目錄ONTENTS1.1通信的基本概念1.2通信的分類1.3通信的基本方式1.4通信系統(tǒng)的調(diào)制技術(shù)1.5通信系統(tǒng)分類思考題與練習(xí)題目錄02

通信的基本概念1.1

1.1通信的基本概念04通信：指的是信息的傳輸與交換。通信系統(tǒng):用于進(jìn)行通信的設(shè)備硬件、軟件和傳輸介質(zhì)的集合。

1.1通信的基本概念05通信系統(tǒng)的一般模型

通信的分類1.2

1.2通信的分類071.2.1按信號(hào)特征分類根據(jù)信道傳輸信號(hào)種類的不同，通信系統(tǒng)可分為兩大類：模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。模擬系統(tǒng)是指信道中傳輸模擬信號(hào)的系統(tǒng)，模擬信號(hào)是指連續(xù)變化的信號(hào)，如傳統(tǒng)的電話、廣播和電視信號(hào)就是模擬信號(hào)。數(shù)字系統(tǒng)是指信道中傳輸數(shù)字信號(hào)的系統(tǒng)稱為，數(shù)字信號(hào)是指離散變化的信號(hào),如數(shù)字電話、互聯(lián)網(wǎng)通信信號(hào)即為數(shù)字信號(hào)。1.2通信的分類08模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)波形1.2.2按傳輸介質(zhì)分類按傳輸介質(zhì)的不同，通信系統(tǒng)又可分為無線通信系統(tǒng)與有線通信系統(tǒng)。1.2.3按調(diào)制方式分類按調(diào)制與否，可分為基帶通信系統(tǒng)和調(diào)制通信系統(tǒng)。所謂基帶通信，是指?jìng)鬏數(shù)男盘?hào)是沒有經(jīng)過任何調(diào)制處理的信號(hào)，即基帶信號(hào)，而調(diào)制通信傳輸?shù)氖且呀?jīng)調(diào)制的信號(hào)。1.2.4按通信業(yè)務(wù)分類按傳送信息的物理特征分為電話通信系統(tǒng)、電報(bào)通信系統(tǒng)、廣播通信系統(tǒng)、電視通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)等。1.2.5按工作波段分類按使用波長(zhǎng)可分為長(zhǎng)波通信系統(tǒng)、中波通信系統(tǒng)、短波通信系統(tǒng)、微波通信系統(tǒng)和光通信系統(tǒng)等。1.2通信的分類09

通信的基本方式1.3

1.3通信的基本方式11通信方式指通信雙方(或多方)之間的工作形式和信號(hào)傳輸方式，它是通信各方在通信實(shí)施之前必須首先確定的問題。1.3.1按通信對(duì)象數(shù)量的不同通信方式可分為點(diǎn)到點(diǎn)通信(即通信是在兩個(gè)對(duì)象之間進(jìn)行)、點(diǎn)到多點(diǎn)通信(一個(gè)對(duì)象和多個(gè)對(duì)象之間的通信)和多點(diǎn)到多點(diǎn)通信三種(多個(gè)對(duì)象和多個(gè)對(duì)象之間的通信)。、1.3.2根據(jù)信號(hào)傳輸方向與傳輸時(shí)間的不同任意兩點(diǎn)間的通信方式可分為三種，即：?jiǎn)喂ねㄐ?、半雙工通信和全雙工通信。單工通信是指在任何一個(gè)時(shí)刻，信號(hào)只能從甲方向乙方單向傳輸，甲方只能發(fā)信，乙方只能收信。半雙工通信是指在任何一個(gè)時(shí)刻，信號(hào)只能單向傳輸，或從甲方向乙方，或從乙方向甲方，雙方都不能同時(shí)收、發(fā)信息。雙工通信是指在任何一個(gè)時(shí)刻，信號(hào)能夠雙向傳輸，每一方都能同時(shí)進(jìn)行收信與發(fā)信工作。1.3通信的基本方式121.3通信的基本方式13通信工作方式示意圖1.3.3按通信終端之間的連接方式

通信方式可劃分為兩點(diǎn)間直通方式和交換方式。直通方式是通信雙方直接用專線連接；而交換式的通信雙方必須經(jīng)過一個(gè)稱為交換機(jī)的設(shè)備才能連接起來，如電話系統(tǒng)。1.3.4在數(shù)據(jù)通信中按數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)捻樞?，通信方式又有串行通信與并行通信之分。串行通信是指將表示一定信息的數(shù)字信號(hào)序列按信號(hào)變化的時(shí)間順序一位接一位地從信源經(jīng)過信道傳輸?shù)叫潘?。其特點(diǎn)是只需一條信道，通信線路簡(jiǎn)單、成本低廉，一般用于較長(zhǎng)距離的通信，比如工控領(lǐng)域利用計(jì)算機(jī)串口進(jìn)行的數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)控制。缺點(diǎn)是傳輸速度較慢，為解決收、發(fā)雙方的碼組或字符同步問題，需要采取同步措施。并行通信是指將表示一定信息的數(shù)字信號(hào)序列按碼元數(shù)分成n路（通常n為一個(gè)字長(zhǎng)，比如8路、16路、32路等），同時(shí)在n路并行信道中傳輸，信源一次可以將n位數(shù)據(jù)（一個(gè)字節(jié)）傳送到信宿。并行通信的特點(diǎn)是需多條信道、通信線路復(fù)雜、成本較高、但傳輸速率快且不需要外加同步措施就可實(shí)現(xiàn)通信雙方的碼組或字符同步，多用于短距離通信，比如計(jì)算機(jī)與打印機(jī)之間的通信。1.3.5按同步方式的不同，又分為同步通信和異步通信。1.3通信的基本方式14

通信系統(tǒng)的調(diào)制技術(shù)1.4

1.4通信系統(tǒng)的調(diào)制技術(shù)16

通信的目的是為了把信息向遠(yuǎn)處傳遞,在傳播人聲的過程中，可以先用話筒把人聲變成電信號(hào)，再通過擴(kuò)音機(jī)放大后用喇叭（揚(yáng)聲器）播放出去。由于喇叭的功率大，因此聲音可以傳得比較遠(yuǎn)，但如果還想將聲音再傳得更遠(yuǎn)一些，比如幾十千米、幾百千米，那該怎么辦？大家自然會(huì)想到用電纜或無線電進(jìn)行傳輸，但會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)問題，一是鋪設(shè)一條幾十千米甚至上百千米的電纜只傳一路聲音信號(hào)，其傳輸成本之高、線路利用率之低人們是無法接受的；二是利用無線電通信，但需滿足一個(gè)基本條件，即欲發(fā)射信號(hào)的波長(zhǎng)（兩個(gè)相鄰波峰或波谷之間的距離）必須能與發(fā)射天線的幾何尺寸可比擬，該信號(hào)才能通過天線有效地發(fā)射出去（通常認(rèn)為天線尺寸應(yīng)大于波長(zhǎng)的十分之一）。而音頻信號(hào)的頻率范圍是20Hz～20kHz，最小的波長(zhǎng)為式中，λ為波長(zhǎng)（m）；c為電磁波傳播速度（光速）（m/s）；f為音頻（Hz）?？梢?，要將音頻信號(hào)直接用天線發(fā)射出去，天線幾何尺寸即便按波長(zhǎng)的百分之一取也要150米高（不包括天線底座或塔座）。因此，要想把音頻信號(hào)通過可接受的天線尺寸發(fā)射出去，就需要想辦法提高欲發(fā)射信號(hào)的頻率（頻率越高波長(zhǎng)越短）。第一個(gè)問題的解決方法是在一個(gè)物理信道中對(duì)多路信號(hào)進(jìn)行頻分復(fù)用（FDM）；第二個(gè)問題的解決方法是把欲發(fā)射的低頻信號(hào)“搬”到高頻載波上去（或者說把低頻信號(hào)“變”成高頻信號(hào)）。兩個(gè)方法有一個(gè)共同點(diǎn)就是要對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制處理。1.4通信系統(tǒng)的調(diào)制技術(shù)17調(diào)制是指讓載波的某個(gè)或幾個(gè)參數(shù)隨調(diào)制信號(hào)（原始信號(hào)）的變化而變化的過程或方式。而載波通常是一種用來搭載原始信號(hào)（信息）的高頻信號(hào)，它本身不含有任何有用信息。根據(jù)調(diào)制信號(hào)的類型不同可以將調(diào)制分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制方式。其中，常見的模擬調(diào)制有AM、FM和PM，常見的數(shù)字調(diào)制方式有ASK、FSK、PSK以及QAM等。1.4通信系統(tǒng)的調(diào)制技術(shù)18

模擬通信系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)1.5

1.5模擬通信系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)201.5.1模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)的基本概念

根據(jù)通信技術(shù)的現(xiàn)狀，在傳統(tǒng)分類方式的基礎(chǔ)上，結(jié)合信源和信宿所處理的信號(hào)種類對(duì)通信系統(tǒng)可重新進(jìn)行分類，把通信系統(tǒng)分為三種：模擬通信系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。這里需要明確模擬通信、數(shù)字通信和數(shù)據(jù)通信的概念：模擬通信一般指的是信源發(fā)出的、信宿接收的和信道傳輸?shù)亩际悄M信號(hào)的通信過程或方式。因此，模擬通信系統(tǒng)可以說是以模擬信道傳輸模擬信號(hào)的系統(tǒng)。數(shù)字通信是指信源發(fā)出和信宿接收的是模擬信號(hào)，而信道傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)通信過程或方式。因此，數(shù)字通信系統(tǒng)可以說是以數(shù)字信號(hào)的形式傳輸模擬信號(hào)的系統(tǒng)。數(shù)據(jù)通信是隨計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展而出現(xiàn)的一種新的通信方式，它是指信源、信宿處理的都是數(shù)字信號(hào)，而傳輸信道既可以是數(shù)字信道也可以是模擬信道的通信過程(方式)。通常，數(shù)據(jù)通信主要指計(jì)算機(jī)(或數(shù)字終端)之間的通信。

1.5模擬通信系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)211.5.2數(shù)據(jù)通信的主要性能指標(biāo)1.帶寬帶寬有信道帶寬和信號(hào)帶寬之分，一個(gè)信道(廣義信道)能夠傳送電磁波的有效頻率范圍就叫該信道的帶寬。對(duì)信號(hào)而言，信號(hào)所占據(jù)的頻率范圍就是信號(hào)的帶寬。2.信號(hào)傳播速度信號(hào)傳播速度是指信號(hào)在信道上每秒鐘傳送的距離，單位是m／s。3.數(shù)據(jù)傳輸速率（比特率）數(shù)據(jù)傳輸速度是指每秒能夠傳輸多少位數(shù)據(jù)，單位是比特／秒（b/s）。4.最大傳輸速率每個(gè)信道傳輸數(shù)據(jù)的速率有一個(gè)上限，我們把這個(gè)速率上限叫做信道的最大傳輸速率，也就是信道容量。5.碼元傳輸速率（波特率）信號(hào)每秒鐘變化的次數(shù)叫做波特率（Baud）。6.吞吐量吞吐量是信道在單位時(shí)間內(nèi)成功傳輸?shù)男畔⒘?。單位一般為bit/s。例如某信道10分鐘內(nèi)成功傳輸了8.4Mbit的數(shù)據(jù)，那么它的吞吐量就是8.4Mbit／600s=14kb/s。注意，由于傳輸過程中出錯(cuò)或丟失數(shù)據(jù)造成重傳的信息量，不計(jì)在成功傳輸?shù)男畔⒘恐畠?nèi)。7.利用率利用率是吞吐量和最大數(shù)據(jù)傳輸速率之比。8.延遲延遲指從發(fā)送者發(fā)送第一位數(shù)據(jù)開始，到接收者成功地收到最后一位數(shù)據(jù)為止，所經(jīng)歷的時(shí)間。它又主要分為傳輸延遲、傳播延遲兩種，傳輸延遲與數(shù)據(jù)傳輸速率和發(fā)送機(jī)／接收機(jī)以及中繼和交換設(shè)備的處理速度有關(guān)，傳播延遲與傳播距離有關(guān)。9.抖動(dòng)（Jitter）

延遲不是固定不變的，它的實(shí)時(shí)變化叫做抖動(dòng)。抖動(dòng)往往與機(jī)器處理能力、信道擁擠程度等有關(guān)。有的應(yīng)用對(duì)延遲敏感，如