[通信原理]绪论1：信号 × 通信系统

news2024/12/26 14:08:46

1、消息、信号与信息

消息：

通信系统要传输的对象，是具体的、物理上存在的东西。也是信息的载体。形式多种：

连续消息：语音、温度、活动图片.
离散消息：数据、符号、文字.

信息：

消息中所蕴含的内容，原来不知而待知的内容。说白了就是你能知道或者了解到什么东西，这个东西就是信息（往往是抽象的、非物质化的）。

就如维纳所言：“信息就是信息，不是物质，也不是能量”。

信号：

消息的电表示形式，作为消息的物质/传输载体。

模拟信号：信号参量取值连续的信号；
数字信号：信号参量取值离散的信号；

三者之间的关系：

消息是信息的物理表现形式

信息是消息的内涵

信号是消息的传输载体

2、模拟信号与数字信号

模拟信号：指用连续变化的物理量表示的信息，其信号的幅度、频率、相位随时间作连续变化，或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量（参量）可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。

数字信号：信号的参量只有有限个取值的信号。例如右上的幅值离散、右下的相位离散（2PSK信号）。

【注意】连续信号的采样信号也是模拟信号，只有经过量化和编码，才能真正成为数字信号。此时“连续性”是指信号值在采样点上的取值范围没有受到限制。

【注意】对于数字信号，其离散取值有M个时，就称其为M进制信号。且每个离散值称之为码元。

3、通信系统模型

通信的目的就是传输信息，消除不确定度。而通信系统的作用就是将信息从信源发送到一个或多个目的地。

通信系统一般模型

-----各部分功能简述-----

信息源（信源）：消息变电信号。

发送设备：原式电信号变为适合在信道中传输的信号。

信道：能够传输信号的各种物理媒介。

无线信道：自由空间；有线信道：光纤、电缆等。

接受设备：与发生设备的功能互逆。

信宿：将电信号转化为消息，收到信息。

模拟通信系统模型

两种重要变换：

1、模拟信号<----->原始电信号（基带信号）
2、基带信号<----->已调信号（带通信号）

在信源将模拟信号转换为基带信号后，通过调制器转化为已调信号（带通信号），在信道中传输模拟波形。解调器与信宿进行相反的操作。

【注意】调制是将基带信号加载到载波上，目的是为了让信号更适合在信道中传输，从本质来看就是频谱搬移。具有节省频带资源、优化天线设计尺寸的优点。

【注意】原始电信号又称之为基带信号，因为其频谱通常从0频附近开始。例如：语音信号的频率范围为300Hz~3400KHz，图像信号频率范围为0~6MHz。

数字通信系统模型

-----各部分功能简述-----

信源编码：有两个基本功能：A/D转换、通过数据压缩去冗余（以此来提高通信系统的有效性）。

信道编码：提高系统抗干扰能力，通过加冗余（例如校验码）提高通信系统的可靠性。

数字调制：把数字基带信号加载到高频载波上。

分为振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）、绝对相移键控（PSK）、相对（差分）相移键控（DPSK）。

同步：同步单元在上图中并未给出，但也是数字系统的组成部分。它能使收发两端的信号在时间上保持步调一致。

数字系统优缺点

优点	抗干扰能力强，噪声不积累（只看0，1状态即可）
	传输差错可控
	便于处理、变换、存储（得益于现代数字信号处理技术）
	易于加密处理，保密性好
	易于集成，使通信设备微型化
缺点	传输宽带大（数字电话为例：20KHz~60KHz）
缺点	对同步要求高，设备复杂