通信原理基礎(chǔ)知識(shí)演示

（優(yōu)選）通信原理基礎(chǔ)知識(shí)第一頁，共三十八頁。第一章：數(shù)據(jù)通信概論第一節(jié)：通信系統(tǒng)模型一、通信系統(tǒng)模型

信息源發(fā)信機(jī)輸入數(shù)據(jù)d或信號(hào)d(t)圖1-1通信系統(tǒng)模型傳輸媒質(zhì)發(fā)送信號(hào)s(t)收信機(jī)接收信號(hào)r(t)受信者輸出數(shù)據(jù)d’或信號(hào)d’(t)噪聲源噪聲N(t)第二頁，共三十八頁。二、模擬通信、數(shù)字通信和數(shù)據(jù)通信通信所傳輸消息由多種形式：符號(hào)、文字、數(shù)據(jù)、語音、圖形、圖象等。通信所傳輸消息的類型：連續(xù)、離散。模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、模擬傳輸、數(shù)字傳輸1．模擬通信：是以模擬信號(hào)方式傳送消息的通信方式。基帶模擬通信、調(diào)制模擬通信。模擬通信優(yōu)點(diǎn)：信道利用率高。模擬通信缺點(diǎn)：抗干擾能力弱、保密性差等。第三頁，共三十八頁。信息源調(diào)制器(發(fā)信機(jī))傳輸媒質(zhì)噪聲源受信者解調(diào)器(收信機(jī))圖1-3模擬通信系統(tǒng)模型第四頁，共三十八頁。2．?dāng)?shù)字通信：是以數(shù)字信號(hào)方式傳送消息的通信方式。(圖1-4)信息源信源編碼器信道編碼器調(diào)制器傳輸媒質(zhì)噪聲源解調(diào)器信道譯碼器信源譯碼器受信者第五頁，共三十八頁。數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)：抗干擾性強(qiáng)、保密性好。數(shù)字通信的缺點(diǎn)：信道頻帶比模擬信道寬，信道利用率低。3．?dāng)?shù)據(jù)通信：依據(jù)通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在兩個(gè)功能單元之間傳遞信息。第六頁，共三十八頁。第二節(jié)：數(shù)據(jù)通信研究的內(nèi)容一、傳輸

研究傳輸通路和所適應(yīng)的信號(hào)形式。二、通信接口研究把發(fā)送端的信號(hào)變換為適合傳輸通路的信號(hào)；把接收端的信號(hào)變換為終端設(shè)備可接收的形式。三、通信處理

通訊處理可分為三類

1．編輯：差錯(cuò)控制、格式化處理和編輯

2．轉(zhuǎn)換：速度轉(zhuǎn)換和代碼轉(zhuǎn)換

3．控制：網(wǎng)絡(luò)控制、查詢和路由

第七頁，共三十八頁。第三節(jié)：數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成圖1-5數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)的組成第八頁，共三十八頁。一、終端設(shè)備子系統(tǒng)（數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換）二、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)三、數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)第九頁，共三十八頁。第四節(jié)：數(shù)據(jù)通信網(wǎng)TTHHHH交換節(jié)點(diǎn)圖1-6數(shù)據(jù)通信網(wǎng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)終端計(jì)算機(jī)第十頁，共三十八頁。

一、按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類第十一頁，共三十八頁。1．交換網(wǎng)絡(luò)電路交換：要求輸入線與輸出線建立一條物理通道。空分制電路交換：

二、按傳輸技術(shù)分類123n...圖1-8空分電路交換示意圖1’2’3’n’入出...第十二頁，共三十八頁。

時(shí)分制電路交換：t1t2tn12n入t’1t’2t’n1’2’n’出圖1-9時(shí)分電路交換示意圖輸入控制門輸出控制門公用通信線路第十三頁，共三十八頁。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換交換：把待傳信息存儲(chǔ)起來，等到輸出線路空閑時(shí)再轉(zhuǎn)發(fā)出去。報(bào)文交換：發(fā)送端將發(fā)往收信端的報(bào)文正文，連同地址等輔助信息構(gòu)成完整的報(bào)文，先發(fā)送給本地交換局存儲(chǔ)起來。MMMMN1N2N3N4N5N6HSHD圖1-10報(bào)文交換示意圖

第十四頁，共三十八頁。

分組交換：分組交換又稱包交換。在分組交換系統(tǒng)中，報(bào)文被分割成若干個(gè)定長(zhǎng)的分組，并在每個(gè)分組前都加上報(bào)頭報(bào)尾。報(bào)頭中含有地址和分組號(hào)等，報(bào)尾是該分組的校驗(yàn)碼。這些分組可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)沿不同的路徑并行進(jìn)行傳輸。N1N2N3N4N5N6HSHDMM圖1-11分組交換示意圖

P3P3P3P1P1P1P2P2P2第十五頁，共三十八頁。2．廣播網(wǎng)絡(luò)：沒有設(shè)置用于路徑選擇的中間交換結(jié)點(diǎn)。每個(gè)通信站都設(shè)有一臺(tái)與其它通信站共享同一傳輸媒體進(jìn)行通信的收/發(fā)信機(jī)。任一通信站以廣播式發(fā)送信號(hào)，可被其它所有通信站接收。由于各通信站共享同一傳輸媒體的原故，所以在同一時(shí)刻只許其中的一個(gè)通信站進(jìn)行發(fā)送。

第十六頁，共三十八頁。第十七頁，共三十八頁。第五節(jié)：數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)一、傳輸速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)傳輸信息單元的數(shù)量?？捎袃煞N表示形式二、差錯(cuò)率:誤碼率=接收出現(xiàn)差錯(cuò)的比特?cái)?shù)/傳輸全部的比特?cái)?shù)三、可靠性：=（正常工作時(shí)間/總工作時(shí)間）*100四、適應(yīng)性：第十八頁，共三十八頁。五、使用維護(hù)性：六、經(jīng)濟(jì)性：七、標(biāo)準(zhǔn)化程度：八、通信建立時(shí)間：第十九頁，共三十八頁。第六節(jié)：通信與網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的指定機(jī)構(gòu)一、制定標(biāo)準(zhǔn)的意義：二、制定標(biāo)準(zhǔn)的不利因素：三、制定標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)構(gòu)第二十頁，共三十八頁。第七節(jié)：數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用及發(fā)展前景一、數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用二、數(shù)據(jù)通信的發(fā)展前景

1．遠(yuǎn)程信息業(yè)務(wù)

2．消息處理系統(tǒng)

3．分組無線網(wǎng)PRNET及分組衛(wèi)星網(wǎng)PSNET4．綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN5．利用各種通信網(wǎng)絡(luò)的消息系統(tǒng)

6．應(yīng)用于計(jì)算機(jī)綜合制造（CIM）

第二十一頁，共三十八頁。第二章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)信息、數(shù)據(jù)和信號(hào)一、信息信息：是人們通過施加于數(shù)據(jù)的一些規(guī)定而賦予數(shù)據(jù)的特定含義（ISO定義）。通信就是在信源和信宿之間傳遞信息。信息和消息的關(guān)系：消息中包含信息，消息不等于信息。消息所包含信息的多少，與在收到消息前對(duì)某事件存在的不確定性有關(guān)。第二十二頁，共三十八頁。

信息量的度量：香農(nóng)規(guī)定，一個(gè)消息所荷載信息量I，等于它所表示事件發(fā)生的概率P的倒數(shù)的對(duì)數(shù)。信息量的計(jì)算公式：I=log2(1/P)=-log2(P)信息量的單位：如果對(duì)數(shù)以2為底，單位為比特（B）。如果對(duì)數(shù)以e為底，單位為奈特（nat)。如果對(duì)數(shù)以10為底，單位為哈特萊（Hartley）。事件發(fā)生的概率越高，信息量越少。不可混淆信息量單位與2進(jìn)制的位。第二十三頁，共三十八頁。二、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)：是任何描述物體、概念、情況、形式的事實(shí)、數(shù)字、字母和符號(hào)。數(shù)據(jù)可以在物理介質(zhì)上記錄或傳輸并通過外圍設(shè)備被計(jì)算機(jī)接受，經(jīng)過處理而得到結(jié)果。數(shù)據(jù)是信息的載體，用來表示信息。信息交換就是訪問數(shù)據(jù)及傳輸數(shù)據(jù)。第二十四頁，共三十八頁。三、信號(hào)數(shù)據(jù)是借助信號(hào)來傳輸?shù)模峭ㄐ胖袀鬏數(shù)闹黧w，是數(shù)據(jù)的具體表現(xiàn)形式。第二十五頁，共三十八頁。四、信號(hào)的頻率、頻譜和帶寬1.信號(hào)時(shí)間范疇的概念連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào)信號(hào)是確定的時(shí)間函數(shù)。如果在某一時(shí)間間隔內(nèi)，對(duì)一切的時(shí)間值，除若干不連續(xù)的點(diǎn)外，該函數(shù)都給出確定的函數(shù)值，這種信號(hào)就稱為連續(xù)信號(hào)。離散信號(hào)的時(shí)間函數(shù)只在某些不連續(xù)的瞬間給出函數(shù)值。第二十六頁，共三十八頁。第二十七頁，共三十八頁。隨機(jī)信號(hào)和確定信號(hào)隨機(jī)信號(hào)是指在它出現(xiàn)以前，總有某種程度的不確定性的一種信號(hào)。確定信號(hào)是一種沒有不確定值的信號(hào)。第二十八頁，共三十八頁。周期信號(hào)和非周期信號(hào)如果用時(shí)間函數(shù)表示的信號(hào)s(t)滿足s(t+T)=s(t)則該信號(hào)為周期信號(hào)。T為信號(hào)的周期。如不滿足s(t+T)=s(t)則該信號(hào)為非周期信號(hào)。第二十九頁，共三十八頁。第三十頁，共三十八頁。重要特征：信號(hào)的幅值、頻率、相位。幅值是信號(hào)各個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)值。頻率是周期的倒數(shù)，用赫茲來表示。相位是描述周期信號(hào)在時(shí)間軸上的相對(duì)位置，用弧度表示。第三十一頁，共三十八頁。第三十二頁，共三十八頁。2.信號(hào)的頻率范圍概念信號(hào)也可以看成是頻率的函數(shù)（如圖2-4）。根據(jù)傅氏分析，滿足一定條件的周期函數(shù)g(t),可以用若干正弦和余弦函數(shù)的和表示。若函數(shù)的周期為T，其倒數(shù)稱為函數(shù)的基波頻率，用符號(hào)f1表，則f1=1/T。上式中的an和bn分別為第n次諧波的正弦及余弦函數(shù)的幅值。1/2C為直流分量。這一分解稱為傅氏級(jí)數(shù)。第三十三頁，共三十八頁。第三十四頁，共三十八頁。頻譜：是一個(gè)信號(hào)所含有的頻率范圍。周期信號(hào)頻譜：其頻譜由離散的頻率成分，即基波和諧波構(gòu)成。非周期信號(hào)頻譜：（圖2-5）信號(hào)的頻率范圍為無窮大。根據(jù)信號(hào)能量衰減的程度來確定其頻譜，當(dāng)頻率上升或下降到某一極限頻率而使信號(hào)能量降低為信號(hào)能量最大值一半時(shí)，該頻率就是頻譜的邊界。信號(hào)的帶寬：頻譜的寬度（包含信號(hào)大部分功率的那部分頻譜的寬度）第三十五頁，共三十八頁。第二節(jié)傳輸系統(tǒng)的帶寬對(duì)傳輸性能的影響帶寬是描述信號(hào)的一個(gè)重要參數(shù)，帶寬同時(shí)也是描述傳輸系統(tǒng)的一個(gè)重要參數(shù)，信號(hào)的帶寬是指信號(hào)含有的頻帶寬度，傳輸系統(tǒng)的帶寬是指該系統(tǒng)不失真?zhèn)鬏斝盘?hào)的頻率范圍。如傳輸系統(tǒng)的帶寬超過傳輸信號(hào)的頻帶寬度，在傳輸過程中就不會(huì)引起信號(hào)失真。信號(hào)的數(shù)據(jù)率越高，信號(hào)的帶寬也就越寬。如果信號(hào)的傳輸率為X比特/秒（即Xbps）,傳輸系統(tǒng)的帶寬應(yīng)大于2XHz。第三十六頁，共三十八頁。第三節(jié)衰減、增益和失真衰耗：信號(hào)電能經(jīng)過傳輸系統(tǒng)傳輸后，系統(tǒng)輸出的電功率小于輸入端的電功率。增益：信號(hào)電能經(jīng)過傳輸系統(tǒng)傳輸后，系統(tǒng)輸出的電功率大于輸入端的電功率。通常用分貝來表示衰耗和增益。分貝是兩個(gè)功率電平差別的度量，是無量綱的量。D=10lg(p2/p1)dBD=10lg(p出/p入)dB第三十七頁，共三十八頁。例:如果10mW功率的信號(hào)加到傳輸線上，而在某距離上測(cè)得的功率是5mW則在這