通信原理基礎(chǔ)

1、通信原理基礎(chǔ)1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)信機輸入數(shù)據(jù)d或信號d(t)圖 1-1 通信系統(tǒng)模型傳輸媒質(zhì)發(fā)送信號s(t)收信機接收信號r(t)受信者輸出數(shù)據(jù)d或信號d(t)噪聲源噪聲N(t)2二、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、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、數(shù)字信號、模擬傳輸、數(shù)字傳輸1模擬通信：是以模擬信號方式傳送消息的通信方式?；鶐M通信、調(diào)制模擬通信。模擬通信優(yōu)點：信道利用率高。模擬通信缺點：抗干擾能力弱、保密性差等。3信息源調(diào)制器(發(fā)信機)傳輸媒質(zhì)噪聲源受信者解調(diào)器(收信機)圖

2、 1-3 模擬通信系統(tǒng)模型42數(shù)字通信：是以數(shù)字信號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5數(shù)字通信的優(yōu)點：抗干擾性強、保密性好。數(shù)字通信的缺點：信道頻帶比模擬信道寬，信道利用率低。3數(shù)據(jù)通信：依據(jù)通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在兩個功能單元之間傳遞信息。6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)的信號形式。二、通信接口 研究把發(fā)送端的信號變換為適合傳輸通路的信號；把接收端的信號變換為終端設(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：

3、網(wǎng)絡(luò)控制、查詢和路由7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8一、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)9第四節(jié)：數(shù)據(jù)通信網(wǎng)TTHHHH交換節(jié)點圖 1-6 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)終端計算機10 一、按網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)分類11 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123n入出.12 時分制電路交換：t1t2tn12n入t1t2tn12n出圖 1-9 時分電路交換示意圖輸入控制門輸出控制門公用通信線路13存儲轉(zhuǎn)換交換：把待傳信息存儲起來，等到輸出線路空閑時再轉(zhuǎn)發(fā)出

4、去。 報文交換：發(fā)送端將發(fā)往收信端的報文正文，連同地址等輔助信息構(gòu)成完整的報文，先發(fā)送給本地交換局存儲起來。MMMMN1N2N3N4N5N6HSHD圖 1-10 報文交換示意圖 14 分組交換：分組交換又稱包交換。在分組交換系統(tǒng)中，報文被分割成若干個定長的分組，并在每個分組前都加上報頭報尾。報頭中含有地址和分組號等，報尾是該分組的校驗碼。這些分組可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)沿不同的路徑并行進行傳輸。N1N2N3N4N5N6HSHDMM圖 1-11 分組交換示意圖 P3P3P3P1P1P1P2P2P215 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。每個通信站都設(shè)有一臺與其它通信站共享同一傳輸媒體進行通信的

5、收/發(fā)信機。任一通信站以廣播式發(fā)送信號，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，所以在同一時刻只許其中的一個通信站進行發(fā)送。16第五節(jié)：數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標一、傳輸速率：單位時間內(nèi)傳輸信息單元的數(shù)量?？捎袃煞N表示形式二、差錯率: 誤碼率=接收出現(xiàn)差錯的比特數(shù)/傳輸全部的比特數(shù)三、可靠性：=（正常工作時間/總工作時間）*100四、適應(yīng)性：17五、使用維護性：六、經(jīng)濟性：七、標準化程度：八、通信建立時間：18第六節(jié)：通信與網(wǎng)絡(luò)標準的指定機構(gòu)一、制定標準的意義：二、制定標準的不利因素：三、制定標準的機構(gòu)19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

6、 1遠程信息業(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)PSNET 4綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN 5利用各種通信網(wǎng)絡(luò)的消息系統(tǒng) 6應(yīng)用于計算機綜合制造（CIM）20第二章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識第一節(jié) 信息、數(shù)據(jù)和信號一、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，與在收到消息前對某事件存在的不確定性有關(guān)。21信息量的度量：香農(nóng)規(guī)定，一個消息所荷載信息量I，等于它所表示事件發(fā)生的概率P的倒數(shù)的對數(shù)。信息量的計算公式：I=log2(1/P)= -log2(P

7、)信息量的單位：如果對數(shù)以2為底，單位為比特（B）。如果對數(shù)以e為底，單位為奈特（nat)。如果對數(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進制的位。22二、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)：是任何描述物體、概念、情況、形式的事實、數(shù)字、字母和符號。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)備被計算機接受，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)。23三、信號數(shù)據(jù)是借助信號來傳輸?shù)?，是通信中傳輸?shù)闹黧w，是數(shù)據(jù)的具體表現(xiàn)形式。24四、信號的頻率、頻譜和帶寬1.信號時間范疇的概念連續(xù)信號和離散信號信號是確定的時間函數(shù)。如果

8、在某一時間間隔內(nèi)，對一切的時間值，除若干不連續(xù)的點外，該函數(shù)都給出確定的函數(shù)值，這種信號就稱為連續(xù)信號。離散信號的時間函數(shù)只在某些不連續(xù)的瞬間給出函數(shù)值。25隨機信號和確定信號隨機信號是指在它出現(xiàn)以前，總有某種程度的不確定性的一種信號。確定信號是一種沒有不確定值的信號。26周期信號和非周期信號如果用時間函數(shù)表示的信號s(t)滿足s(t+T)=s(t)則該信號為周期信號。T 為信號的周期。如不滿足s(t+T)=s(t)則該信號為非周期信號。27重要特征：信號的幅值、頻率、相位。幅值是信號各個時刻的瞬時值。頻率是周期的倒數(shù)，用赫茲來表示。相位是描述周期信號在時間軸上的相對位置，用弧度表示。282.

9、信號的頻率范圍概念信號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數(shù)。29頻譜：是一個信號所含有的頻率范圍。周期信號頻譜：其頻譜由離散的頻率成分，即基波和諧波構(gòu)成。非周期信號頻譜：（圖2-5）信號的頻率范圍為無窮大。根據(jù)信號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能量降低為信號能量最大值一半時，該頻率就是頻譜的邊界。信號的帶寬：

10、頻譜的寬度（包含信號大部分功率的那部分頻譜的寬度）30第二節(jié) 傳輸系統(tǒng)的帶寬對傳輸性能的影響帶寬是描述信號的一個重要參數(shù)，帶寬同時也是描述傳輸系統(tǒng)的一個重要參數(shù)，信號的帶寬是指信號含有的頻帶寬度，傳輸系統(tǒng)的帶寬是指該系統(tǒng)不失真?zhèn)鬏斝盘柕念l率范圍。如傳輸系統(tǒng)的帶寬超過傳輸信號的頻帶寬度，在傳輸過程中就不會引起信號失真。信號的數(shù)據(jù)率越高，信號的帶寬也就越寬。如果信號的傳輸率為X比特/秒（即X bps）,傳輸系統(tǒng)的帶寬應(yīng)大于2XHz。31第三節(jié) 衰減、增益和失真衰耗：信號電能經(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。分貝是兩個功率電平差別的度量，是無量綱的量。D=10lg(p2/p1) dB D=10lg(p出/p入) dB32例:如果10mW功率的信號加到傳輸線上，而在某距離上測得的功率是5mW則在這段線路上的衰減為Loss=10lg(5/10)=10(-0.3)=-3 dB分貝有時也用來度量電壓或電流的差別因為有P=V2/R 或 P=I2R則有D=10l