樊昌信通信原理第7版知识点总结笔记课后答案.docx

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樊昌信通信原理第7版知识点总结笔记课后答案

第偉绪论

1.1复习笔记

一、通信的基本概念

II通信

通信是指发送者（人或机器）和接收者之间通过某种媒体进行的信息传递。

消息、信息与信号（见表1」・1）

表1亠1消亘、信息与信号

要点

主要内容

消息

是指涌信系统传祈的对象.它是信息的O#.分为连续消息

（语音.温度甥居）和离撫消怠（符号、文字、数字数据）

信息

是指消息中所包含的有效内容

倍号

是榆肖息的传输载体，分为模拟信号（电话机送出的语旨言号）和数字^号（计算机输岀的信号）

关系

1消息是信息的物理形式；

2信息是消息的有效内容，

3信号是消息的传输裁体

2.通信系统模型

通信系统一般模型（见表1-1-2）

表1・1・2通信至统

要点

主要内容

系统模型

见冏111

系统模块

信息輝

把待传输的销息转换成區始电信号，分为模拟信源

（话简、摄像机）和數字信源（电传机、计算机）

发耀备

将信源和信道匹配起来•即将信源产生的原始电信号变换成适合在信道中•传输的信号。

例如，变按器、敢大墨滤枝器、编码器.调制器以及多路传输系统中的多路复片器等

信道

是指一种将来自发送设奋的信号传送^接收站的物理媒质。

可以是无线的，也可以是有线的

噪声源

是需信道中的嗪声及分撫在通信系统其他各处的噪声的集巾表示，非人为加入

接收设备

从癬0诚损的接收信号中正确檢共出原蛤电信号

信宿

把原始电信号还原成相应的消息.如扬声器等.X称受｛諸、收终端

^M-l通信系统

模拟通信系统模型（见表1）

表1亠3模拟通信系统模型

要点

主要内容

系统模型

见图1-1-2

系统模块

模拟信源

把连续甫息变换成.原贻电信号，即基带信号

调制器

把基蒂信号娈换成话合在信道中传输的信号

解调器

将^道中传输的已调•信号变朋基帝信号

信宿

模抵信宿将基带信号变按为连续消息

注，基芾信号是从信源茨出或送达信宿的信号的荃本频帝信号。

频诸通常从零瓠附近开始。

已调信号是经过调制的信号。

其频倚鱼市具有带通形式.又称帶通信号

模拟信源一|调制器—-［佶道|~-解调器—倍宿

|噪声源］

^1-1-2模拟通信系统模型

fj数字通信系统模型（见表1JJ）

表14数字通信系统模型

要点

主要内容

系统模型

见图1-1-3

系统檢块

信源编码

与译玛

◎言师編码的作用

a.通过滅少传输码元，降低码元速率从而增加传输的有效性；

b.可以实现棧拟向数字的转换

②（郭原译码的作用

信源铎码和编码是相反的过程，是数字向偿拟的转换

信道编码与译码

①m編码

作用是逬行差错控制.信道编码器丼传输的信息码元按一定的规则加入保护成分（监普码元），组成•"抗干扰编码”韓道铎码

是指信道译码器按相应的逆规则迸行解码，JA中发现或纠正错误以提高通信系统的可靠性

加密

与解密

硕密的放

是指心地将被传输的数字序扰乱加上密玛以保证传输信息的安全的处理过程

②^密的定梵

是垢接收诺与发送端处理过程相反的，用来恢复原来信息的处

理站呈

教宇调制

与解调

够宇调制

把数宇基带信号的坝诣搬移到高皱处.形成适合在信适中传输的帯通信号。

分为振幅铠控（ASK）、师多犍控（FSK）s绝对相移铤控（PSK）、相对（.差分）楫移铤揑（DPSK）

蜩字解调

从数字芾通信号中还原岀数字基带信号。

分为相干解调、非相干解调

同步

使收发两鐸的信号在时闾上保持步调一预.保证数字通信泵统的有序、准确和可瓠按照同步的功用不同.分为翊同步、徒同步、群（帧）同步和网同步

数字通信的特点（见表1亠5）

表］亠5数字通信的特点

要点

主要内容

1抗干扰能力强，且噪声不积累；

2传输差皓可控；

3便干用现代盘?

字^号处理技术对数字信息进行处理、变换、存储；

4易干集成，畴鱼信设备的重虽

5島干加密处理.保密性好

缺点

1占用的传输带宽较犬；

2对同步要家舀系统设奋冥杂

三、通信系统分类与通信方式

||通信系统的分类（见表1亠6）

表1亠6通信系统的分类

分类方式

主烫内容

按通信业务分类

电报通信系统、电话诵信系统、教据通信系统.因像通信系统

按调制方式分类

基带传物系统（将未经谓制的信号直接传法）和带通件输系统

按信号特征分类

模期通信系统（系统信道中所传输的信号为槟拟信号）和数字通信系统

按传输媒质分类

有线通信系统（导线作为传输燥质完成通信）和无线通信系统（依靠电逬波在空间传播芫成通信）

按工作波段分类

长彼通信、中彼通信、短彼通信、远红外线通信等

按信号复用方式分类

分为尬分复用、时分复用・玛分复用、波分复用.空分痩用等

通信方式（见表1亠7）

義1・1・7通信方式

要点

主要內容

是描甬信双方之间的H作方式或信号侍输方式

工作方式分类

（按常戲極方向与时间的关系）

单工通信

是指通信双方巾只有一个可以进行发送,另一个只能接收的单方向传输的工作方式。

例如广播、遥测、逞控.无线寻呼等

半取工通信

是指•逋信玻方郡能收发消息•，但不能同时进行收和发的H作方式例如使用同一载瓠的音通对讲机，间询仗检索等

全双工通信

是指通信双方可同时收发消息的工作方式。

例如电话等

通信方式分英

具体见表M-8

義1亠8通信传输方式的分类

按敦据码元传输方式不同分类

定义

示意图

应用

并齐传输

并行传输是指将代表信息的教字码元序列叹成组的方式在两象或两条以上的并行信道上同时传输

节省传输时间，

速度快

需多条通信信道，成本高

B

Cxwsa“

!

—般只用于设备之间的近距离通信,例如计算机和打印机之间的数据传输

串行传输

串行传输是指将数字码元序列以串行方式一个码元接_个码元地在一条信道上传输

貝需一

条通信信道，所

铺设费

用低

速度慢•需外加同步措施以解决收後取方码组或宇符的同步问题

T

oiicaito

W）&

§

〉

应用于远距离数字传输

诵信

4.信息及其度量（见表

妾点

主要内容

定义

假设pW表示消息发生的榇率，I恚示消息中所含的信息虽.则猎息X命含的信息址为

1曲％'）1咲％）

单位

信息量单也和对数的底3有关

①比特单也

若a=2,则信.怠虽的单位为比特（bit）,简记为b.涌常广泛使用的单位対比特，有

J=10gI-^=-l0g:

P（x）（b）

持单位

若⑴已，则信息童的单位为奈特（nai）

③哈特茱单位

若二=10,则信怠量的单位为哈特茉（Hanley）

计算

遞1-1-10

^1-1-10信亘垦的计算

要点

主要内容

离散

信号

等

概

率

对干离散信嫁，M个波形等概率（P=l^）发送，且每一个破形的出现是独立的，即信源是无记忆的，则传送M进制液形之一的信息莹为

[二1°8冷二y~7Y二吨二皿⑹

非等概率

1信息源的短的定义

设离放信源是Y由M个符号组成的集合，其中毎个符号次』i=h2.

3,….M）按一定的概率P仙）独立出现。

则平均信息量为

H（x）=P（.xJ[-1单2只耳）]+P（x:

）[-log;P（.v,）]

+-+P（.vjr）[-log2P（g）]

=-fp（Xf）lOg2P（Xf）（b/符号）

1=1

2信息源的焰的性质

当P（Q=1,M1：

每个符号等紙率独立出现）时，信源的歸最大值

连续

信号

假设f（X）为连续涓息出现的機率密甌则连续消息的平均•信息虽为

日（Q一出

五、通信系统主要性能指标

II有效性（见表1亠11）

義有效性

烫点

定义

是指传输一定信息童所占用的瓠带题，即频带利用率

度量

删通

信系统

传输同祥的信师信号，所需的侍输带宽越小，频芾刑用率越高，有效性越好

数字通

信系统

1频带利用率习

是指单位带寛«Hzj内的传辎速率.即

il=RsB（BaudUz）或Tp>=RbB（b（s・Hz））

2码元传输速率Rb

是指单位时间（每秒）传输码元的数目，单徒为披特（Baud）,简称传玛率,即

Rb=I-Tb（Baud）

注，M迸制码元速率Rb泌与二进制码元連率Rb:

的关系为Rb:

=Rwlog?

M

3信息传输速率&

是指单位时间内传输的平均信息量.单位为比特秒（b’s）,简称传信率.即

R5=Rhlog2M（Baud）

注，码元速率和传输速率的关系：

Rb=Rb-H（计算題帘用到）

可靠性（见表1亠12）

^1-1-12可靠性

要点

主要内容

定义

是指传输信息的准醐呈度

度量

模拟通信系统

通常屈接收端输岀信号与噪声功率比（S’N）来度量，它反映了信号经传输后的“保真”程度和抗璨声能力

数字通信系统

1误码率Pe

是指错误接收的齊元数在传输总码•元数中所占的比例，即

P尸错误码元数传输总码元敎

2误信率Pb

是指惜误接收的比特数在侍输总比特数中所占的比例，又称误比特笫即

P严惜误比特数传输总比特数

1.2课后习题详解

思考题

1-1以无线广播和电视为例，说明教材图1-3模型中信源、信宿及信道包含的具体内容是什么?

答：

（1）在无线电广播中

1信源：

从声音等各种消息转换而成的原始电信号；

2信宿：

从复原的原始电信号转换成对应的声音；

3信道：

载有声音和影像的无线电波，以某种方式表示原始电信号。

（2）在无线电视系统中

1信源:

从声音、影像等消息转换而成的原始电信号；

2信宿:

从复原的原始电信号转换成的声音、影像等；

3信道：

载有声音和影像的无线电波，以某种方式表示原始电信号。

1-2何谓数字信号?

何谓模拟信号?

两者的根本区别是什么？

答：

（1）数字信号是指载荷消息的信号参星仅有有限个取值的信号；模拟信号是指载荷消息的信号参呈取值为连续（不可数、无穷多）的信号；

（2）两者的根本区别在于载荷消息信号参呈的取值是连续的还是离散可数的。

时间域上的连续与否不能作为区分模拟信号和数字信号的标准。

1-3何谓数字通信？

数字通信有哪些优缺点?

答：

（1）利用数字信号来传递信息的通信系统称为数字通信系统。

冥中主要有信源编码与译码、数字调制与解调、同步以及加密与解密等组成部分；

（2）数字通信的优缺点：

①优点：

a抗干扰能力强，且噪声不积累。

数字通信特有的抽样判决再生的接收方式使得具拥有较强的抗干扰能力；

b传输差错可控。

在数字通信系统中,可通过信道编码技术进行检错与纠错，降低误码率，提高传输质呈；

c.易于加密处理，且保密性好；

d便于存储、处理和交换；数字通信的信号形式禾时■算机所用的信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网,也便于用计算机对数字信号进行存储、处理和交换,可使通信网的管理和维护实现自动化、智能化；

e.易于集成，使通信设备微型化,重呈减轻；

f.便于构成综合数字网和综合业务数字网。

采用数字传输方式,可以通过程控数字交换设备进彳澈字交换，以实现传输和交换的综合。

②缺点：

a.可能需要较大的传输帝竞；

b.对同步要求高，系统设备复杂。

1-4数字通信系统的一殷模型中各组成部分的主要功能是什么？

答：

数字通信系统的一般模型中各组成部分的主要功能是：

（1）信源編码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换；

（2）信道编码和译码功能是进行差错控制，从而增强数字信号的抗干扰能力；

（3）加密与解密的功能是保证信息的安全传输；

（4）数字调制和解调功能是把数字基帯信号搬移到高坝处以便在信道中传输；

（5）同步的功能是在首发双方时间上保持一致，保证数字通信系统的有序、准确和可靠的工作。

1-5按调制方式，通信系统如何分类？

答：

按调制方式，通信系统分为：

（1）基帝传输系统。

基芾传输系统是将未经调制的信号直接传送，如市内电话、有线广播，一般的无线传输很少用到基帯传输系统；

（2）帯通传输系统。

帝通传输是对各种信号调制后输出的信号。

帯通传输系统的应用非常广泛，无线传输领域基本上都是利用帝通传输系统。

1-6按传输信号的特征,通信系统如何分类？

答：

按传输信号的特征,通信系统分为：

（1）模拟通信系统。

模拟通信系统是指系统信道中所传输的信号为模拟信号的通信系统；

（2）数字通信系统。

数字通信系统是指系统信道中所传输的信号为数字信号的通信系统。

1-7按复用方式，通信系统如何分类？

答：

按复用方式r通信系统分为:

（1）频分复用。

频分复用是用频谱搬移的方j去使不同信号占据不同的频率范围；

（2）时分复用。

时分复用是用脉冲调制的方法使不同信号占据不同的时间区间；

（3）码分复用。

码分复用是用正交的編码分别携帯不同的信号；

（4）波分复用。

波分复用是将两种或多种不同波长的光载波信号经复用器汇合在一起并耦合到光线路中同一根光纤中进行传输；

（5）空分复用。

空分复用是指让同一个频段在不同的空间内得到重复利用。

1-8单工、半双工及全双工通信方式是按什么标准分类的？

解释它们的工作方式并举例说明。

答：

（1）单工、半双工及全双工通信方式是按照消息传递的方向与时间关系分类的；

（2）工佛式:

①单工通信是指消息只能单向传输的工作方式,通信双方只有一个进行发送，另一个只能接受,如广播，遥测r无线寻呼等；

②半双工通信是指通信双方都能进行收发信息，但是不能同时进行收发的工作方式■如使用同一载频的普通对讲机、问询及检索等；

1-9并行传输和串行传输的适用场合及特点？

答：

（1）并行传输串行传输的适用场合分别为：

1并行传输一股适用于设备之间的近5巨离通信。

比如一般的计算机内部通信;

2串行传输一般适用于远距离传输。

普通的通信系统都是采用串行传输。

（2）并行传输和串行传输的特点分别为：

1并行传输

a.优点：

传输速度快，节省时间,无霁附加设备就能实现收发双方字符同步；b.缺点：

需要多条通信线路，成本高。

2串行传输

a.优点：

只需一条通信线路，成本低；

b.缺点：

传输速度慢，需要外加同步措施解决收发双方码组或字符同步。