通讯原理的基本概念

2019-04-13 15:27发布

“通信”一般是指的“电通信”。广义上,光通讯也属于电通信,因为光也是一种电磁波。 通信: 信息(或消息)的传输和交换。(要求准确、迅速
消息:信息的物理表现形式。如语言、文字、 数据或图像等。
信息:消息的内涵,即信息是消息中所包含的人们原来不知而待知的内容。
电通信:是利用电(电流或电波,包括光)来传递信息。现代通信一般均是指“电通信”。
信号:消息的电的表示形式。在电通信系统中,电信号是消息传递的物质载体。
通信系统:是完成传递信息任务所需要的一切技术设备和传输媒介所构成的总体。
信源:是消息的产生地, 其作用是把各种消息转换成原始电信号(基带信号)。电话机、电视摄像机和电传机、计算机等各种数字终端设备就是信源。前者属于模拟信源,输出的是模拟信号;后者是数字信源,输出离散的数字信号。 
发送设备:是将信源和信道匹配起来,即将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号(如已调信号)。
信道:是指传输信号的物理媒质。在无线信道中,信道可以是大气(自由空间),在有线信道中,信道可以是明线、 电缆、波导或光纤。
噪声源:是通信系统中各种设备以及信道中噪声与干扰的集中表现。 
接收设备:是完成发送设备的反变换(如译码、解调),它的任务是从带有干扰的接收信号中正确恢复出相应的原始基带信号来。
信宿(受信者):是完成发送设备的反变换,它的任务是从带有干扰的接收信号中正确恢复出相应的原始基带信号来。 消息的传递是通过它的物质载体——电信号来实现的, 即把消息寄托在电信号的某一参量上(如连续波的幅度、频率或相位脉冲波的幅度、宽度或位置)。 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基带的含义是指信号的频谱零频附近开始,如语音信号为300~3400Hz, 图像信号为0~6MHz。
自由空间作为信道的无线电传输却无法直接传输基带信号,这就需要把基带信号变换成其频带适合在信道中传输的信号,并可在接收端进行反变换。完成这种变换反变换作用的通常是调制器解调器。经过调制以后的信号称为已调信号 数字通信系统(Digital Communication System,DCS)涉及的技术问题很多,其中主要有信源编码/译码、信道编码/译码、数字调制/解调、数字复接、 同步以及加密等。 1)信源编码与译码:信源编码的作用之一是将模拟信号转换成数字信号,即模/数转换。二是设法减少码元数目和降低码元速率,即数据压缩。码元速率将直接影响传输所占的带宽,而传输带宽又直接反映了通信的有效性。
信源译码是信源编码的逆过程。   2) 信道编码与译码
        数字信号在信道传输时,由于噪声、衰落以及人为干扰等,将会引起差错。为了减少差错,信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分(监督元),组成所谓“抗干扰编码”。接收端的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,从而提高通信系统抗干扰能力,实现可靠通信。 
3) 加密与解密
        在需要实现保密通信的场合,为了保证所传信息的安全, 人为将被传输的数字序列扰乱, 即加上密码,这种处理过程叫加密。在接收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的数字序列进行解密,恢复原来信息,叫解密。 
4) 数字调制与解调
        数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处, 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、相对(差分)相移键控DPSK。对这些信号可以采用相干解调非相干解调还原为数字基带信号。对高斯噪声下的信号检测,一般用相关器接收机或匹配滤波器实现。
5) 同步与数字复接
        同步是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的不可缺少的前提条件。同步是使收、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。  
        数字复接就是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效率。 
模拟通信与数字通信的区别仅在于信道中传输的信号种类。    调制方式分类:通信系统分为基带传输频带(调制)传输按照信号复用方式分类:
频分复用(传统的模拟系统):是用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率范围;FDMA,OFDM
时分复用(数字通信):是用脉冲调制的方法使不同信号占据不同的时间区间;TDMA
码分复用(空间通信的扩频通信和移动通讯系统中):是用脉冲调制的方法使不同信号占据不同的时间区间;TDMA
空分复用SDMA、波分复用WDMA、极化波分复用PWDMA … …
通讯系统的性能指标涉及其有效性、可靠性、适应性、经济性、标准性、可维护性。通信的任务是快速、准确地传递信息。因此,评价一个通信系统优劣的主要性能指标是系统的有效性可靠性有效性是指在给定时间内所传输的信息内容的多少,或者说是传输的“速度”问题;而可靠性是指接收信息的准确程度,也就是传输的“质量”问题。这两个问题相互矛盾而又相对统一,通常可以互换。