通信系统的演变
- 有线模拟模拟通信系统:最早的有线电话,话音直接由话筒到电流信号再到听筒
有线电话,线路架设不便,引入无线信道,传输空间电磁波
- 无线模拟通信系统:无线电话通信系统,加入了调制器/解调器和收发天线
模拟系统,底层由模拟电路实现,传输模拟信号,抗干扰能力很差,且传输中继会放大噪声
- 无线数字通信系统:进一步加入模数转换器,调制器变为数字调制器
最终,我们用数字电路处理数字信号,有许多优点
数字电路的优点:
- 大量晶体管而非模拟元件组成电路,集成度高;
- 电路可靠性高,小幅度的电流电压波动不影响电路,基本不受外部环境影响,电路处理的结果可重复、可复>现;
- 电路功耗低
- 设计过程自动化,无需手工运算
数字通信系统的优点:
- 通过中继器可以再生出“干净”的信号,抗干扰能力强
- 各种消息都可变成统一的数字信号,通用性强
- 可应用信源/信道编码等,提高有效性和可靠性
- 便于加密、复用传输、存储
- 缺点:显然数字信号承载信息的能力不如模拟信号,故占用带宽更大
通信系统的模型
一般通信系统的模型为:
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信源
发射机
信道
接收机
信宿
数字通信系统的模型
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信源编码
信道编码
交织
脉冲成形
调制
发射天线
接收机对应的处理流程为:
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接收天线
解调
采样判决
解交织
信道译码
信源译码
- 信源编码:用于去冗余,只传输必要的信息
- 信道编码:增加冗余,减少噪声和干扰导致的误码(但是在连续误码时,很可能无法纠错)
- 交织:按照一定规律打乱数据,从而将信道的连续误码变为解交织后的零星的误码(以便信道编码的纠错)
- 脉冲成形:数字序列转换为实际电路中的脉冲波形,如矩形脉冲
- 调制:控制信号传输时占用的频段范围。即按照一定处理(如ASK/PSK/QAM),将基带信号承载到高频载波信号上,从而满足信道的要求,另外调制还能让我们实现频分复用
什么是信道的要求呢?
对于无线通信,电磁波频率高,波长小,才能用较短的天线来发射信号;
对于有线通信,我们必须将二进制数据调制在电话线允许的3400Hz以内,才能用电话线传输数字信号,但传数据时不能打电话;
如果要数话同传,就要控制话音信号占用频段和数字信号占用频段不冲突,于是有出现了ADSL(4kHz以下传话音,25kHz~1.1MHz传输上下行数据)
电磁波的频率与波长成反比λ=υf\lambda=\frac{\upsilon}{f}λ=fυ
频率越高,波长小(接近分子原子尺寸),穿透力越强,但能量易丢失,即电磁波振幅衰减越快,从而无线基站的覆盖性越差;
频率越低,波长大,穿透力弱,但是绕射能力强,能量不易丢失,从而覆盖性好,可用于远距离通信
通信系统性能指标
衡量通信系统的优劣,从有效性和可靠性两方面考虑
- 有效性:信息传输效率,传输相同信息,所用时间短、占用频谱带宽小,则有效性好
- 可靠性:信息传输质量,传输时信息失真程度小,则可靠性高
具体到模拟通信系统:
- 有效性:占用带宽越小,有效性越好(AM有效性比FM好)
- 可靠性:信噪比越高,可靠性越好(FM可靠性比AM好)
具体到数字通信系统:
通信原理学习笔记1:模拟与数字通信系统、通信系统性能指标相关推荐
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文章目录 通信原理 通信系统基本概念和组成 通信 消息 信号 信息 信息量 离散信息 通信系统的主要性能指标 模拟通信系统 数字通信系统 有效性指标 可靠性指标 信道和噪声 无线信道 视线传播 自由传 ...
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