模拟信号的特征 任何模拟信号，大致都可用两个主要特征来描述，一个叫“频谱”，一个叫“动态范围”。 “频谱”反映信号随时间变化的速度，而动态范围则反映信号强度变化的范围(即最大信号与最小信号之比)。 例如电话信号，它的频谱通常限制在300-3400赫范围内，而动态范围一般在40分贝左右。又如625行普通黑白电视信号，它的频谱大致在0一5兆赫范围，其动态范围，如以黑色电平与白色电平的峰值之比来考虑，大致为18分贝数字信号的特征 任何数字信号，亦可用二个主要特征来表

6、示：一个叫“元制”，一个叫“速度”。 所谓“元制”就是指数字信号有几种元素，或者说有几种“数值”。大家熟悉的普通电报信号，只有二种元素，即“1”与“0”，这就叫“二元制”。信息速度：它是指每秒钟有多少比特，它的单位是“比特/秒”（bits/s) ；信号速度：它是指每秒钟有多少个数字信号，它的单位叫“波特”(baud) ； 信道的频率特性一定要比信号的频谱宽，并且尽可能平坦，才能使输出信号频谱不失真。信道的振幅特性线性范围要大于信号的动态范围，才能使输出信号幅度不失真。 一般情况下，信道传输特性不会一成不变的，但从实用的理论及工程角度看，对于那种传输特性变化很小或很缓慢的信道，可以近似把它们看成

7、是不随时间而变的，这种信道叫“恒参信道”； 相应地对于传输特性随时间变化较大或变化较快的信道，就叫做“变参信道”。 典型的恒参信道有电缆与光缆信道、人造卫星转发信道；而短波电离层反射信道及超短波、微波对流层散射信道则是变参信道。视距微波接力信道是介于恒参与变参之间的一种信道。“恒参信道”与 “变参信道”模拟信道的特征 频率(相位)传输特性”、“振幅传输特性” 与“信号噪声比” 相对模拟信号的“频谱”及“动态范围”这两个特征，模拟信道有“频率(相位)传输特性”及“振幅传输特性”这两个特征；此外，信号经过信道后不可避免地要混入来自各种干扰源的噪声，噪声功率的大小对信号传输质量有直接影响。所以模拟信

8、道还有一个特征叫“信号噪声比”。 数字信道的特征 数字信道传送的信号是有限的数字元素，与数字信号的两个特征一样，数字信道亦有两个特征，一个是“元制”，另一个是“速度”。此外，由于传输过程中噪声与干扰的混入是不可避免的，所以数字信道还有第三个特征叫做“差错率” 。 “差错率”是指数字信号通过数字信道后发生差错的概率。在二元制情况下，就是指把“1”错成“0”或把“0”错成“1”的可能性。对于差错随时间分布比较均匀的数字信道，称为“随机信道”；而对于差错平时几乎没有，而一旦出现时则“成群”的那种信道，称为“突发信道”。模拟通信系统首先将发送端的连续消息变成原始电信号(完成第一次变换)，接着，将原始电

9、信号变换成其频带适合信道传输的信号，得到已调信号(完成第二次变换)，在接收端进行两次反变换，最终得到发端发送的连续消息。传输连续的模拟信号占用带宽少4KHz抗干扰能力较弱不适与远距离传输系统和设备庞大，不利于集成化数字通信系统信源发出的模拟信号，经抽样、量化和编码等数字化处理后，以数字信号形式传送，此种通信方式称为数字通信。传输离散的数字信号抗干扰能力强实现远距离高质量传输实现综合业务数字化易于加密，安全性强通信设备集成化占用带宽较大数字信号的产生数字话音信号的产生抽样量化编码模拟信号数字信号0100110tv00011110消息是怎样转化成数字的？ 连续的消息： 第一步：“取样”， 第二步：

10、“量化”， 第三步：“编码” 离散的消息： 直接“编码”八、通信系统主要质量指标有效性（传输速度）：就是在一定的时间内，传输的信号的路数。传输的信号越多，速度越快。可靠性（通信的质量）：信噪比或误码率 两者往往是矛盾的，速度的增加，意味着要同时传输的信号增多，质量就下降。 一个理想的通信系统是两者的折中。模拟通信系统的质量速度：是信道的带宽与信号的带宽的比。信道的带宽往往是一定的，各个信号带宽是不一样的，信号带宽越小，可同时传输信号越多。质量：是通信系统输出的信噪比决定的。信噪比越高，质量越好。电话通信要求输出信噪比40dB以上，而电视节目的输出信噪比要达到60dB。数字通信系统的质量速度：对

11、于信道带宽一定的情况下，传输的码元、信息速率来表示。码元速率越高，表示信号的带宽越大，因此可同时传送的信号越少。质量：传送数字信号的误码率，一般传送语音信号，要求达到10-3;视频信号要求达到10-6.传输速率越快，信号带宽越大，但是在时间上持续时间越短，信号能量越小，因此误码率越高。九、通信网概念采用电信号作为传输信息的载体，实现信息传输的网络。将通信终端、转接点和通信链路有机的结合起来 ，实现两个以上通信终端之间信号传输的通信体系，包括：终端设备、传输设备、交换设备和网络技术的综合系统，旨在向用户提供各种通信服务。点对点，点对多点，多点之间通信构成通信网。9.1、通信网的设备组成终端设备传

12、输设备复用设备交换设备传输链路1、终端设备 2、配线架3、整流器4、通信电源设备5、传输设备 双绞线传输设备6、交换设备9.2、通信网的功能基本的接续路径功能信息装拆功能 路由选择功能 差错控制功能 流量控制功能 网络管理功能 9.3、通信网络分类按业务种类分：电话网、电报网、传真网、广播电视网、数据网 按所传输的信号形式分：模拟网、数字网 按服务范围分：本地网、长途网、国际网 按运营方式分：公用电话网、专用电话网 按组网方式分：移动通信网、卫星通信网、光纤通信网等 按交换方式分：电路交换网、分组交换网等9.4、常见的通信网电话网(PSTN)数据网(DDN)Internet网移动通信网 数字数

13、据网（ DDN）DDN（Digital Data Network，数字数据网，即平时所说的专线上网方式）就是适合这些业务发展的一种传输网络。它是将数万、数十万条以光缆为主体的数字电路，通过数字电路管理设备，构成一个传输速率高、质量好，网络延时小，全透明、高流量的数据传输基础网络。 移动通信系统的发展年代（20世纪）典型移动工具或系统调制方式或工作方式使用频段2030警车无线电调度电话 AM调幅 2MHz 4050 人工接续的移动电话 FM调频单工 150MHz及450MHz 60 自动拨号移动电话 全双工 150MHz及450MHz 7080 AMPS、TACS在美国、英国投入使用。全自动拨号 全双工，越区转换，自动漫游 800/900MHz 90 GSM，窄带CDMA（IS-95A），卫星移动通信 GSM（900/1800MHz）；IS-95