通信原理基本概念_精品文档.pdf

1、通信网址大全：http:/ 5 号码（IA5）、EBCDIC 码和国际电报 2 号码（ITA2）。国际国际 5 号码：号码：是一种 7 单位代码，以7 位二进制码来表示一个字母、数字或符号。称为美国信息交换用标准代码 ASCII码。NUL 表示空白；FE0 到 FE5 是页面的格式化控制字符；DC1至 DC4 是控制外围设备的字符；IS1 到 IS4 是分隔信息用的分隔字符；TC1 至 TC10 是传控制字符；代码在顺序传输过程以 b1 作为第一位，b7 为最后一位。在第七位之后加上第八位作为奇偶校验用。数据通信系统：数据通信系统：是通过数据电路将分布在远地的数据终端设备与计算机系统连接起来，

2、实现数据传输、交换、存储和处理的系统。主要由中央计算机系统、数据终端设备 DTE、数据电路三部分构成。数据终端设备数据终端设备 DTE：由数据输入设备、数据输出设备和传输控制器组成。作用：把人们的信息变成以数字代码表示的数据，并把这些数据输送到远端的计算机系统，同时，可以接收远端计算机系统的处理结果-数据，并将它变为人们能理解的信息，相当于人和机器之间的接口。数据电路：数据电路：由传输信道及其两端的数据电路终接设备 DCE 组成。它位 于 DTE 与计算机系统之间，作用是为数据通信提供数字传输信道。在数据电 路两端收发的是二进制 1 或 0 的数字数据信号。传输信道：传输信道：包括通信线路和通

3、信设备。通信线路一般采用电缆、光缆、微波线路等；通信设备可分为模拟通信设备和数字通信设备，从而使传输信道分为模拟传输信道和数字传输信道。数字电路终接设备数字电路终接设备 DCE：是 DTE 与传输信道的接口设备。发方 DCE 有两项功能：一是将来自 DTE 的数据信号进行变换，使之消除原数据信号内的直流分量，使信号功率谱与信道相适应，防止数据信号中长串 1 或 0 码时，可能导致收发双方的失步；二是当传输信道为模拟信道时，使来自 DTE 的基带数据信号调制载频信号，实现频带搬移。收方的 DCE 则施行与发方相反的功能。中央计算机系统：中央计算机系统：由通信控制器、主机及外围设备组成，具有处理从

4、数据终端设备输入的数据信息，并将处理结果向相应的数据终端设备输出的功能。通信控制器：通信控制器：是数据电路和计算机系统的接口，控制与远程数据终端设备连接的全部通信信道，接收远程 DTE 发来的数据信号，并向远程 DTE 发送数据信号。功能：对远程 DTE 一侧来说，是差错控制、终端的接续控制、确认控制、传输顺序控制和切继等控制；对计算机系统一侧来说，是 将线路上来的串行比特信号变成并行比特信号，或 将计算机输出的并行比特信号变成串行比特信号。主机：主机：又称中央处理机，由中央处理单元 CPU、主存储器、输入输出设备以及其他外围设备组成。功能是进行数据处理。数据通信系统的分类：数据通信系统的分类

5、：根据传输线路是否直接与中央计算机系统相连接，可 分为脱机系统和联机系统。根据处理形式不同，可分为联机实时系统、远程批量处理系统和分时处理系统。联机实时系统：联机实时系统：是指从终端输入的数据，在中央计算机上立即进行处理，并将处理结果直接送回终端设备的处理形式。适用于要求能够迅速地处理随机发生的大量数据的场合。根据不同的应用又可分为询问处理系统、会话处理系统、数据收集系统、数据分配系统和数据交换系统。询问处理系统：询问处理系统：是指从远程终端发送电文到中央计算机，并将经处理后的结果作为电文发回该终端的系统，例如情报检索系统。通信网址大全：http:/ 时地收集到中央计算机进行存储和处理，再加工

6、成为各种报表资料，其数据流向是从远程终端到中央计算机，例如电力检测系统、气象观测资料收集系统。而数据分配系统的数据流向与数据收集系统的相反，通 常将这两种系统组合起来使用。数据交换系统：数据交换系统：是中央计算机接收某一终端送来的数据，经识别该数据的接收终端地址，再转发给目的地的接收终端，如银行汇兑系统。远程批量处理系统：远程批量处理系统：是从远程终端向中央计算机投入作业，获得处理结果。为了提高效率，批量处理的作业可通过批量作业站送到中央计算机。批量作业站是由一些能控制作业的终端组成的。分时处理系统：分时处理系统：是将中央计算机的时间划分成很短的时间片，远程终端按时间片轮流使用中央计算机的处理

7、形式。特点是一台中央计算机上可以连接几个控制台和上百台终端，每个用户都可以在一台终端或控制台上以会话方式操作或控制其作业的运行，这样，很多联机用户可同时使用一台计算机，每个用户感觉不到别人也在使用，好象自己在单独使用计算机。数据传输速率：数据传输速率：是衡量系统传输能力的主要指标，有三种定义：调制速率、数据传信速率和数据传送速率。调制速率是每秒传输信号码元的个数，又称波特率。数据传信速率是每秒传输二进制码元的个数，又称比特率。数据传 送速率是单位时间内在数据传输系统中的相应设备之间传送的比特、字符或码组平均数。数据传送速率总小于数据传信速率。在讨论信道特性，特别是传输频带宽度时，通 常使用调制

8、速率；在 研究传输数据速率时，采用数据传信率；在涉及系统实际的数据传送能力时，则使用数据传送率。数据传输方式：数据传输方式：是指数据在信道上传送所采取的方式。按数据代码传输的顺序可分为并行传输和串行传输；按数据传输的同步方式可分为同步传输和异步传输；按数据传输的流向和时间关系可分为单工、半双工和全双工数据传输。并行传输：并行传输：是将数据以成组的方式在两条以上的并行信道上同时传输。优点：不需要另外措施就实现了收发双方的字符同步。缺点：需要传输信道多，设备复杂，成本高。串行传输：串行传输：是数据码流以串行方式在一条信道上传输。优点：该方法易于实现。缺点：为解决收、发双方码组或字符同步，需外加同步

9、措施。字符同步：字符同步：在串行传输时，接收端如何从串行数据码流中正确地划分出发送的一个个字符采取的措施叫。异步传输优缺点：异步传输优缺点：优点是实现字符同步比较简单，收发双方的时钟信号不需要精确的同步。缺点是每个字符增加了 2-3bit，降低了传输效率，常用于 1200bit/s 及其以下的低速传输。同步传输：同步传输：是以固定时钟节拍来发送数据信号的。分位定时同步和帧同步。位定时同步又叫比特同步，作用是使数据电路终接设备接收端的位定时时钟信号和 DCE 收到的输入信号同步，以便 DCE 从接收的信息流中正确识别一个个信号码元，产生接收数据序列。同步传输中，数据的发送是以一帧为单位的。传输效

10、率高。适用于速率为 2400bit/s 及其以上的数据传输。频带利用率：频带利用率：单位频带内的调制速率，即每赫兹的波特数。是真正衡量数据传输系统的信息传输效率。信道容量：信道容量：是指信道在单位时间内所能传送的最大信息量，即信道的最大传信速率。数据信道：数据信道：典型的数字信道是平稳、对称、无记忆的离散信道。平稳的含义是对任何码元来说，误码率 Pe 的取值都是相同的；对称是指任何码元正确传输和错误传输的概率与其他码元一样，在错误传输时一个码元错成其他码元的概率都相同；无记忆是指接收到的第 i 个码元，仅与发送的第 i 个码元有关，而与第 i 个码元以前的发送码元无关。奈奎斯特准则：奈奎斯特准

11、则：带宽为 BHz 的信道，所能传送的信号的最高码元速率为 2BBd。通信网址大全：http:/ 又分为电路交换和存储-转发交换两种。电 路交换又分为空分交换和时分交换，前者是对模拟信号进行交换，后者采用时分多路复用技术。存储-转发交换按交换信息单位的不同又可分为报文交换和分组交换，报 文的长度一般为几千比特，分组长度一般为 1000bit 左右。数据通信的特点：数据通信的特点：从通信对象来看；从通信内容来看；从通信可靠性来看；从复杂性来看。随机信号：随机信号：具有随机性的时间信号。随机噪声：随机噪声：凡是不能预测的噪声统称为随机噪声，或简称噪声。随机过程的特征：随机过程的特征：1、在 观察区

12、间内是一个时间函数。2、任一 时刻上观察到的值是不确定的，是一个随机变量。每个时间函数称为一个实现，而随机过程就可以看成是一个由全部可能的实现构成的总体。随机过程：随机过程：就是无数样本函数的集合，或是在时间上连续的无数随机变量的集合。平稳随机过程的重要性：平稳随机过程的重要性：1、在实际应用中，特别在通信中所遇到的过程大多属于或很接近平稳随机过程；2、平稳随机过程可以用它的一维、二维统计特征很好地描述。平稳随机过程：平稳随机过程：指它的 n 维分布函数或概率密度函数不随时间的平移而变化，或 者说不随时间原点的选取而变化。广义平稳随机过程：广义平稳随机过程：如果随机过程的数学期望是与时间无关的

13、常数，其平均功率有界，自相关函数仅与时间间隔有关，而与时间起点无关，则称它为。简称平稳过程。各态历各态历经经性：性：从随机过程中得到的任一个实现，好像它经历了随机过程的所有可能状态，因此，用一个实现的 时间平均就可以代替它的统计平均。具有 各态历经性的随机过程可以用时间平均来代替统计平均。高高斯过程：斯过程：随机过程的任意 n 维分布服从正态分布（n=1,2,）时，称为。高斯过程若为广义平稳的，也必定是狭义平稳的。高高斯过程的重要性：斯过程的重要性：1、高斯过程的许多性质都能得到解析结果；2、用高斯模型表示物理现象所产生的一些随机过程，常常是适宜的。在通信信道中的噪声通常是一种高斯过程。噪声：

14、噪声：物理系统中对信号的传输与处理起扰乱作用而又不能完全控制的一种不需要的波形。在通信系统中由于电流或电压的自然起伏所产生的噪声称为起伏噪声。散粒散粒噪声：噪声：又称散弹噪声，它是由电子器件中电流的离散性质所引起的。它的平均值为零，幅度的概率密度函数为高斯分布。热热噪声：噪声：是指导体中电子的随机运动所产生的一种电噪声。它是均值为零的高斯分布。高高斯噪声斯噪声与白与白噪声：噪声：高斯噪声是指它的统计特性服从高斯分布，并不涉及其功率谱密度的形状；白噪声则是就其功率谱密度是均匀分布而言的，而不论它服从什么样的概率分布。把既服从高斯分布而功率谱密度又是均匀分布的噪声称为高斯白噪声或白色高斯噪声。热噪

15、声和散弹噪声就是高斯白噪声。输输出出平稳随机过程：平稳随机过程：平稳随机过程通过线性系统时，系统的输出随机过程也是平衡的。它的数学期望等于输入平稳随机过程的数学期望乘以系统的直流传递函数；它的功 率谱密度等于输入过程的功率谱密度乘以系统传递函数绝对值的平方。窄窄带随机过程：带随机过程：包络和相位都随机地缓慢变化的载频波；两个互相正交的载频波的组合。当窄带随机过程是零均值平稳高斯过程时，其包络的概率密度函数服从瑞利分布，随机相位则在 0-2之间均匀分布；其正交分量和同相分量是相互独立的平稳高斯过程，它们的数据期望都为零，而方差均与窄带随机过程相同。正弦波加窄正弦波加窄带带高高斯过程：斯过程：设有

16、用信号为正弦（余弦）信号，信 道存在加性窄带高斯噪声，则通信网址大全：http:/ 包络服从莱斯分布。当信噪比很小时，它接近瑞利分布；信噪比很大时，近于高斯分布。总信号的随机相位，当信噪比很大时，其分布集中于有用信号相位附近；当信噪比小时，近于均匀分布。基基带：带：指未经调制变换的信号所占的频带，一般基带数字信号的频谱是从零开始。基基带信号：带信号：高限频率与低限频率之比远大于 1 的信号。不搬移基带信号频谱的传输方式称为基带传输。差差分码：分码：是用差分码的前后码元电位是否相同来代表要传送的原信号码元。使使用用差差分码的分码的原因原因：在实际应用中，不归零信号经过信道传输，某些信道可能产后反相，即发送高电位，收到的却是低电位，或反之；而有些信道可能不产生反相，这就使接收困难，因此，采用差分信号。了解了解数据信号的数据信号的功功率率谱密度谱密度的的意意义：义：1、大 致可以掌握传输某一数据信号所需要的基带宽度。2、如何从数据信号的谱特性中提取收端需要的码元定时信息。基基带数据传输系统各带数据传输系统各部部分分功能功能：发送滤波器的作用是限制信号频带；信道可以是各种形式的电缆；接收滤波器