2021年中級(jí)通信工程師綜合能力知識(shí)點(diǎn)集錦（四）：通信系統(tǒng)

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1、通信的基本概念

通信是發(fā)送者（人或機(jī)器）和接收者之間通過(guò)某種媒體進(jìn)行的信息傳遞；如今在自然科學(xué)領(lǐng)域涉及“通信”這一術(shù)語(yǔ)，一般是指“電通信”，廣義來(lái)講，光通信也屬于電通信，因?yàn)楣庖彩且环N電磁波。

1837年莫爾斯發(fā)明的有線電報(bào)開創(chuàng)了利用電傳遞信息（即電信）的新時(shí)代。

結(jié)論：電信就是利用電信號(hào)傳輸消息中所包含的信息。

2、通信系統(tǒng)的一般模型

通信系統(tǒng)一般由：信源、發(fā)送設(shè)備、信道、接收設(shè)備和信宿組成。

按照信道中傳輸?shù)男盘?hào)是模擬信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。與模擬通信系統(tǒng)相比，數(shù)字通信具有抗干擾能力強(qiáng)、差錯(cuò)可控、易加密等優(yōu)點(diǎn)。

3、通信系統(tǒng)分類與通信方式

通信系統(tǒng)分類：

通信方式是指通信雙方之間的工作方式或信號(hào)傳輸方式。

（1）按消息傳遞的方向與時(shí)間分類，通信方式可分為單工、半雙工及全雙工通信；

①單工通信，是指消息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞健?/span>

②半雙工通信，是指通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時(shí)進(jìn)行收和發(fā)的工作方式。

③全雙工通信，是指通信雙方可同時(shí)進(jìn)行收發(fā)消息的工作方式。一般情況全雙工通信的信道必須是雙向信道。

（2）按數(shù)字信號(hào)排序分類：并行傳輸和串行傳輸。

4、通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)

從研究信息傳輸?shù)慕嵌葋?lái)說(shuō)，通信的有效性和可靠性是主要的矛盾所在。

有效性是指信息傳輸?shù)摹八俣取眴?wèn)題；而可靠性則是指接收信息的準(zhǔn)確程度，也就是傳輸?shù)摹百|(zhì)量”問(wèn)題。

在數(shù)字通信系統(tǒng)中，傳輸速率分為：碼元傳輸速率（單位：波特）和信息傳輸速率（單位：bit/s）。

5、信道的定義和分類

信道是指以傳輸介質(zhì)為基礎(chǔ)的信號(hào)通道。在通信系統(tǒng)中，信道是連接發(fā)送端和接收端的物理介質(zhì)，其功能是將信號(hào)從發(fā)送端傳送到接收端。

6、信道特性

從信道特性對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊憗?lái)看，傳輸介質(zhì)的影響是主要的。

在傳輸數(shù)字信號(hào)中，波形畸變可引起相鄰碼元波形之間發(fā)生部分重疊，造成碼間串?dāng)_。

各種隨參信道具有的共同特性：信號(hào)的傳輸衰減、傳輸時(shí)延隨時(shí)間而變化，同時(shí)存在多徑傳播現(xiàn)象。

7、信道中的噪聲

噪聲可以分為人為噪聲和自然噪聲兩大類。

在通信系統(tǒng)中的工作頻率范圍內(nèi)熱噪聲是均勻分布的，熱噪聲的頻率范圍很廣，它均勻分布在大約從零頻率開始，直到1012 Hz。

噪聲可以分為脈沖噪聲、窄帶噪聲和起伏噪聲3類。

為了描述窄帶噪聲的帶寬，引入了噪聲等效帶寬的概念。用來(lái)度量頻譜泄露的程度，頻譜泄露越嚴(yán)重，噪聲等效帶寬越大。

為了準(zhǔn)確表達(dá)噪聲對(duì)傳輸信號(hào)的影響，通常采用信道的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述。信道的數(shù)學(xué)模型分為調(diào)制信道模型和編碼信道模型兩類。

調(diào)制信道模型用加性噪聲和乘性噪聲表示信道對(duì)于信號(hào)傳輸?shù)挠绊憽?/span>

工程實(shí)踐中，為了解決噪聲干擾問(wèn)題，通常采用濾波器進(jìn)行有用信號(hào)外的無(wú)用信號(hào)過(guò)濾。

8、信道容量

信道容量是指信道傳輸信息的最大極限速率。

根據(jù)香農(nóng)定理，對(duì)于連續(xù)信道，如果信道帶寬為B，并受到加性高斯白噪聲的干擾，其信道容量C的理論公式為：。由于白噪聲平均功率，因此，香農(nóng)公式的另一種形式為：。

香農(nóng)定理是研究和評(píng)價(jià)通信系統(tǒng)原理和性能的理論基礎(chǔ)。

一個(gè)連續(xù)信道的信道容量受B、、S 3個(gè)要素限制，主要這3個(gè)要素確定，則信道容量也就隨之確定了。

任何一個(gè)信道，都有信道容量C。

增大信號(hào)功率S可以增加信道容量C，若信號(hào)功率趨于無(wú)窮大，則信道容量也趨于無(wú)窮大。

減小噪聲功率（或減小噪聲功率譜密度），可增加信道容量C。

增加信道帶寬B，也可增加信道容量C，但不能使信道容量無(wú)限制增大。

由香農(nóng)公式可以看出，信道容量可以通過(guò)系統(tǒng)帶寬與信噪比的互換而保持不變。