揭秘通信原理核心內容

1、通信的基礎概念——信息傳遞、知識和信號

信息傳遞是知識的物理形態載體，通信網絡傳輸的目標，涵蓋了連續的信息傳遞（狀態連續變化或不可數的）和離散的信息傳遞（可計數的有限個數）。

知識是信息傳遞的有效內容，知識是信息傳遞的內涵。

信號是知識的傳輸媒介，將各種信息通過線路傳播，將信息轉化為電信號（在電信號的某個參數上承載信息，例如：正弦波的幅度、相位、頻率等），包括模擬信號和數字信號。

模擬信號指的是承載信息的信號參數取值連續的、不可數的、無窮多的。

數字信號指的是承載信息的信號參數只有有限個取值的。

2、通信系統的一般架構

信息源：將各種信息轉化為原始電信號。包括模擬信息源（輸出連續模擬信號）和數字信息源（輸出離散數字信號）。

發送設備：生成適合在信道中傳輸的信號，使發送信號的特性和信道特性相匹配，具有抗干擾的能力，并且有足夠的功率以滿足遠距離傳輸的需求。

信道：一種物理介質，將來自發送設備的信號傳送到接收設備。

接收設備：對信號進行放大和反變換（如解碼、解調），從受損的接收信號中正確恢復出原始電信號。

信宿：信息傳遞的目的地，將原始電信號還原成相應的知識。

3、模擬通信系統架構

模擬通信系統：利用模擬信號來傳遞知識的通信系統。

兩種變換：

一是：模擬信源將連續的信息轉化為原始電信號（基帶信號，基本頻帶信號）；信宿將原始電信號轉化成連續的信息。

二是：調制器將基帶信號轉換成適合在信道傳輸的信號（已調信號，攜帶信息，頻譜具有帶通形式，即帶通信號）；解調器將信道傳輸的信號轉換成基帶信號。

4、數字通信系統架構

信源編碼：兩個基本功能，一是：通過某種壓縮編碼技術減少碼元數目以降低碼元速率，提高信息傳輸的有效性；二是：完成模/數（A/D）轉換，通過編碼器將信源發送的模擬信號，轉換成數字信號，實現模擬信號的數字傳輸。

信源解碼：信源編碼的逆過程。

信道編碼：進行差錯控制，對傳輸的信息碼元按照一定的規則加入保護成分（監督碼元），組成抗干擾碼。

信道解碼：按照信道編碼的逆規則進行解碼，從中發現錯誤或糾正錯誤，提高通信系統的可靠性。

加密：在保密通信場合，人為地將被傳輸的數字序列擾亂，加上密碼。

解密：接收端采用發送端處理過程相反的操作，對接收到的數字序列進行解密，恢復原來信息。

數字調制：將數字基帶信號的頻譜搬移到高頻處，形成適合在信道中傳輸的帶通信號。基本的數字調制方式有振幅鍵控（ASK），頻移鍵控（FSK），絕對相移鍵控（PSK）、相對（差分）相移鍵控（DPSK）。

數字解調：接收端采用相干解調或非相干解調還原數字基帶信號。

同步：使收發兩端的信號在時間上保持步調一致，包括載波同步、位同步、群（幀）同步和網同步。

5、數字通信的特性和優點

優點：（1）抗干擾能力強，且噪聲不累積；（2）傳輸差錯可控；（3）便于對數字信息進行處理、變換、存儲，將來自不同信源的信號綜合到一起傳輸；（4）易于集成，使通信設備微型化，重量減輕；（5）易于加密處理，且保密性好。

缺點：可能需要較大的傳輸帶寬。

6、通信系統的分類

按照調制方式分類為基帶傳輸系統和帶通傳輸系統。基帶傳輸是將未調制的信號直接傳送；帶通傳輸是對各種信號調制后傳輸。

按照信號特征分類為模擬通信系統和數字通信系統。

按照傳輸介質分類為有線通信系統和無線通信系統。

按照信號復用方式分類為頻分復用、時分復用、碼分復用。頻分復用是采用頻譜搬移的方法使不同信號占據不同的頻率范圍；時分復用是用脈沖調制的方法使不同信號占據不同的時間區間；碼分復用是采用正交的編碼分別攜帶不同信號。

7、通信方式

單工通信：信息只能單方向傳輸的工作方式。

半雙工通信：通信雙方都能收發信息，但不能同時進行收和發的工作方式。

全雙工通信：通信雙方可同時收發信息。

8、離散信息量

P(x)—信息發生的概率；I—信息中的信息量。

a=e時，單位為奈特（nit）。

a=10時，單位為哈特萊（Hartley）。

a=2時，單位為比特（bit）。

9、離散信源的平均信息量（熵）

離散信源：每個符號所包含信息量的統計平均值，即平均信息量熵，單位b/符號。

當P(xi)=1/M，即所有符號出現概率相等，此時的熵是最大的，熵表征了信源的不確定性。

10、通信系統的性能指標——有效性

有效性——傳輸一定信息量所占用的頻帶寬度，即頻帶利用率。

模擬通信系統，傳輸同樣的信源信號，所需傳輸帶寬越小，頻帶利用率越高，有效性越好。

數字通信系統，頻帶利用率定義為單位帶寬（每赫茲）內的傳輸速率。

RB——碼元傳輸速率，即傳碼率（波特率），單位時間（每秒）傳輸碼元的數目，單位為Baud，波特。

TB——每個碼元的長度TB(s)，可以理解為每個碼元的持續時間。

Rb——信息傳輸速率，即傳信率（比特率），單位時間（每秒）傳輸的平均信息量，單位b/s，比特/秒。

等概率，平均信息量（熵）H，M——M進制。

Rb與RB的關系。

Tb與TB的關系。

11、通信系統的性能指標——可靠性

可靠性——傳輸信息的準確程度。

模擬通信系統的可靠性，采用接收端輸出信號與噪聲功率比（S/N）來衡量，反映了信號經傳輸后的保真程度和抗噪聲能力。

數字通信系統的可靠性，采用差錯概率來衡量，包括誤碼率和誤信率。

誤碼率Pe——碼元在傳輸過程中被傳錯的概率，指錯誤接收的碼元數在傳輸總碼元中所占的比例。

誤信率Pb——誤比特率，錯誤接收的比特數在傳輸總比特數中所占的比例。

(責任編輯：佚名)