当前位置: 首页> 常识>

现代通信原理教程(《通信原理》(1):初识通信系统)

时间: 2024-07-29 21:45:28

序论

之前一直有个想法,把自己所学教给更多的人,但一直没有时间去做,前段时间才开始这个计划,后续我会写一系列文章给大家分享IT方面的知识。关于《通信原理》这个篇幅,我将给大家介绍通信原理相关的知识,内容大概和大学通信专业所学的《通信原理》课程相当,本篇幅文章全部免费,预计在5月底之前完结,欢迎大家阅读

1. 通信系统的基本模型

课程开始之前,我们需要了解两个最基本的概念:通信与通信系统

通信沟通信息,实现信息的传输与交换

通信系统实现通信的系统,传输信息的设备总和

通信系统的基本模型由信息源、发送设备、信道、接收设备、噪声、受信者六个部分组成:

信息源消息的发源地,其作用是把各种消息转换成原始电信号(称为消息信号或基带信号),根据消息种类的不同,信源可分为模拟信源(传输模拟信号)和数字信源(传输离散数字信号)

发送设备:将信源和信道匹配,对原始信号完成某种变换(如放大、调制、编码),再进入信道发送

信道指传输信号的物理媒质,可分为有线和无线,包括:大气(自由空间)、明线、电缆或光纤等

接收设备:功能是放大和反变换(将之前变换的信号变换回来),如滤波、译码、解调等,其目的是从受到干扰和减损的接收信号中正确恢复出原始电信号

受信者传输信息的归宿点,也称为信宿,是传送消息的目的地,其功能与信源相反,即将复原的原始电信号还原成相应的消息,如扬声器等

噪声信道中的噪声及通信系统其他各处噪声的集中表示

按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号,通信系统可以分为模拟通信系统和数字通信系统两类,下面对其进行讲解:

2.模拟通信系统

模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统,信源发出的原始电信号是基带信号,核心是调制和解调

基带信号:指频谱从零频附近开始的信号,如语音为300~3400Hz,图像为0~6MHz。由于具有频率很低的频谱分量,不宜直接传输,要么传输距离较近,要么质量差

调制:把原始基带信号变成适合信道传输的信号;从信号与系统的角度:调制器=频带搬移,调制后的信号称为已调信号、频带信号。

已调信号有三个基本特征:

  • 携带有完整的基带信息
  • 适合在信道中传输
  • 信号的频谱具有带通形式且中心频率远离零频,因而已调信号又称频带信号

解调:调制的逆过程,把频带信号变换成基带信号

3.数字通信系统

数字通信系统是利用数字信号来传递信息,主要包括信源编码/译码、信道编码/译码、数字调制/解调、数字复接、同步及加密/解密等模块

信源编码

  • 一是减少码元数目和降低码元速率,即通常所说的数据压缩
  • 二是当信息源是模拟语音信号时,信源编码器将其转换为数字信号,以实现模拟信号的数字化传输

信源译码:信源编码的逆过程,解压缩或还原模拟信号

信道编码:信号在信道传输时受噪声、衰落及人为干扰等影响会引起差错。为了减小差错,对传输信息码元按一定规则加入保护成分(监督元),实现抗干扰编码

信道译码:接收端信道译码器按一定规则进行解码,从解码过程中发现错误或纠正错误,提高通信系统的抗干扰能力

数字调制:把数字基带信号的频谱搬到高频处,形成适合在信道中传输的频带信号,基本的数字调制方式有振幅键控ASK、频移键控FSK、绝对相移键控PSK等。

数字解调:恢复数字基带信号,可以采用相干解调或非相干解调还原数字基带信号

加密:按照某种规则将数字传输序列扰乱,防止非授权用户获取信息或注入错误信息,保证通信的保密性和安全性

解密:在接收端利用与发送端相同的密码规则对收到的数字序列进行解密,恢复原来信息

同步:使收、发两端的信号在时间上保持步调一致。按照同步的功用不同,可分为载波同步、位同步、群同步和网同步

数字复接:依据时分复用基本原理把若干个低速数字信号合并成一个高速的数字信号,以扩大传输容量和提高传输速率

4.通信系统的通信方式

4.1 按消息转播形式

按消息转播形式可分为广播方式和点-点方式两种

广播方式:信息同时送到多个收信者,如无线电台、无线广播

点-点方式:一个信源对一个收信者,如电话通信

4.2 按消息传递方向与时间

按消息传递方向与时间分类可分为单工、半双工、全双工三种

单工通信:指消息只能单方向传输的工作方式,只占用一个信道。如广播、遥测、遥控

半双工通信:指通信双方都能收发消息,但不能同时进行收和发的工作方式。如使用同一载频的对讲机、收发报机以及问询、检索、科学计算等数据通信

全双工通信:指通信双方可同时进行收发消息的工作方式。如普通电话、手机、计算机间高速数据通信也是这种方式

4.3 按数字信号代码排列顺序

按数字信号代码排列顺序分类可分为并行传输和串行传输

并行传输:将代表信息数字序列以成组方式在两条或两条以上并行信道上同时传输。并行传输优点是节省传输时间,但需要传输信道多,设备复杂 成本高,故较少采用,一般适用于计算机和其他高速数字系统,特别适用于设备之间的近距离通信,如:IDE、PCI总线等

串行传输:将数字序列以串行方式一个接一个地在一条信道上传输。通常,一般的远距离数字通信都采用这种传输方式,如:UART、SPI、PCI-Express、USB、SATA、LVDS

相关推荐
  • 前女友已经放下的表现是什么(分手后对方这些表现,意味着已彻底放下)
    前女友已经放下的表现是什么(分手后对方这些表现,意味着已彻底放下)本着近水楼台先得月的观念,对于工作室的不少年轻男女来说,感情遇到挫折时,来找我谈心,几乎成了一种约定俗成的公司福利。对此我很无奈,但有时又觉得,能听听别人的故事也是件好事。最近对于我和公司新来的一个男孩小张来说,都是很难度过的一个星期。我的难熬源自于,我给出了与他所期待的答案完全相反的建议。而他的痛2025-08-13 05:10:10
  • 怎么和自己的丈夫调情(和男人调情的这些招数你会吗?女人都要学一下)
    怎么和自己的丈夫调情(和男人调情的这些招数你会吗?女人都要学一下)总有姑娘抱怨说不知道怎么吸引男人,怎么和男人调情互动,下面25种方法看完之后,你一点会有所收获~1、被自己吸引“魔镜魔镜告诉我,世界上最美的人就是我!”请相信我,当你迈出家门的前一刻,如果你对着镜子将这句咒语大声念上五遍,它真的会发挥神奇功效。有多立竿见影?从你出门遇到的第一个人的眼神中,就能看到了2025-08-12 12:06:18
  • 天秤座有多喜欢双子座(天秤和双子的爱~~~满满的爱满满的套路)
    天秤座有多喜欢双子座(天秤和双子的爱~~~满满的爱满满的套路)都说女生的套路防不胜防有些星座的爱是通过套路来表现的比如天秤和双子的爱那可真是满满的爱满满的套路越套路越爱越爱越套路双子这个人的套路就像是他对别人的好,必不可少一样,双子非常希望有人能接受他的好,并且赞颂他的好双子知道单凭付出是不能被人接受的,所以作为十二星座中难得的小机灵鬼,双子会格外用心的将自己2025-08-12 03:05:49
  • 男人没打算跟你在一起的表现(男人不想和你在一起的三种表现)
    男人没打算跟你在一起的表现(男人不想和你在一起的三种表现)女人,一定要找一个真心爱你的男人交往谈恋爱是两个人的事情,当你付出所有的时候你才发现,在这段感情当中,他什么都没有给你,永远都是嘴上说的爱你。从来都不包容你的错误,一旦发生矛盾就会吵架,最后闹到分手,每一次都是你最先服软,因为你爱他所以你离不开他任何一段感情如果付出和索取不平衡的话,最终都会走向分开2025-08-11 10:15:08
  • 男朋友一直忘不了前女友的原因(三点揭穿男性心理)
    男朋友一直忘不了前女友的原因(三点揭穿男性心理)随着社会的进步和生活方式的多样化,恋爱分手似乎已经成为了一种不可避免的现象。然而,有一种现象令人困惑,那就是为什么有些男人在和女友分手后总是难以忘怀?今天我将从男性心理的角度,揭穿这个现象背后的三个原因。男性独特的情感表达方式可能是导致他们难以忘怀前女友的一个重要因素。相比女性,男性不太擅长表达自己2025-08-11 01:30:41