1、通讯的基本概念
消息:在本文中消息是指通信系统传输的对象,他是信息的载体。
信息:是消息中所包含的有效内容。
消息与信息的关系:消息是信息的物理表现形成,而信息是消息的内涵。
信号:是消息的传输载体。
模拟信号:载荷消息的信号参量取值是连续(不可数,无穷多)的。
数字信号:载荷消息的信号参量只有有限个取值。
2、通信系统模型
2.1通信系统一般模型
通信的目的是传输信息。通信系统的作用时间信息从信源发送到一个或多个目的地。其一般模型如下:
- 信息源
将各种消息转换成原始电信号。可分为模拟信源和数字信源。
- 发送设备
产生适合与在信道中传输的信号,使发送信号的特性和信道特性相匹配,具有抗信道干扰的能力,并且有足够的功率以满足远距离传输的需要。
- 信道
是一种物理媒质,将来自发送设备的信号传送到接收端,会对信号产生各种干扰和噪声。
- 接收设备
将信号放大和反变换(如译码、解调等),其目的使从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。
- 信宿
传送消息的目的地,把原始电信号还原成相应的消息。
通常按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号,把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。
2.2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,其模型如下图:
其中包含两种重要变换。第一种是在发送端把连续消息变换成原始电信号,在接收端进行相反的变换。由信源和信宿来完成。第二种变换是把基带信号变换成适合在信道中传输的信号,并在接收端进行反变换。由调制器和解调器完成。
2.3数字通信系统
数字通信系统模型如下:
- 信源编码与译码
信源编码有两个基本功能:1、提高信息传输的有效性,即减少码元数目以降低码元速率。2、完成模数转换。信源译码是信源编码的逆过程。
- 信道编码与译码
信道编码的作用是进行差错控制,对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分。信道译码是按相应的逆规则进行解码。
- 加密和解密
人为的将被传输的数字序列扰乱,即加上密码,加加密。在接收端对收到的数字序列进行解密。
- 数字调制与解调
数字调制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带通信号。数字解调是在接收端还原出数字基带信号。
- 同步
同步是使收发两端的信号在时间上保持步调一致。
3、通信方式
- 单工通信
消息只能单方向传输
- 半双工通信
通信双方都能收发消息,但不同同时进行收和发
- 全双工通信
通信双方可同时收发消息的。
4、信息及其度量
消息中所含的信息量I与消息发生的概率有如下关系:
若a = 2 ,则信息量的单位为比特(bit);若a = e,则信息量的单位为奈特(nat);若a = 10,则信息量的单位为哈特莱(Hartley)。
对于离散信源,M个波形等概率发送,且每一个波形的出现时独立的,则传送M进制波形之一的信息量为:
非等概率情况下,每个符号所含信息量的统计平均值,即平均信息量为:
H又称为信息源的熵,单位为b/符号。
5、通信系统的主要性能指标
5.1 有效性
频带利用率:
或
为码元传输速率,简称传码率。又称为波特率,被定义为单位时间(每秒)传输码元的数目,单位为波特。
为信息传输速率,简称传信率,又称比特率,定义为单位时间内传输的平均信息量,单位为比特/秒。
设每个码元的长度为,则有:
5.2 可靠性
误码率,是指错误接收的码元数在传输总码元数中所占的比例:
误信率,是指错误接收的比特数在传输总比特数中所占的比例:
在二进制中有