通信原理基础知识全解析

通信原理基础知识全解析

引用

CSDN

1.

https://m.blog.csdn.net/m0_50111463/article/details/132173732

通信原理是现代信息技术的基础，涵盖了从基本概念到系统模型的广泛知识体系。本文将带你深入了解通信的基本概念、系统模型、模拟和数字通信的区别、通信方式以及性能指标等核心内容。

1. 通信的基本概念

• 消息：信息的物理形式载体，通信系统传输的对象。可分为连续消息（状态连续变化或不可数）和离散消息（可数的有限个数）。
• 信息：消息的有效内容，信息是消息的内涵。
• 信号：信息的传输载体，将各种消息通过线路传输，将消息转变成电信号（把消息载荷在电信号的某个参量上，比如：正弦波的幅度、相位、频率等）。可分为模拟信号和数字信号。
• 模拟信号：载荷消息的信号参量取值是连续的、不可数的、无穷多的。
• 数字信号：载荷消息的信号参量只有有限个取值。

2. 通信系统的一般模型

• 信息源：把各种消息转化成原始电信号。包括模拟信息源（输出连续模拟信号）和数字信息源（输出离散数字信号）。
• 发送设备：产生适合于在信道中传输的信号，使发送信号的特性和信道特性相匹配，具有抗信道干扰的能力，并且有足够的功率以满足远距离传输的需要。
• 信道：一种物理媒质，将来自发送设备的信号传送到接收设备。
• 接收设备：将信号放大和反变换（比如译码、解调），从受损的接收信号中正确恢复出原始电信号。
• 信宿：传送消息的目的地，把原始电信号还原成相应的信息。

3. 模拟通信系统模型

模拟通信系统利用模拟信号来传递信息。其主要变换过程包括：

• 模拟信源将连续消息变换成原始电信号（基带信号）；信宿将原始电信号变换成连续消息。
• 调制器将基带信号变换成适合在信道传输的信号（已调信号）；解调器将信道传输的信号变换成基带信号。

4. 数字通信系统模型

数字通信系统模型主要包括以下几个环节：

• 信源编码：通过压缩编码技术降低码元速率，完成模/数转换。
• 信源译码：信源编码的逆过程。
• 信道编码：进行差错控制，加入保护成分。
• 信道译码：解码并纠正错误。
• 加密与解密：在保密通信中使用。
• 数字调制与解调：将数字基带信号搬移到高频处，形成带通信号。
• 同步：保持收发两端的信号时间一致性。

5. 数字通信的特点

• 优点：

  1. 抗干扰能力强，且噪声不积累
  2. 传输差错可控
  3. 便于对数字信息进行处理、变换、存储
  4. 易于集成，使通信设备微型化
  5. 易于加密处理，且保密性好

• 缺点：可能需要较大的传输带宽。

6. 通信系统分类

• 按调制方式分类：基带传输系统和带通传输系统
• 按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统
• 按传输媒质分类：有线通信系统和无线通信系统
• 按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用

7. 通信方式

• 单工通信：消息只能单方向传输
• 半双工通信：通信双方都能收发消息，但不能同时进行
• 全双工通信：通信双方可同时收发消息

8. 离散信息量

• P(x)：消息发生的概率
• I：消息中的信息量
• 单位：奈特（a=e）、哈特莱（a=10）、比特（a=2）

9. 离散信源的平均信息量（熵）

• 离散信源每个符号所包含信息量的统计平均值称为平均信息量熵，单位为b/符号。
• 当所有符号出现概率相等时，熵最大，表征信源的不确定性。

10. 通信系统的性能指标

有效性

• 定义：传输一定信息量所占用的频带宽度，即频带利用率。
• 模拟通信系统：传输同样的信源信号，所需传输带宽越小，频带利用率越高。
• 数字通信系统：频带利用率定义为单位带宽（每赫兹）内的传输速率。

可靠性

• 定义：传输信息的准确程度。

• 模拟通信系统：采用接收端输出信号与噪声功率比（S/N）来衡量。

• 数字通信系统：采用差错概率来衡量，包括误码率和误信率。

• 误码率Pe：码元在传输过程中被传错的概率。

• 误信率Pb：误比特率，错误接收的比特数在传输总比特数中所占的比例。