第一。通信系统概述

主要内容：一．通信系统概述1.通信系统的组成：基本概念、框图（1）源信息格式（Format）是信息采集后的源信息最初表示方式，如模拟电信号的限带波形，图像信号的扫描象素集合或其红绿蓝三个基本分量的PCM编码。

信源格式为信源编码作好了基本格式的准备，其中还包括信源编码前去噪、限带等的预处理。

（2）信源编码为了提高信息的有效性，在源信息中可能存在某种程度的冗余“信息”以及根据需要的质量标准，可以去除其中次要信息，因此提高有效性的措施采用去相关及压缩编码，即用更少的编码位数来表示符合一定接收质量的更多源符号。

其基本理论是仙农率失真理论，其基本技术如无失真预测编码和有损正交变换编码等。

（3）信道编码经过信源编码的码字序列，均应认为是重要信息，因此如果在传输与接收判决中发生错误或超出限定的符号误差概率，则会不满足接收者的质量要求。

如果信源码字之间互为正交或不相关，则有一定的抗干扰能力，或者基带码流的码符号选用某些合适的码型，也有一定抗干扰性。

最好的方法是根据信道环境的特性，将信源码字中按一定规则适当加入冗余码元（监督元），构成差错控制码，可以根据不同的结构和冗余位多少，提供1位或多位自动纠错或通过反馈重发纠错能力。

对于信道带宽无限制而传送信号功率受限（如卫星）的通信系统，在保持所需的误差率时，利用差错控制编码能降低所需的信号功率或信噪比。

（4）信道复用信道复用（Multiplexing）是通信系统中很为重要的组成部分。

其基本功能是使多种信息流共享同一信道，提高通信资源利用率。

如目前无线正在使用整个频段跨越105~1012Hz的频率资源，各个不同频段和频点用于各种类型的无线信号传输，必须采用频分复用（FDM）。

基于有线信道的基带传输，多采用时分复用（TDM）。

还有基于特殊媒体分离和空间分离的空分复用（SDM），现代无线扩频通信的码分复用（CDM），以及水平和垂直激化的电磁波传输提供激化复用（PDM）。

近几年的发展已大量推广利用光密集波分复用（DWDM），可以使一条光纤容纳几亿个数字电话的点对点间传输。

第一章通信系统概述1.1 通信系统模型一、通信的定义1.信息：对收信者来说未知的、待传送、交换、存储或提取的内容﹙包括语音、图象、文字等﹚人与人之间要互通情报，交换消息，这就需要消息的传递。

古代的烽火台、金鼓、旌旗，现代的书信、电报、电话、传真、电子信箱、可视图文等，都是人们用来传递信息的方式。

2.信号：与消息一一对应的电量。

它是消息的物质载体，即消息是寄托在电信号的某一参量上。

3．通信就是由一地向另一地传递消息。

二、电通信1．定义利用“电”来传递信息，是一种最有效的传输方式，这种通信方式称为电通信。

2．特点电通信方式能使消息几乎在任意的通信距离上实现既迅速、有效，而又准确、可靠的传递。

电通信一般指电信，即指利用有线电、无线电、光和其它电磁系统，对于消息、情报、指令、文字、图象、声音或任何性质的消息进行传输。

（1）模拟信号与数字信号：按信号随时间分布的特性信号可分为模拟和数字信号。

模拟信号：信号的取值是连续的。

数字信号：信号的取值是离散的。

（2）基带信号与频带信号：按信号随频率分布的特性信号可分为基带和频带信号。

基带信号：发信源发出的信号。

频带信号：通过调制将基带信号变换为频带信号。

基带传输：在信道中直接传输的信号 (如直流电报、实线电话和有线广播等)。

频带传输:通过调制将基带信号变换为更适合在信道中传输的形式。

（FM、AM、MODEM）三、通信系统的模型1.通信系统的一般模型(1)通信系统：通信系统是指完成信息传输过程的全部设备和传输媒介。

(2)通信系统的基本模型●发信源：是消息的产生来源，其作用是将消息变换成原始电信号。

变换：将非电物理量转换为掂量。

信源可分为模拟信源和离散信源。

模拟信源(如电话机、电视摄像机)输出幅度连续的信号；离散信源(如电传机、计算机)输出离散的数字信号。

●发送设备：作用是将信源产生的消息信号转换为适合于在信道中传输的信号。

它要完成调制、放大、滤波、发射等。

在数字通信系统中还要包括编码和加密。

第一章绪论1.什么是通信系统？画出数据通信系统的一般模型图，并简要介绍。

（1）通信系统是实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒介的总和（2）信源→发送设备→传输系统→接收设备→信宿↑噪声源源系统→→→传输系统→→→目的系统（3）信源：把各种消息转换为原始电信号信宿：把电信号还原成消息发送设备：匹配信源与传输媒介：调制接收设备：完成发送设备的反变换：解调信道：信号传输媒介噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声2.试分析数字通信和模拟通信的优缺点。

（1）模拟通信系统：以模拟信号为传输对象的传输方式称为模拟传输，以模拟信号来传达消息的通信方式称为模拟通信，传输模拟信号的通信系统称为模拟传输系统。

缺点：抗干扰能力差保密性差不能适应计算机通信的需求（2）数字通信系统：以数字信号为传输对象的传输方式称为数字传输，以数字信号来传达消息的通信方式称为数字通信，传输数字信号的通信系统称为模拟数字系统。

优越性：抗干扰能力强{数字信号可多次再生，自动检错、纠错}具有良好的灵活性和通用性便于加密数字通信设备易于大规模集成什么是消息？什么是信息？什么是信息技术（Information technology，IT）？基本概念：1.1948年，晶体管的发明与香农定理的提出激起了数字通信系统的发展2.按照信号特征分类，通信系统可分为模拟通信系统和数字通信系统。

第二章 练习题1. 信息的概念a) 信息和消息的区别是什么？解：消息具有两个特点：一是能被通信双方所理解，二是可以相互传递信息是指包含在消息中对通信者有意义的那部分内容消息是信息的载体b) 信息量的定义和单位是什么？解：一条消息包含信息的多少称为信息量定义：当底数分别为2，e 和10时，单位为比特，奈特和哈特莱c)设某信源产生a 、b 、c 、d 四个符号，若各符号的出现相互独立，且其出现概率分别为1/2、1/4、1/8、1/8，试求该信源的平均信息量。

解：H =−12log 212−14log 214−18log 218−18log 218=2.5(b)d) 一个离散信号源每毫秒发出4种符号中的一个，各相互独立符号出现的概率分别为0.4、0.3、0.2、0.1，求该信号源的平均信息量与信息速率。

第一章卫星通信系统概述l1945年，英国的科幻小学作家阿瑟·C·克拉克在世界上首次提出了使用卫星进行远距离无线电能信和无线电广播的设想，这位作家在《无线电杂志》上发表了一篇文章，提出用火箭发射一颗人造卫星，绕地球转动，然后，地面上发送信号给卫星，通过卫星再传回地面。

l1957年10月4日，原苏联成功发射了人类历史上第一颗人造地球卫星。

l在人类已经发射的卫星中，通信卫星只占其中的一部分。

目前围绕地球飞行的卫星中，大多数是有带有各种传感器的观察卫星，如气象卫星、电子侦察卫星、成像侦察卫星、海洋监视卫星、预警卫星、核爆炸探测卫星、资源卫星、天文观测卫星；其他的是通信卫星或是广播通信卫星，如亚太卫星、中星5号等。

目前在轨道上运行的通信卫星有数百颗。

在80年代和90年代初承担了国际通信业务量的70%。

l1962年7月美国成功地发射了第一颗通信卫星Telestar，实验了横跨大西洋的电视和电话传输。

但是，Telestar并非在静止轨道上。

第一颗静止轨道卫星则是1963年2月美国发射的SYNCOM实验卫星，它成功地转播了1964年东京奥运会的实况，使全世界看到了卫星通信的优越性和实用价值。

l90年代初提出的各种通信卫星系统多至几十个，其中最著名的就是“铱”移动卫星通信系统和“全球星”系统。

这两个系统可以提供覆盖全球的移动电话业务。

在波黑执行任务的美军飞行员每人都配备了一部“铱”手机。

这些卫星通信系统除了广播业务以外，基本上都只能提供话音业务。

所以从97年以后，廉价的地面通信系统的发展如光纤通信系统、蜂窝移动通信系统的蓬勃发展，一下子大大压缩了卫星通信的市场，国内国际的骨干网通信负荷的80%以上改由光纤网络承担。

获得技术上巨大成功的“铱”移动卫星通信系统也惨遭倒闭。

但是新的曙光出现了：军事通信的巨大需求和民用宽带卫星市场的急剧扩大。

l纳卫星(NanoSat)的概念最早是由美国航空航天公司(Aerospace)于1993年在一份研究报告中首次提出的,它带来了小卫星设计思想上的根本变革.纳卫星和皮卫星(PicoSat)是以微机电系统(MEMS)技术和由数个MEMS组成的专用集成微型仪器(ASIM)为基础的一种全新概念的卫星,它基于微电子技术、微机电技术、微光电技术等微纳米技术而发展的，纳卫星体现了航天器微小化的发展趋势。

（初级）通信专业综合能力-通信系统-第1节通信系统概述[单选题]1.下列选项中，()是数字通信系统中的有效指标。

A.输出信噪比B.误码率C.频带利用率D（江南博哥）.误信率正确答案：C参考解析：模拟通信系统的有效性指标：有效传输频带。

数字通信系统的有效性指标：传输速率、频带利用率。

【知识点：通信系统的性能指标】[单选题]4.通信系统的主要矛盾是()。

A.经济性和可靠性B.有效性和经济性C.有效性和可靠性D.标准型和经济性正确答案：C参考解析：通信的性能指标涉及可靠性、有效性、适应性、经济性、保密性、标准性、可维护性。

其中，通信的有效性和可靠性是主要矛盾所在。

[单选题]5.()是指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量”问题。

A.有效性B.可靠性C.经济性D.标准性正确答案：B参考解析：有效性是指信息传输的“速率”问题；而可靠性则是指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量”问题。

这两个问题既相互矛盾又相对统一，并且还可以进行互换。

[单选题]6.下列选项中()是数字通信系统可靠性指标。

A.带宽B.信噪比C.信息传输速率D.误码率正确答案：D参考解析：所属知识点：通信系统>通信系统概述>通信系统的性能指标。

[单选题]7.通信系统的有效性是指信息传输的()问题A.质量B.安全C.成本D.速率正确答案：D参考解析：所属知识点：通信系统>通信系统概述>通信系统的性能指标一个通信系统质量如何，通常由两个指标来衡量，即系统的有效性和可靠性。

从研究信息传输的角度来说，通信的有效性和可靠性是主要的矛盾所在。

有效性是指传输一定信息量时所占用的信道资源（频率范围或时间间隔）或者说是传输的“速度"问题；可靠性指的是消息传输的准确程度，以不出差错或差错越少越好。

可靠性则是指传输的“质量问题。

这两者是相互矛盾而又相互联系的，通常也是可以互换的。

【知识点：通信系统的性能指标】[单选题]8.在数字通信系统中，误信率属于通信系统的()指标。

第一章通信系统概述学习要求一、了解通信系统一般组成以及模拟通信系统、数字通信系统组成及工作特点；二、掌握通信系统传输性能的指标及数字通信系统主要性能指标的概念；三、掌握离散信源信息量的计算。

习题一、填空题1.按传输媒介来分，通信系统可分为和。

2.基带信号频谱集中在____附近，频带信号频谱集中在_____附近。

3.点对点之间的通信可分为、半双工和通信三种。

4.在数字系统中，以减少码元数目为目的的编码被称为___ __，而通过增加冗余位来提高传输可靠性的编码被称为___ _________。

5.为了提高数字信号的有效性而采取的编码称为__ __，为了提高数字通信的可靠性而采取的编码称为_ _________。

6.评价通信系统传输性能最重要两个指标是和，其中是衡量接收信息的准确程度。

7.模拟通信系统的有效性通常用______(传输带宽，信噪比)来衡量，可靠性通常用_____(传输带宽，信噪比)来衡量；数字通信系统的有效性通常用___ _______(误码率、传码率)来衡量，可靠性通常用___(误码率、传码率)来衡量。

8.数字通信系统的主要性能指标是____和____。

码元速率的定义是__ _，单位是_；信息速率的定义是_，单位是__。

9.出现概率越___ __消息，其所含的信息量越大；出现概率越__ ___消息，其所含的信息量越小。

10. 已知某信息集为 [x1,x2,…x i,…x n] ，由它构成的信息源的符号概率分布为：[p(x1),p(x2),…p(x i),...p(x n)]，则第 i 个符号所携带的信息量为，每个符号的平均信息量为；若要求平均信息量为最大值，则信息源的符号概率为_____________。

11.若 16 进制符号是非等概出现，则此信源输出的每个符号所包含的平均信息量_ __(大于、小于) __bit/符号。

12.某二进制离散信源，“1”、“0”发生的概率分别为 1/4 和 3/4，该信源的平均信息量为___。

第一章通信系统与通信网络系统概述1。

1 通信系统的发展简史人类建立和使用通信早在古代就开始了,古代的烽火台、邮路驿站、狼烟设施、旌旗等。

唐代大诗人杜甫诗中的“烽火连三月，家书抵万金”，就是古人收到远方家信时，欣喜若狂的真实写照；又如唐代诗人王维诗句中的“大漠孤烟直，长河落日圆”的诗句更是直接反映了古代的“数字化”通信系统-—烽火台的通信效果。

近代的灯光信号、旗语等，特别是到了19世纪，英国人莫尔斯于1837年发明了无线电电报装置；美国人贝尔于1876年发明了电话系统，这标志着“电讯时代”的开始——将信息转换成某种电磁波信号并进行远距离传送.现代的电报、电话、传真、电视、计算机等用户终端连接起现代通信网,在20世纪初期，德国西门子公司的电磁式自动交换机的诞生，则标志着“通信自动化”时代的开始；20世纪末期，光纤数字通信技术、计算机通信技术和卫星移动数字通信系统的使用，将通信技术推向了一个高速发展的水平；而在21世纪初，随着宽带互联网业务与IP技术的快速前进，新一代移动通信(即第三代移动通信系统3G）和网络电视（IPTV）技术的崛起,以及全球电信行业向“综合信息业务服务商”方向的全面转型，3G技术的使用和发展，使移动通信从窄带、低速、单一的业务推向了宽带、高速、多业务的发展,目前，全球3G市场已进入了快速的发展阶段.由于3G移动通信网络在网络带宽、安全性与可靠性等方面的突破，3G业务应用将摆脱2G时代简单的纯文本内容，能提供低成本、大容量、更丰富、个性化与更多样化的移动多媒体业务，真正实现“随时、随地、无拘无束通信与信息交互”。

故3G市场开始由发达国家和地区逐步向发展中国家和地区发展，当前以亚洲、东欧表现最为活跃，具有广阔的市场.根据信息产业部的统计和预测数据，我国3G终端的市场是非常巨大的。

未来的3G终端市场,将会有更多的厂商加入，有更多的款式可供用户挑选，目前，3G正处于蓬勃发展的时期。

1。

2 通信系统的定义与特点在人类的活动过程中需要相互之间传递各种信息，也就是说将带有传递的各种信息的信号通过某种方式由发送者传递给接收者，这种信息的传递过程就是我们所说的通信.因此，所谓通信,就是由一个地方向另一个地方传递和交换信息的过程。