現(xiàn)代通信技術(shù)基本知識(shí)

1、2.3 2.3 現(xiàn)代通信技術(shù)基本知識(shí)現(xiàn)代通信技術(shù)基本知識(shí)通信的通信的目的目的 把含有信息的消息從一地傳到另一地。把含有信息的消息從一地傳到另一地。 電信號(hào)傳遞信息準(zhǔn)確而快速，不受時(shí)間、地點(diǎn)、距電信號(hào)傳遞信息準(zhǔn)確而快速，不受時(shí)間、地點(diǎn)、距離的限制。所以，電信號(hào)來傳遞消息是最好的。離的限制。所以，電信號(hào)來傳遞消息是最好的。2.3.1 2.3.1 信號(hào)、信道與容量信號(hào)、信道與容量 2.3.2 2.3.2 帶寬與傳輸速率帶寬與傳輸速率2.3.3 2.3.3 通信系統(tǒng)模型通信系統(tǒng)模型2.3.4 2.3.4 通信網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)2.3.1. 2.3.1. 信號(hào)、信道與容量信號(hào)、信道與容量(

2、1) (1) 信號(hào)信號(hào)A. A. 定義定義 信號(hào)信號(hào)是運(yùn)載與傳遞信息的載體與工具。廣義地說，是運(yùn)載與傳遞信息的載體與工具。廣義地說，信號(hào)是隨時(shí)間變化的某種物理量。信號(hào)是隨時(shí)間變化的某種物理量。 一般將語言、文字、圖像或數(shù)據(jù)通稱為一般將語言、文字、圖像或數(shù)據(jù)通稱為消息消息。B. B. 特性特性 時(shí)間特性、頻率特性時(shí)間特性、頻率特性 C. C. 分類分類a. a. 連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào)連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào) b. b. 確定信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)確定信號(hào)和隨機(jī)信號(hào) c. c. 周期信號(hào)與非周期信號(hào)周期信號(hào)與非周期信號(hào) (2)(2)信道信道 信道信道是信號(hào)的傳輸媒質(zhì)。是信號(hào)的傳輸媒質(zhì)。廣義信道廣義信道狹義信道狹義

3、信道有線信道：有線信道：明線、對(duì)稱電纜、明線、對(duì)稱電纜、同軸電纜、光纖同軸電纜、光纖無線信道：無線信道：地波傳播、短波電離層地波傳播、短波電離層反射、超短波、微波視反射、超短波、微波視距中繼、人造衛(wèi)星中繼、距中繼、人造衛(wèi)星中繼、各種散射信道各種散射信道變換裝置：變換裝置：發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備、饋線、發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備、饋線、天線、調(diào)制器、解調(diào)器天線、調(diào)制器、解調(diào)器(3) (3) 信道容量信道容量A. A. 定義定義 單位時(shí)間內(nèi)該信道所能傳輸?shù)淖畲笮畔⒘繂挝粫r(shí)間內(nèi)該信道所能傳輸?shù)淖畲笮畔⒘? (比特?cái)?shù)比特?cái)?shù)) )。B. B. 數(shù)字信道容量數(shù)字信道容量 等概、對(duì)稱、二元信道容量：等概、對(duì)稱、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信道帶寬；信道帶寬； P Pe e差錯(cuò)率。差錯(cuò)率。C. C. 模擬信道容量模擬信道容量 在無噪聲干擾的條件下，模擬信道的容量是無在無噪聲干擾的條件下，模擬信道的容量是無窮大。理論分析證明，在高斯白噪聲干擾下模擬信窮大。理論分析證明，在高斯白噪聲干擾下模擬信道容量：道容量：)1 (log2NPBC其中：其中：C C信道容量；信道容量； B B信道帶寬；信道帶寬； P P模擬信號(hào)功率；模擬信號(hào)功率； N N白噪聲功率。白噪聲功率。香農(nóng)香農(nóng)哈特萊哈特萊( (ShannonShannonHartl

5、ey)Hartley)公式公式: :2.3.2 2.3.2 帶寬與傳輸速率帶寬與傳輸速率(1) (1) 帶寬帶寬 信道的帶寬信道的帶寬：指信道所能通過信號(hào)的最高頻率與最：指信道所能通過信號(hào)的最高頻率與最低頻率之差，是一個(gè)頻率范圍，單位為赫茲低頻率之差，是一個(gè)頻率范圍，單位為赫茲( (Hz)Hz)。 帶寬與導(dǎo)線質(zhì)量、長度、傳輸方法有關(guān)，是衡量線帶寬與導(dǎo)線質(zhì)量、長度、傳輸方法有關(guān)，是衡量線纜纜傳輸能力傳輸能力的客觀指標(biāo)。的客觀指標(biāo)。 帶寬決定了發(fā)送信息的帶寬決定了發(fā)送信息的能力能力，而不是指發(fā)送信息的，而不是指發(fā)送信息的速度有多快。一般來說，信道帶寬越大，傳送數(shù)據(jù)的速速度有多快。一般來說，信道帶寬

6、越大，傳送數(shù)據(jù)的速度就越快。度就越快。 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的編碼方式編碼方式建立了帶寬與傳輸速率之間建立了帶寬與傳輸速率之間的聯(lián)系，如的聯(lián)系，如10Mbps10Mbps以太網(wǎng)只用到了以太網(wǎng)只用到了7MHz7MHz的傳輸量；的傳輸量； 100Mbps100Mbps以太網(wǎng)只用到了以太網(wǎng)只用到了31.25MHz31.25MHz的傳輸量。的傳輸量。（2 2） 傳輸速率傳輸速率A. A. 碼元傳輸速率碼元傳輸速率 單位時(shí)間內(nèi)通過系統(tǒng)所傳送的碼元單位時(shí)間內(nèi)通過系統(tǒng)所傳送的碼元( (脈沖脈沖) )數(shù)，單位數(shù)，單位為為“波特波特”(Baud)(Baud)，又稱為傳碼率、波特率，記為，又稱為傳碼率、波特率，

7、記為: :R RB B。B. B. 信息傳輸速率信息傳輸速率 單位時(shí)間內(nèi)通過系統(tǒng)所傳送的信息量，單位為單位時(shí)間內(nèi)通過系統(tǒng)所傳送的信息量，單位為“比比特特/ /秒秒”(bit/s(bit/s或或bps)bps)，又稱為傳信率、比特率，記為：，又稱為傳信率、比特率，記為：R Rb b。C. C. 消息傳輸速率消息傳輸速率 單位時(shí)間內(nèi)通過系統(tǒng)所傳送的從信源發(fā)出的消息量，單位時(shí)間內(nèi)通過系統(tǒng)所傳送的從信源發(fā)出的消息量，單位為單位為“比特比特/ /秒秒”(bit/s)(bit/s)，又稱為消息率，記為：，又稱為消息率，記為：R Rm m。D. D. 相互關(guān)系相互關(guān)系a. a. 消息傳輸速率與信息傳輸速率的

8、關(guān)系消息傳輸速率與信息傳輸速率的關(guān)系 R Rm m=R=Rb b ( (消息傳輸效率消息傳輸效率1) 1) b. b. 碼元傳輸速率與信息傳輸速率的關(guān)系碼元傳輸速率與信息傳輸速率的關(guān)系 對(duì)于對(duì)于M(M2 )M(M2 )進(jìn)制數(shù)字傳輸系統(tǒng)，有進(jìn)制數(shù)字傳輸系統(tǒng)，有 R Rb b=R=RB Bloglog2 2M M c. c. 當(dāng)當(dāng)M=2M=2時(shí)，時(shí)， R Rm m 、 R Rb b 、R RB B三者在數(shù)值上是相等的。三者在數(shù)值上是相等的。2.3.3 2.3.3 通信系統(tǒng)模型通信系統(tǒng)模型(1) (1) 定義定義 消息的傳遞是利用通信系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。消息的傳遞是利用通信系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。A. A. 通信：

9、信息表達(dá)方式的時(shí)空轉(zhuǎn)移。通信：信息表達(dá)方式的時(shí)空轉(zhuǎn)移。B. B. 通信系統(tǒng)：完成通信過程的全部設(shè)備和傳輸介質(zhì)。通信系統(tǒng)：完成通信過程的全部設(shè)備和傳輸介質(zhì)。(2) (2) 分類分類 按照信道中傳輸?shù)男盘?hào)類型，通信系統(tǒng)可以分為模按照信道中傳輸?shù)男盘?hào)類型，通信系統(tǒng)可以分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。A. A. 模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)a. a. 定義定義 按傳送模擬信號(hào)而設(shè)計(jì)的通信系統(tǒng)稱為模擬通信系按傳送模擬信號(hào)而設(shè)計(jì)的通信系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng)。統(tǒng)。b. b. 模型模型信源信源調(diào)制器調(diào)制器信道信道解調(diào)器解調(diào)器信宿信宿噪聲噪聲c. c. 信號(hào)變換信號(hào)變換 發(fā)送端的連續(xù)消息要變

10、換成原始電信號(hào)，接收端收發(fā)送端的連續(xù)消息要變換成原始電信號(hào)，接收端收到的信號(hào)要反變換成原連續(xù)消息。但其頻率低，一般到的信號(hào)要反變換成原連續(xù)消息。但其頻率低，一般不適宜直接傳輸。不適宜直接傳輸。 將原始電信號(hào)變換成其頻帶適合信道傳輸?shù)男盘?hào)，將原始電信號(hào)變換成其頻帶適合信道傳輸?shù)男盘?hào)，并在接收端進(jìn)行反變換。即調(diào)制和解調(diào)。并在接收端進(jìn)行反變換。即調(diào)制和解調(diào)。 B. B. 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)a. a. 定義定義 若信息源發(fā)出的是模擬信號(hào)，經(jīng)過采樣、量化和編碼若信息源發(fā)出的是模擬信號(hào)，經(jīng)過采樣、量化和編碼等數(shù)字處理后，以數(shù)字信號(hào)形式傳送，這種通信方式叫數(shù)等數(shù)字處理后，以數(shù)字信號(hào)形式傳送，這種通信方

11、式叫數(shù)字通信。字通信。 b. b. 模型模型信信 源源信源編碼信源編碼信道編碼信道編碼調(diào)制器調(diào)制器信信 道道解調(diào)器解調(diào)器信道譯碼信道譯碼信源譯碼信源譯碼信信 宿宿噪聲噪聲發(fā)端定時(shí)同步發(fā)端定時(shí)同步收端定時(shí)同步收端定時(shí)同步 信源和信宿：信源和信宿：信息的產(chǎn)生和接收者。信息的產(chǎn)生和接收者。 編碼器和譯碼器：編碼器和譯碼器：信源編碼器實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換，把信源信源編碼器實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換，把信源發(fā)出的連續(xù)信號(hào)變換為數(shù)字序列；并降低信號(hào)的數(shù)碼率。發(fā)出的連續(xù)信號(hào)變換為數(shù)字序列；并降低信號(hào)的數(shù)碼率。信道編碼器提高通信系統(tǒng)的可靠性。信道編碼器提高通信系統(tǒng)的可靠性。 調(diào)制器和解調(diào)器：調(diào)制器和解調(diào)器：將編碼后不適合直接在信道

12、中傳輸將編碼后不適合直接在信道中傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其適合在信道中傳輸，并在接收端的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其適合在信道中傳輸，并在接收端進(jìn)行反變換。進(jìn)行反變換。 信道和噪聲：信道和噪聲：信號(hào)在信道中傳輸時(shí)，不可避免受到噪信號(hào)在信道中傳輸時(shí)，不可避免受到噪聲的干擾。聲的干擾。 定時(shí)同步系統(tǒng)：定時(shí)同步系統(tǒng)：產(chǎn)生一系列定時(shí)信號(hào)，使系統(tǒng)有序地產(chǎn)生一系列定時(shí)信號(hào)，使系統(tǒng)有序地工作，同步系統(tǒng)保證收發(fā)端機(jī)之間具有一定的時(shí)間關(guān)系。工作，同步系統(tǒng)保證收發(fā)端機(jī)之間具有一定的時(shí)間關(guān)系。C. C. 數(shù)字通信系統(tǒng)與模擬通信系統(tǒng)相比的優(yōu)缺點(diǎn)數(shù)字通信系統(tǒng)與模擬通信系統(tǒng)相比的優(yōu)缺點(diǎn)a. a. 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng)

13、容易實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的遠(yuǎn)距離通信容易實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的遠(yuǎn)距離通信 便于實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)便于實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng) 便于加密便于加密 適于集成化、智能化適于集成化、智能化b. b. 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 占用頻帶寬占用頻帶寬 系統(tǒng)和設(shè)備比較復(fù)雜系統(tǒng)和設(shè)備比較復(fù)雜2.3.4 2.3.4 通信網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)(1) (1) 通信網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu) 多用戶通信系統(tǒng)互連的通信體系稱為通信網(wǎng)。多用戶通信系統(tǒng)互連的通信體系稱為通信網(wǎng)。網(wǎng)型網(wǎng)型星型星型復(fù)合型復(fù)合型環(huán)型環(huán)型總線型總線型(2) (2) 通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成要素通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成要素A. A. 終端設(shè)備終端設(shè)備a. a. 把待傳送的信息與在信道上傳送的信

14、號(hào)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換；把待傳送的信息與在信道上傳送的信號(hào)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換；b. b. 要求有一定的信號(hào)處理能力，以使之能與信道匹配；要求有一定的信號(hào)處理能力，以使之能與信道匹配；c. c. 產(chǎn)生和識(shí)別網(wǎng)內(nèi)所需的信令信號(hào)或規(guī)約，以便相互聯(lián)系產(chǎn)生和識(shí)別網(wǎng)內(nèi)所需的信令信號(hào)或規(guī)約，以便相互聯(lián)系和應(yīng)答。和應(yīng)答。B. B. 傳輸鏈路傳輸鏈路 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的連接媒介，信息和信號(hào)的傳輸通路。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的連接媒介，信息和信號(hào)的傳輸通路。C. C. 轉(zhuǎn)接交換設(shè)備轉(zhuǎn)接交換設(shè)備 完成接入交換節(jié)點(diǎn)鏈路的匯集、轉(zhuǎn)接接續(xù)和分配?，F(xiàn)代完成接入交換節(jié)點(diǎn)鏈路的匯集、轉(zhuǎn)接接續(xù)和分配?，F(xiàn)代通信網(wǎng)的核心。通信網(wǎng)的核心。肚松衯宸&愮鐝D)? $?d悡!

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