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有关通信的读书笔记
有关通信的读书笔记
【篇一:
通信原理读书笔记】
通信原理课程报告
1.绪论
1.1通信的基本概念(常用通信术语)通信:
信息的传输与交换,以语言、图像、数据为媒体,通过电(光)信号将信息由一方传输到另一方。
信息:
信息是事物运动状态或存在方式的不确定性的描述。
(获取信息-减小或消除不确定性)通信中对信息的表达分为三个层次:
信号、消息、信息。
1.2通信系统的组成
通信系统:
实现信息传输所需一切设备和传输媒介所构成的总体
模拟通信:
信道中传输的是模拟信号。
数字通信:
信道中传输的是数字信号。
1.2.1通信系统的一般模型
图1.21通信系统一般模型
各功能模块描述:
(1)信息源:
消息-原始的电信号(基带信号)
(2)发送设备:
原始的电信号-已调(适合于信道传输)信号(3)信道:
信号传输的媒质或通道
(4)接收设备:
已调信号-原始的电信号
(5)受信者:
原始的电信号-消息
(6)噪声源:
整个系统中各部分产生的噪声和干扰的集中体现1.2.2模拟通信与数字通信系统模型通信传输中的两类消息:
离散消息:
消息的状态是可数的和有限的。
连续消息:
消息的状态连续变化。
说明:
消息被载荷在电信号的某一参量上,通过信道进行传输。
对于连续消息,该电信号的参量将连续取值,这样的信号称为模拟信号,如图(a)所示。
对于离散消息,该电信号的参量将取离散值,这样的信号称为数字信号,如图(b)所示。
信道中传输的是模拟信号称模拟通信。
信道中传输的是数字信号称数字通信。
模拟信号:
1、原始的电信号(一般指未调制过的信号)瞬时值(状态)无限,如正弦信号.语音信号.图像信号等。
2、已调信号(载波一般为正弦信号)参数a(幅度)、f(频率)、p(相位)的取值(状态数)有无限多种。
如图1.23所示。
数字信号:
1、原始的电信号的瞬时值状态数有限;如计算机.电报机等输出的信号2、已调信
号:
参数a(幅度)f(频率)p(相位)状态数有限。
如图1.24所示。
图1.22模拟信号和数字信号
二进制代码正弦:
am:
二进制基带信号2ask
tt
fm:
2fskt
图1.23模拟信号图1.24数字信号
模拟通信系统模型如下图1.25所示:
图1.25模拟通信系统模型
数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统。
数字通信系统可进一步细分为数字频带传输通信系统和数字基带传输通信系统,如下图1.26及图1.27所示
图1.26数字频带传输通信系统信源编码:
提高信息有效性完成a/d转换。
加密:
实现保密通信。
信道编码:
提高抗干扰能力。
调制器:
频率搬移;原始的电信号-调制(频带)信号。
解调器:
反向频率搬移;调制(频带)信号-原始的电信号。
图1.27数字基带传输通信系统
1.2.3数字通信系统的特点
目前,无论是模拟通信还是数字通信,在不同的通信业务中都得到了广泛的应用。
但是,数字通信更能适应现代社会对通信技术越来越高的要求,数字通信技术已成为当代通信技术的主流。
与模拟通信相比,它有如下优点:
(1)抗干扰能力强,数字信号可以再生而消除噪声积累。
(2)传输差错可控,改善了传输质量。
(3)易于使用现代数字信号处理技术对数字信号进行处理。
(4)易于加密,可靠性高。
(5)易于实现各种信息的综合传输。
缺点:
(1)设备复杂。
(2)对同步要求高。
(3)需要更宽的带宽。
1.2.4通信系统的分类及通信方式通信系统的分类:
(1)按通信业务类型分类:
根据通信业务类型的不同,通信系统可分为电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统和图像通信系统等。
(2)按调制方式分类:
基带传输系统和频带(调制)传输系统。
基带传输是将没有经过调制的信号直接传送,如音频市内电话;频带传输是对基带信号调制后再送到信道中传输。
调制方式:
模拟载波调制:
幅度调制(am),频率调制(fm),相位调制(pm)。
数字载波调制:
幅度键控(ask),移频键控(fsk),移相键控(psk)。
脉冲调制:
脉冲幅度调制(pam),脉冲宽度调制(pdm),脉冲位置调制(ppm),脉冲编码调制(pcm)。
(3)按信号特征分类:
模拟通信系统和数字通信系统。
(4)按传输煤质分类:
有线通信系统和无线通信系统。
(5)按工作波段分类:
根据通信设备的工作频率或波长不同,分为长波通信、中波通信、短波通信和远红外线通信。
(6)按信号复用方式分类:
频分复用(fdm):
每个信号占用不同的频率范围。
时分复用(tdm):
每个信号占用不同的时间区间。
码分复用(cdm):
每个信号使用一组正交码字中的一个或多个码字。
通信方式:
(1)按信息传输的方向与时间关系划分通信方式:
单工通信:
信息只能单方向进行传输的一种通信工作方式,通信的双方只有一个可进行发送,另一个进行接收。
说明:
只有一方需要发送消息,只用一条消息通道。
半双工通信:
通信双方都能收发信息,但不能同时进行收和发的工作方式。
某一时段:
a-b;另一时段:
a-b;说明:
只有一条消息通道,双方轮流发送消息。
全双工通信:
通信双方可同时进行收发消息的工作方式
说明:
同时有两条消息通道,任何时刻双方轮流发送消息
(2)按数字信号码元排列方式不同划分:
可将通信方式分为串行传输和并行传输。
并行传输:
有n条信号线,每次传输n个比特。
串行传输:
只有一条信号线,每次传输一个比特。
1.2.5通信系统的主要性能指标
设计和评价一个通信系统,往往要涉及到许多性能指标,如系统的有效性、可靠性、适应性、经济性及使用维护方便性等。
这些指标可从各个方面评价通信系统的性能,但从研究信息传输方面考虑,通信的有效性和可靠性是通信系统中最主要的性能指标。
所谓有效性,是指消息传输的“速度”问题,而可靠性主要是指消息传输的“质量”问题。
在实际通信系统中,对有效性和可靠性这两个指标的要求经常是矛盾的,提高系统的有效性会降低可靠性,反之亦然。
因此在设计通信系统时,对两者应统筹考虑。
有效性:
所传信号的有效传输带宽。
可靠性:
接收端解调器输出信噪比,是信号的平均功率s与噪声的平均功率n之比。
信噪比越高,说明噪声对信号的影响越小。
显然,信噪比越高,通信质量就越好。
输出信噪比一方面与信道内噪声的大小和信号的功率有关,同时又和调制方式有很大关系。
调频信号的抗干扰能力比调幅的好。
数字通信系统的有效性指标用传输速率和频带利用率来表征。
码元传输速率rb:
单位时间传送码元的数目,单位为波特(baud),记为b
信息传输速率rb(传信率或比特率):
单位时间内传送的平均信息量或比特数,单位为比特/秒,简记为b/s或bps。
频带利用率:
比较不同通信系统的有效性时,单看他们的信息传输率是不够的,还应看在这样的传输速率下所占信道的频带宽度,定义为单位带宽内的传输速率:
?
?
rbb
(b/hz)
rbb
或?
?
b/?
s?
hz?
数字通信系统的可靠性用差错率来衡量。
差错率常用误码率和误信率来表示。
误码率pe:
是指错误接收的码元数在传输总码元数中所占的比例
pe?
接收的错误码元数传输总码元数
误信率pb:
又叫误比特率,是指错误接收的比特数在传输总比特数中所占的比例
pb?
接收的错误比特数传输总比特数
2..随机过程
2.1随机过程的基本概念
随机过程是一类随时间作随机变化的过程,它不能用确切的时间函数描述。
可从两种不同角度看:
角度1:
对应不同随机试验结果的时间过程的集合。
角度2:
随机过程是随机变量概念的延伸。
随机过程在任意时刻的值是一个随机变量。
因此,我们又可以把随机过程看作是在时间进程中处于不同时刻的随机变量的集合。
2.1.1随机过程的数字特征
在大多数情况下,用随机过程的数字特征来部分地描述对机过程的主要特性:
(1)均值(数学期望)
在任意给定时刻t1的取值?
(t1)是一个随机变量,其均值
式中f(x1,t1)-?
(t1)的概率密度函数,由于t1是任取的,所以可以把t1直接写为t,x1改为x,
?
?
e?
?
(t1)?
?
?
?
x1f1(x1,t1)dx1
这样上式就变为e?
?
(t)?
?
?
?
?
?
x1f(x,t)dx
]e
(2)方差d[?
(t)?
?
?
[t(?
)at
(2)?
]
的偏离程度。
(3)相关函数
r(t,t2)?
1
?
e?
[(1t?
)(t2
)]
?
?
?
?
?
?
?
?
x1x2f2(x,x2;t,t2)dxdx1112
式中,?
(t1)和?
(t2)分别是在t1和t2时刻观测得到的随机变量。
可以看出,r(t1,t2)是两个变
量t1和t2的确定函数。
(4)协方差函数
b(t1,t2)?
e?
[?
(t1)?
a(t1)][?
(t2)?
a(t2)]?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
[x1?
a(t1)][x2?
a(t2)]f2(x1,x2;t1,t2)dx1dx2
式中a(t1)a(t2)-在t1和t2时刻得到的?
(t)的均值f2(x1,x2;t1,t2)-?
(t)的二维概率密度函数。
(5)互相关函数r?
?
(t1,t2)?
e[?
(t1)?
(t2)]
式中?
(t)和?
(t)分别表示两个随机过程。
因此,r(t1,t2)又称为自相关函数。
2.2平稳随机过程
2.2.1平稳随机过程的定义
若一个随机过程?
(t)的任意有限维分布函数与时间起点无关,也就是说,对于任意的正整数n和所有实数?
,有
fn(x,x2?
,xn;1?
fn(x,x2?
,x;1n
1
t,2t?
n
t)
t?
?
2t?
?
?
1,t?
?
)n
则称该随机过程是在严格意义下的平稳随机过程,简称严平稳随机过程。
性质:
平稳随机过程的统计特性不随时间的推移而改变,即它的一维分布函数与时间t无关:
f1(x1,t1)?
f1(x1)
而二维分布函数只与时间间隔?
=t2–t1有关:
f2(x1,x2;t1,t2)?
f2(x1,x2;?
)数字特征:
e?
?
(t)?
?
r(t,t2)?
1
?
?
?
?
?
xf(x)d1?
x111
)]
a
e?
[(1t?
)(?
t?
1
?
?
?
?
?
?
?
?
x1x2f2(x,x?
;)dxd?
x1212
?
(r)
结论:
平稳随机过程
(1)其均值与t无关,为常数a;
(2)自相关函数只与时间间隔?
有关。
把同时满足
(1)和
(2)的过程定义为广义平稳随机过程。
2.2.2各态历经性
平稳过程在满足一定的条件下具有一个有趣而又非常有用的特性,称为“各态历经性”(又称“遍历性”)。
具有各态历经性的过程,其数字特征(均为统计平均)完全可由随机过程中的任一实现的时间平均值来代替。
“各态历经”的含义是:
随机过程中的任一次实现都经历了随机过程的所有可能状态。
因此,在求解各种统计平均(均值或自相关函数等)时,无需作无限多次的考察,只要获得一次考察,用一次实现的“时间平均”值代替过程的“统计平均”值即可,从而使测量和计算的问题大为简化。
具有各态历经的随机过程一定是平稳过程,反之不一定成立。
在通信系统中所遇到的随机信号和噪声,一般均能满足各态历经条件。
2.2.3平稳过程的功率谱密度
【篇二:
我的通信读书笔记】
atm异步转移模式。
stm同步转移模式。
anaccessnetwork,接入网。
仅指语音王的v5接入系统,数据接入网并
不在an所涉及的范畴之内。
pstn公众交换电话网。
idn综合数字网。
itu国际电信联盟。
wimax全球微波互联接入,802.16标准。
wifi无线保真,即wirelessfidelity,802.11b标准。
频段
无缝切换
arpanet
tcp/ip
ngn
voip
dte
dce
rs-232
rs-449
v.35
rj45
sdlc
hdlc一定的无线电波的频率范围。
通过覆盖区时,系统提供不中断通话的能力。
无缝切换可以在一个基站切换到另一个基站,切换期间所有的操作都不会中断。
阿帕网,美国高级研究计划署开发的世界上第一个运营的封包交换网络,是全球互联网的始祖。
传输控制协议/因特网互联协议,又名网络通讯协议,由网络层的ip协议和传输层的tcp协议组成。
下一代网络,又称为次世代网络。
主要思想是在一个统一的网络平台上以统一管理的方式提供多媒体业务,整合现有的市内固定电话,而平台的主要实现方式为ip技术,逐步实现统一通信其中voip将是下一代网络中的一个重点。
将模拟声音讯号数字化,以数据封包的形式在ip数据网络上做实时传递。
数据终端设备,具有一定的数据处理能力和数据收发能力的设备。
数据通信设备,在dte和传输线路之间提供信号变换和编码功能,并负责建立、保持和释放链路的连接。
是pc机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口,被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。
是想取代rs-232-c而开发的标准,但是几乎所有的数据通信设备厂家仍然采用原来的标准,所以rs-232-c仍然是最受欢迎的接口而被广泛采用。
是通用终端接口的规定,其实v.35是对60-108khz群带宽线路进行48kbps同步数据传输的调制解调器的规定,其中一部分内容记述了终端接口的规定。
通常用于数据传输,最常见的应用为网卡接口。
rj11也是接头的一种类型,不过它是电话上用的。
rj11为4或6针,rj45为8针连接器。
rj11可以插入rj45接口,但是强烈建议不要这样做。
因为rj11不是国际标准化的,其尺寸,插入力度,插入角度等等没有统一依照国际标准接插件设计要求,因此不能确保能够具有互操作性。
它们甚至引起两者的破坏。
由于rj11插头比rj45插孔小,插头两边的塑料部分将会损坏插入的插孔的金属针。
是一种ibm数据链路层协议,适用于系统网络体系结构(sna)。
高级数据链路控制,是一个在同步网上传输数据、面向比特的数据链
路层协议,它是由国际标准化组织根据ibm公司的sdlc协议扩展开
发而成的。
ppp点对点协议,为在点对点连接上传输多协议数据包提供了一个标准
方法。
stp生成树协议,逻辑上断开环路,防止二层网络的广播风暴的产生。
当线路出现故障,断开的接口被激活,恢复通信,起备份线路的作
用。
帧中继一种用统计复用分组交换数据通信的接口协议,分组长度可变,传
输速度为2.408mb/s或更高,没有流量控制也没有纠错。
ip网络之间互联协议,简称“网协”,也就是为计算机网络相互连接进ipx
rip
ospf
tcp
udp
spx
telnet
ftptcp/ip
http
snmp
物理层协议eia/tiars-232
数据链路层协议
网络层协议ip
传输层协议tcp
应用层协议telnet
pcm
信道编码
tdm
fdm
wdm行通信而设计的协议。
互联网分组交换协议,是一个专用的协议簇,用于novellnetware操作系统。
路由信息协议,是一种在网关与主机之间交换路由选择信息的标准。
开放式最短路径优先,是一个内部网关协议,用于在单一自治系统内决策路由。
传输控制协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的运输层通信协议。
用户数据包协议,是osi参考模型中一种无连接的传输层协议,提供面向服务的简单不可靠信息传送服务。
序列分组交换协议,是novell早期传输层协议,为novellnetware网络提供分组发送服务。
是tcp/ip协议族中的一员,是internet远程登录服务的标准协议和主要方式。
它为用户提供了在本地计算机上完成远程主机工作的能力。
网络上两台计算机传送文件的协议。
超文本传送协议,详细规定了浏览器和万维网服务器之间互相通信的规则,通过因特网传送万维网文档的数据传送协议。
简单网络管理协议的前身是简单网关监控协议(sgmp),用来对通信线路进行管理。
、eia/tiars-449、v.35、rj-45。
、hdlc、ppp、stp、帧中继等。
、ipx、rip、ospf等。
、udp、spx等。
、ftp、http、snmp等。
脉冲编码调制。
我们将64kbit/s称为一路语音信号的带宽需求量。
这种量化的方式被成为pcm。
pcm分为,pcm30/32和pcm24两种制式。
这是一个将数字数据转换为可以在线路上传送的数字信号的过程。
为了与信道的统计特性相匹配,并区分通路和提高通信的可靠性,而在信源编码的基础上,按一定规律加入一些新的监督码元,以实现纠错的编码。
用于完成这项任务的3种常用编码技术是曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码和翻转不归零码。
时分复用,按照时间分片来“复用”。
其中每个时间切片被称为一个。
频分复用,按照频率分片来“复用”。
波分复用,按照波长分片来“复用”。
sdlc“时隙”
sdm空分复用,按照空间分片来“复用”。
同步通信设备中没有现实中的“时间”概念,大家采用信息内容本身
来获取相互间的一致性,这就是“同步”。
波特率指载波调制状态以多进制数表示时单位时间内信号状态的改变次
数。
当采用二进制时,即为比特率。
mac媒体介入控制层,osi模型中数据链路层下层子层。
定义了数据
帧怎样在介质上进行传输。
csma/cd载波监听多路访问/冲突检测机制。
在传统的共享以太网中,所有分组
帧
包
信元
pdh
sdh
列标准,以及itu针对多媒体通信制定的h.26x系列视频编码
标准和g.7系列音频编码标准。
1994年由iso和itu合作制定的mpeg-2是第一代音视频编解
码标准的代表,也是目前国际上最为通行的音视频标准。
目前
音视频产业可以选择的编码标准有mpeg-2、mpeg-4/h.264/avc
和avs。
单工数据只能在一个方向上流动。
半双工可切换方向的单工通信,从某一时刻看,是单工的;从总体看,全双工
mac地址
mpls
网段
子网掩码是双工的。
通信允许数据在两个方向上同时传输,它在能力上相当于两个单工通信方式的结合。
或称为mac位址、硬件位址,用来定义网络设备的位置。
在osi模型中,第三层网络层负责ip地址,第二层数据链路层负责mac位址。
因此一个主机会有一个ip地址,而每个网络位置会有一个专属于它的mac位址。
核心路由器利用含有边缘路由器在ip分组内提供的前向信息的标签或标记实现网络层交换的一种交换方式。
在以太网技术中,可以把所有主机分为几个组,每个组采用桥接方式连接,每个组,就被称为一个网段。
用来标识该ip地址所在的子网(大部分是局域网)网段有多
大。
有了这个规范的ip地址,你甚至能计算出这个子网的网
段是从哪个地址开始,到那个地址终止。
比如,地址为
211.99.34.33,子网掩码为255.255.255.248的ip地址,
211.99.34.33是从211.99.34.32开始到211.99.34.39结束
的整个子网网段中的一个ip地址。
怎么计算出来的呢?
假如
个ip地址211.99.34.33,因为我们已经计算出它所在的网段
一共有8个地址,所以你只要把最后一个小圆点后面的数字从
0到255分组,每8个连续的地址编号作为一组,看33在哪
个组里面即可。
0~7是第1组,8~15是第2组,依此类推,32~39
是第5组,而33正在32~39。
我们一般说的“网段”,就是指
这样的“组”。
于是得出结论,211.99.34.33在子网地址为
211.99.34.32、掩码为255.255.255.248的网段中。
该网段的
第一个ip地址211.99.34.32叫做“子网地址”;最后一个ip
地址211.99.34.39叫做“广播地址”。
子网掩码还有一种简单
的书写方法,就是在ip地址后面加上“/n”,如果你知道这个
网段有x个ip地址,假设2y=x,那么n=32-y。
比如上面例子
中的网段有8个ip地址,23=8,那么n=32-3=29;上述例子就
可以表示为:
211.99.34.33/29。
我们经常在公司里配置自己
计算机的时候,用到的却是上面没有规定的一些地址,比如
192.168.3.1,就不属于上述任何一类。
因为,还有一种地址
叫做“私有ip地址”,它们被分为3类:
a类
10.0.0.0~10.255.255.255(/8或者255.0.0.0子网)、b类
172.16.0.0~172.31.255.255(/16或255.255.0.0子网)、c
类192.168.0.0~192.168.255.255(/24或255.255.255.0子
网)。
这3个ip地址段不会被互联网的公用服务器使用,而是
在企业内网里使用。
a类ip地址0.0.0.0~127.255.255.255
b类ip地址128.0.0.0~191.255.255.255
c类ip地址192.0.0.0~223.255.255.255
d类ip地址224.0.0.0~239.255.255.255
e类ip地址240.0.0.0~255.255.255.255
icann
路由表
ip路由协议
网络端口tcp
;a、b、c是最常用的单播ip地址,d类地址用于组播,e类地址被保留用于扩展和实验开发与研究。
还有一些地址有特殊功能,如:
0.0.0.0/0,未知网络,通常默认保留,常用于代表“缺省网络”,在留有期表中用于描述“缺省路径”。
缺省路径的意思是享有最低优先级,在没有特别定义的情况下,ip数据包会按照该地址所定义的路由表项进行转发。
127.0.0.0/8,表示回还地址和本地软件回送测试之用,保留而不分配。
255.255.255.255/32,有限广播地址。
互联网名称和数字地址分配机构。
负责ip地址的空间分配、协议标识符的指派、通用顶级域名(gtld)以及国家和地区顶级域名(cctld)系统以及根服务器系统的管理。
所谓路由表,指的是路由器或者其他互联网网络设备上存储的表,该表中存有到达特定网络终端的路径,在某些情况下,还有一些与这些路径相关的度量。
路由表获取和建立的机制,如:
rip2、ospf、is-is和bgp。
网络端口与hub、交换机、路由器的物理接口没有直接关系,它是特指tcp/ip中逻辑意义上的一种特殊“地址”。
如果把ip地址比作一间房子,端口就是房子的门。
一个
ip地址的端口可以有65536个。
端口是通过端口号来标记
的,端口号只有整数,范围是0~65535。
一台拥有ip地址
的主机很可能同时提供许多服务,比如web服务、ftp服
务、smtp服务等,这些服务完全可以通过一个ip地址来
实现。
那么主机是怎样区分不同的网络服务呢?
实际上是
通过“ip地址+端口号”来区分不同的服务。
端口并不是
一一对应的。
比如你的电脑作为客户机访问一台www服务
器时,www服务器使用80端口与你的电脑通信,但你的电
脑则可能使用3457这样的端口。
按对应的协议类型,端口
分为两种:
tcp端口和udp端口。
由于tcp和udp两个协
议是独立的,因此各自的端口号也相互独立,比如tcp有
235端口,udp也可以有235端口,两者并不冲突。
固定端
口被称为
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