概论

通信原理

1. 通信概念

什么是消息？是信息的载体。例如语音，图片，视频等等
什么是信息？是消息的有效内容
什么是信号？信号是信息的传输载体
通信定义：利用电信号将消息中所包含的信息进行空间传递。
消息有两类：连续消息和离散消息
- 信号有两类：模拟信号和数字信号，区别是幅度取值是否离散

电路：模拟电路
- 通信的发展历程
1898 无线电报
1906 真空电子管
1918 无线电广播
1938 电视广播
1940 雷达与微波通信系统
1946 第一台电子管计算机诞生
1947 晶体管，贝尔实验室
1948 香农 信息的概念 贝尔实验室
1956 海缆建成
1958 第一颗通信卫星
1961 集成电路
1962 同步卫星
1960 激光器
70s以来 大规模和超大规模集成电路
80s~90s 网络

2. 模拟信号和数字信号

• 模拟信号：不易于传输，存储，运算。易受干扰，信息浓度高，处理简单。
• 数字信号（脉冲信号）：在离散时间进行采样。占用带宽高，易于保密，存储，复用，传输，抗干扰能力强。

3. 通信系统的构成

信源 --> 发送设备 --> 传输媒质 --> 接收设备 --> 信宿
以及传输过程包含的噪声。
1. 信源：将各种信息转变为原始的电信号
2. 信宿：将电信号转变为各种信息
3. 传输介质：传输信号的物理介质
4. 发送设备：将信源信号转化为适合在信道上面传输的信号
5. 接收设备：从接收信号中恢复出来原始信号
6. 噪声：存在于信号传输的整个过程中

• 分类：
• 1. 按照传输不同的信号类型进行分类
     模拟通信系统
     数字通信系统
• 1. 按照传输介质的不同
     无线和有线通信
• 1. 按是否调制
     基带通信系统
     调制通信系统：无线电广播和电视广播
• 1. 按照波长
     长波，中波，短波，微波，光通信系统

• 模拟通信系统：模拟基带或带通信号传输模拟消息
  消息<-->电信号：信源和信宿
  基带信号<-->已调信号 ：调制器和解调器

• 数字通信系统：数字基带或带通信号传输模拟消息
  模拟信源 -》信源编码 -》 信道编码 -》 调制 -》 传输介质 -》 解调 -》 信道解码 -》 信源解码 -》 模拟信宿
  信源编码：提高有效性
  信道编码：差错控制，提高可靠性

4. 通信方式

点对点
点对多点
多点对多点
- 拓扑：网络在物理或者逻辑上面的布置方式，包括网星树总线环形
- 分类
1. 按时间和空间：单工和半双工和全双工
2. 并行：传输速度快，效率高，多用在实时，快速的场合。同步问题，抗干扰能力差
3. 串行：速度慢，费用低，远距离传输

5. 信息的度量

消息量和消息发生的概率有关
离散信源 信息量 = -$log_2P(x)$
比特2，奈特e，哈莱特10
最大信息量 H = $log_2M$, p = 1/M

6. 通信系统的性能度量

有效性：传输速率，信息速率（传信率、比特率，信息传输速率），码元速率（码率），两个速度的转化
波特率体现了带宽，比特率体现的是效率。通过编码，在同个码元速率来获得更高的信息速率。
频带利用率：Baud/hz, bps/hz
可靠性：误码率Pe，误信率Pb

7. 常用的通信手段

电缆通信：电话，网络
长波：无线通信
中波：无线电广播
短波：军事领域
微波：卫星
光纤：传输介质是光纤
卫星：特点是通信距离远、覆盖面积大、不受地形地貌的限制、信道容量大、建设周期短、可靠性高
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