今天剛上通信原理的第一節課，沒有涉及過多的講解，只是講了下大概的知識框架。現記錄如下：

目錄

• 1、基本概念
• • 消息、信息與信號
• 2、通信系統模型
• • 1、信息源
  • 2、發送設備
  • 3、信道
  • 4、接收設備
  • 5、信宿
  • 6、模擬通信系統模型
  • 7、數字通信系統模型
  • 8、信源編碼與譯碼
  • 9、信道編碼與譯碼
  • 10、加密與解密
  • 11、數字調制與解調
  • 12、同步
  • 13、數字通信的特點
• 3、通信方式
• • 1、單工、半雙工、全雙工
  • 2、并行傳輸、串行傳輸
• 4、信息及其度量
• 5、通信系統主要性能指標
• • 有效性與可靠性

1、基本概念

消息、信息與信號

消息指通信系統傳輸的對象，是信息的載體
消息可以分為：連續消息和離散消息
信息：指消息中包含的有效內容
信號：指消息的傳輸載體。
信號可以分為：模擬信號、數字信號

消息是信息的物理形式
信息是消息的有效內容
信號是消息的傳輸載體

2、通信系統模型

1、信息源

作用：將各種消息轉換成原始電信號

2、發送設備

作用：產生適合于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，具備抗信道干擾的能力，并且具有足夠的功率以滿足遠距離傳輸的需要。包含了：變換、放大、濾波、編碼、調制等過程

3、信道

信道是一種物理媒介，用來將來自發送設備的信號傳送到接收端。
信道既給信號通路，同時也會對信號產生干擾和噪聲。

4、接收設備

作用：將信號放大和反變換(譯碼、解調),從受到減損的接收信號中正確恢復出原始信號，盡可能減少在傳輸過程中噪聲與干擾帶來的影響。

5、信宿

傳送消息的目的地，功能：將原始電信號還原成相應的消息

6、模擬通信系統模型

兩個重要的變換：
第一種：在發送端把連續消息變換成原始電信號，在接收端進行相反的變換。由信源和信宿完成。
第二種：把基帶信號變換成適合在信道中傳輸的信號，并在接收端進行反變換，即調制和解調。
調制后的信號稱為：已調信號，有兩個特征：1、攜帶信息2、頻譜具有帶通形式

7、數字通信系統模型

8、信源編碼與譯碼

信源編碼(Source Coding):
1、提高信息傳輸的有效性(通過某種壓縮編碼技術設法減少碼元數目以降低碼元速率(碼元速率：每秒信號變化次數))
2、完成A/D轉換
信源譯碼是編碼的逆過程

9、信道編碼與譯碼

信道編碼(Channel Coding)：進行差錯控制，增強抗干擾能力。數字信號在傳輸過程中會受到噪聲影響而發生差錯。為了減小差錯，信道編碼器對傳輸的信息碼按一定的規則加入保護成分(監督碼元)，組成所謂“抗干擾編碼”。接收端的信道譯碼器按相應的逆規則進行解碼，從中發現錯誤或糾正錯誤，提高通信系統的可靠性。

10、加密與解密

實現保密通信，保證所傳信息的安全，人為將被傳輸的數字序列擾亂或加上密碼，解密則逆過來

11、數字調制與解調

數字調制：把數字基帶信號的頻譜搬移到高頻處，形成合適在信道中傳輸的帶通信號。常見的方法：ASK、FSK、PSK、DPSK

12、同步

作用：使收發兩端的信號在時間上保持步調一致，是保證數字通信系統有序、準確、可靠工作的前提。
可分為：載波同步、位同步、群同步、網同步

13、數字通信的特點

優點：

1、抗干擾能力強，且噪聲不累積。
2、傳輸差錯可控。
3、便于用現代數字信號處理計數對數字信號進行處理、變換、存儲
4、易于集成
5、易于加密

缺點：

1、占用較大帶寬
2、對同步要求較高，所以系統設備復雜

3、通信方式

1、單工、半雙工、全雙工

對于點與點之間的通信，按消息傳遞的方向與時間關系，通信方式分為：單工、半雙工、全雙工
1、simplex通信：消息只能單方向傳輸的工作方式。通信雙方只有一個可以進行發送，另一個只能接受
2、Half-duplex通信：通信雙方都能收發消息，但不能同時進行收和發的工作方式。
3、Duplex通信：通信雙方可同時收發消息的工作方式。一般來說，必須是雙向信道。

2、并行傳輸、串行傳輸

1、并行傳輸：將代表信息的數字碼元序列以成組的方式在兩條以上的并行信道上同時傳輸的。
優點：節省傳輸時間、速度快
缺點：需要n條通信線路，成本高
2、串行傳輸:將數字碼元序列以串行的方式一個碼元接一個碼元地在一條信道上傳輸。
優點：只需一條通信通道，所需線路鋪設費用低
缺點：速度慢，需要外加同步措施以解決收、發雙方碼組或字符的同步問題

4、信息及其度量

傳輸信息的多少可以采用“信息量”去衡量，度量信息量的方法與消息的重要程度、種類無關。
對接收者來說，只有消息中不確定的內容才構成信息，而且，信息量的多少與接收者收到信息時感到的驚訝程度有關。
消息所表達的事件越不可能發生，越不可預測，信息量就越大
假設P(x)表示消息發生的概率，I表示消息中包含的信息量，I與P(x)的關系如下：
1、I=I[P(x)] 消息所含信息量是該消息出現的概率的函數
2、P(x)越小,I越大。
3、若干個互相獨立事件構成的消息，所含的信息量等于各獨立事件信息量之和(信息具有相加性)
公式如下：

【例】設一個二進制離散信源，以相等的概率發送數字“0”或“1”，則信源每個輸出的信息含量為：

I(0)=I(1)=

對于非等概率來說：

稱之為信息源的熵，當每個符號都以等概率出現，此時的熵有最大值。

【例】一離散源由0 1 2 3四個字符組成，出現的概率分別為3/8,1/4,1/4,1/8,且每個符號的出現都是獨立的，試求某消息：201020130213001203210100321010023102002010312032100120210的信息量：

此消息中，“0"出現23次，“1"出現14次，“2”出現13次，“3”出現7次，共有57個符號，故該消息的信息量：

算數平均信息為：108/57=1.89

以上兩種結果略有差別的原因在于，它們平均處理方法不同。前一種按算數平均的方法，結果可能存在誤差。這種誤差將隨著消息序列中符號數的增加而減小。當消息序列較長時，用嫡的概念計算更為方便。

5、通信系統主要性能指標

有效性與可靠性

有效性:指傳輸一定信息量時所占用的信道資源（頻帶寬度和時間間隔），或者說是傳輸的“速度”問題。
模擬通信系統：可用有效傳輸頻帶來度量
可靠性:指接收信息的準確程度，也就是傳輸的“質量”問題。
模擬通信系統：可用接收端最終輸出信噪比來度量
數字通信系統：用傳輸速率和頻帶利用率來衡量