北京邮电大学信息与通信工程学科专业基础综合年考研强化班辅导讲义.doc

第一部分 绪论 基本概念 通信： 第一种观点：不同终端之间互相传递和交流消息的过程。包括信息的传输和交换。其中涉及到的主要概念有：信息、消息、信号。 信息是要表示和传送的对象。消息是表示信息的媒体，包括语言、文字、图像、符号、声音等。同一条消息可以用不同的消息表示。信息是包含在消息中的不确定性，即有效的东西。消息的本质和价值取决于它所包含的信息量，即对接收者的不确定性。信号是消息的承载者，信号常常有消息变换而来。它是与消息对应的某种物理量，通常是时间的函数。在实际通信中，我们传送的是信号。 第二种观点：将通信看成是一种产业，它生产的是一种信息在空间转移的效应。 二．通信发展简史 18世纪初，人们提出了用电流进行通信的设想。 1838年，F．B．Morse发明了有线电报。 1864年，J.C.Maxwell提出了电磁辐射方程组。 1876年，A.G.Bell发明电话。 1896年，Marconi发明无线电报。 1901年，横跨大西洋的无线通信成功。 1906年，Lee deForst发明了真空管。 1918年，E.H.Armsrong发明了AM广播和超外差接收机。 1925年，人们开始使用三路明线载波电话，并进行多路通信。 1936年，E.H.Armsrong发明PCM调制原理 1938年，电视广播开始 二战期间，雷达和微波通信系统得到了很大的发展 1948年，Shannon发表《通信的数学理论》 1950年，开始使用时分多路系统 1961年，FM立体声广播开播 1972年，蜂窝电话产生 1989年，“便携式”蜂窝电话问世 1990s之后，超大规模集成电路大量使用，使计算机和通信正向着兼容互补的方向发展 通信系统 通信系统的组成 对于一般的通信系统来说，其组成可以由以下框图来表示： 图2.3.1 通信系统的组成框图 我们可以根据在系统中传送的信号的不同性质将通信分为数字通信和模拟通信。在这里涉及到一些基本概念。模拟消息是指状态可以连续变化的消息，比如语音和图像。数字消息是指状态离散或可数的消息，比如符号、文字等。模拟信号是指载荷消息的电参量连续取值的信号，而数字信号是指载荷消息的电参量离散取值的信号。模拟通信系统是指在信道中传送的是模拟信号的系统，传统的广播和电视就是模拟通信系统。数字通信系统指信道中传送的是数字信号的系统，比如2G和3G的蜂窝网络。 模拟通信系统和数字通信系统框图 模拟通信系统的框图如下： 图2.3.2 模拟通信系统框图 基带数字通信系统的框图如下： 图2.3.3 基带数字通信系统框图 3.数字通信系统的优缺点 在现代通信系统中，大部分都是采用的数字通信系统，这是由于数字通信系统具有模拟通信系统无可比拟的一些优点。数字通信系统的优点包括以下几个方面： 抗干扰能力强，可以消除噪声积累； 差错可控，传输性能好 便于处理和管理，便于传输和交换 便于与各种数字终端接口用现代计算技术对信号进行处理、加工、交换、存储，形成智能网 便于集成化，从而使通信设备微型化 便于加密处理，且保密程度高 但是，数字通信同时也存在一些缺点： 频带利用率低，传输相同信息量的信号，采用数字通信系统进行传输，要比采用模拟通信占据更宽的系统频带。比如，传输一路模拟电话只需要4KHz的带宽，而要传送同样话音质量的一路数字电话，则需20-60kHz的带宽 对同步要求高，使得系统设备比较复杂 3.通信的两种应用 1）利用数字通信系统传递模拟消息，比如电话，这种应用会用到A/D,D/A变换 2）采用模拟通信系统传递数字信号，比如调制解调器，这种应用需要在通信时加上数字终端 4.通信系统的分类 对于通信系统，可以按不同的标准对其进行分类。 根据信号性质不同，可以分为模拟通信系统和数字通信系统 根据消息的物理特征，可以分为电话，数据，电视等通信系统 根据调制方式不同，可以分为基带传输和频带传输。其中，基带传输是以周期性脉冲序列作为载波，而频带传输是以正弦型信号作为载波 根据传输媒介不同，可以分为有线传输（比如双绞线，同轴电缆，光纤等）和无线传输系统。 根据信号复用方式，可以分为码分复用，时分复用，频分复用系统 根据消息传送方向与时间关系不同，可以分为单工通信，半双工通信和全双工通信 按数字信号的码元排列方法不同，可以分为串行传输系统和并行传输系统 5.通信系统的优化 1）通信系统优化的物理与数学模型 物理模型组成：信源、信道、信宿、编/译码以及加性噪声 2）通信系统优化的质量指标与准则 三个指标：有效性、可靠性、安全性 有效性：信道容量来表征 可靠性：误码率与信噪比来表征 3）通信系统单技术指标下的优化 经常引用的一些参数： 客观参数：有信源、信道本身的客观统计特性所决定的，且一旦统计特性已知，它是可以定量计算的。比如信源的信