文档介绍：通信的概念及系统模型
通信系统的分类及通信方式
信息的度量及香农公式
通信系统的主要性能指标
通信的发展过程
本章小结
习题
第1章绪论
通信的概念及系统模型
通信的概念
从广义上讲,通信就是将消息从一个地方传递到另一个地方。实现通信的方式很多,古代的烽火台、鸣金击鼓,现在的信函、电报、电话、传真、电视等,均属于通信的范畴。邮政通信和电通信的主要区别在于邮政通信传递的是实物信息,而电通信传递的是电信号。随着现代科学技术的发展, 人们对传送消息的要求越来越高,在各种各样的通信方式中,电通信的使用越来越广泛。这是因为,电通信能使消息在几乎任意的通信距离上实现迅速而可靠的传送。通信原理课程研究的就是电通信。
实现消息传递所需的一切设备、传输媒质和通信协议的总和称为通信系统。从现代通信系统的构成来看,一个通信系统的技术设备可能非常多,拥有成千上万的用户终端,而且在系统内部的不同环节,其传输媒质和信号传输方式也可能有所不同。。其中,移动用户与基站之间是无线传输方式; 基站与移动电话交换局之间,以及移动电话交换局与移动电话交换局之间的传输媒质可能是光纤或电缆; 长途交换网之间的传输信道可以是光纤信道、卫星信道和微波接力信道。
公共电话系统和移动电话系统结构简图
不论一个通信系统有多么复杂,从两个用户之间的一次通信过程来看,都可以看成一个点到点之间的通信系统。因此,点与点之间建立的通信系统是通信的最基本形式,也是研究其它较复杂系统的基础。
作为一门科学、一种技术,现代通信所研究的主要问题就是如何大量、快速、准确、广泛、方便、经济、安全地传递信息,“通信原理”就是介绍支撑各种通信系统的基本概念、基本原理、基本技术以及数学模型的一门学科。
通信系统的基本模型
,包括信源、发送设备、信道、接收设备、信宿和噪声源6个部分,是一般通信系统的高度概括。下面简单说明其中各部分的作用。
信源即原始电信号的来源,其主要作用是将消息转换成相应的电信号。常见的信源设备有:电话机、摄像机、计算机等。这种直接由消息转换得到的电信号通常称做基带信号,也叫原始信号。它们有一个很重要的特点,就是信号的主要功率或能量大多集中在低频段,也就是说基带信号的频率比较低,如话音基带信号的频率范围一般在300~3400 Hz之间,电视图像信号的频率在0~6 MHz范围之内。由计算机等设备转换所得的原始数据信号的频率范围与码元传输速率有关,其最低频率也是非常低的。
通信系统的基本模型
发送设备对信源所产生的原始电信号进行各种加工处理和变换,使它适合在信道中传输。不同通信系统中,发送设备对信源输出信号的处理方式不同,所以发送设备所包含的部件也不同。如在无线通信系统中,发送设备需要由调制器、振荡器、放大器、滤波器等部件组成。而在数字基带传输系统中,发送设备则由码型变换器和波形变换器组成。但不管进行什么样的处理,目的只有一个:使信源输出的信号适合在信道上传输。
信道就是发送设备和接收设备之间用于传输信号的传输媒质。目前常用的信道有双绞线、电缆、光纤等有线信道,以及短波电离层反射信道、超短波无线电中继信道、卫星中继信道等无线信道。
信号在信道中传输时,不可避免地会混入噪声。此外,通信系统的其它各部件也会产生噪声。。这样表示并不影响通信过程中主要问题的研究,而且可以给分析问题带来许多方便。
由于经信道传送到接收端的信号是除有用信号外叠加有噪声的混合信号,因此接收设备的主要作用是从接收到的混合信号中,最大限度的提取有用信号,抑制噪声,以便恢复出原始信号。
信宿即原始信号的最终接收者。它的作用是把接收设备恢复出来的原始电信号转换成相应的消息,如通过扬声器将话音信号转换成声音;通过荧光屏将电视信号转换成电视图像等。信宿可以是人,也可以是包括计算机在内的各种终端设备。
,反映了通信系统的共性,通常把它称为通信系统的基本模型。在今后的学习中,根据所要研究的对象和所关心的问题的不同,还会得出比较具体的其它形式的通信系统模型。对通信系统原理的研究,通常就是以通信系统的模型为基础而展开的。