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通信原理 第1章 绪论 第1章 绪论 1. 1 通信的基本概念 通信的目的：传递消息中所包含的信息。 消息：信息的物理表示形式，例如语音、文字、音乐、符号、数据或活动图片等。 信息：是消息中包含的有效内容。 实现通信的方式和手段： 非电的：如旌旗、消息树、烽火台… 电的：如电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、因特网和计算机通信等。 第1章 绪论 电信发明史 1837年：莫尔斯发明有线电报 1876年：贝尔发明有线电话 1918年：调幅无线电广播、超外差接收机问世 1936年：商业电视广播开播 … … … … … 后面讲述中，“通信”这一术语是指“电通信”，包括光通信，因为光也是一种电磁波。 在电通信系统中，消息的传递是通过电信号来实现的。 1.2 通信系统的组成 1.2.1 通信系统的一般模型 信息源（简称信源）：把各种消息转换成原始电信号，如麦克风。信源可分为模拟信源和数字信源。 发送设备：产生适合于在信道中传输的信号。 信道：信号传输的通道。分为有线信道和无线信道两大类。 （还会对信号带来损耗和干扰） 噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。 第1章 绪论 接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。 受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如扬声器等。 1.2.2 模拟通信系统模型和数字通信系统模型 模拟信号和数字信号 模拟信号：代表消息的信号参量取值连续，例如麦克风输出电压： 数字信号：代表消息的信号参量取值为有限个，例如电报信号、计算机输入输出信号： 通常，按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。 模拟通信系统模型 模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统： 两种变换： 模拟消息 （非电信号）? 原始电信号（基带信号） 基带信号 ? 已调信号（带通/频带信号） 已调信号特征：一是携带有信息；二是适合在信道中传输；三是信号的频谱具有带通形式且中心频率远离零频。 数字通信系统模型 数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统 信源编码与译码目的： 提高信息传输的有效性（对数字信号进行压缩处理，降低数码率） 完成模/数转换 信道编码与译码目的：增强抗干扰能力 加密与解密目的：保证所传信息的安全 数字调制与解调目的：形成适合在信道中传输的带通信号 同步目的：使收发两端的信号在时间上保持步调一致 第1章 绪论 1.2.3 数字通信的特点 优点： 抗干扰能力强，且噪声不积累（利用中继站对信号整形技术） 传输差错可控：（利用信道编码技术） 便于处理、变换、存储 便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 易于集成，使通信设备微型化，重量轻 易于加密处理，且必威体育官网网址性好 缺点： 需要较大的传输带宽（光纤，数字压缩技术） 对同步要求高，因而设备复杂（电子技术、计算机技术的广泛应用及超大规模集成电路出现） 1.3 通信系统分类与通信方式 1.3.1 通信系统的分类 按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统 … … 按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统 调制传输系统又分为多种调制，详见书中表1-1。 按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统 按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统 按工作波段分类：长波通信、中波通信、短波通信 … … 按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用 （P8） 1.3.2 通信方式 单工、半双工和全双工通信 单工通信：消息只能单方向传输的工作方式 如广播遥控 半双工通信：通信双方都能收发消息，但不能同时收 发的工作方式 全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方式 第1章 绪论 并行传输和串行传输 并行传输：将代表信息的数字信号码元序列以成组的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输 优点：节省传输时间，速度快：不需要字符同步措施 缺点：需要 n 条通信线路，成本高 串行传输 ：将数字信号码元序列以串行方式一个码元接一个码元地在一条信道上传输 优点：只需一条通信信道，节省线路铺设费用 缺点：速度慢，需要外加码组或字符同步措施 其他分类方式： 同步通信和异步通信 专线通信和网通信 第1章 绪论 1.4 信息及其度量 信息：是消息中包含的有效内容 如何度量离散消息中所含的信息量? 度量信息量的原则 能度量任何消息，并与消息的种类无关。 度量方法应该与消息的重要程度无关。 消息中所含信息量和消息内容的不确定性有关 【例】 “某客机坠毁”这条消息比“今天下雨”这条消息包含有更多的信息。 上例表明： 消息所表达的事件越不可