【通信工程】通信原理笔记（1）：概论

本篇为樊昌信，曹丽娜. 通信原理（第七版）[M]. 北京：国防工业出版社（2012）的笔记。

1. 概论

• 消息：通信系统传输的对象。包括连续消息、离散消息。

• 信号：消息的电表示形式/传输载体。包括模拟信号、数字信号。

• 模拟信号：信号参量取值连续。

• 数字信号：信号参量取值离散。

• 信息：消息中蕴含的有效内容。

• 通信：利用电信号传输消息中包含的信息。

• 通信系统：完成通信过程所需的电子设备的信道的设备总体。

1.1 通信系统模型

• 两对重要变换：模拟消息与原始电信号（基带）的转换、基带信号与已调信号（带通）的转换。
• 基带传输系统：不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统。
• 带通传输系统：包括调制和解调过程的传输系统。
• 数字通信系统模型：

• 信源编码：模/数转换。

• 信道编码：增强抗干扰能力。

• 调制：把信息寄托到载波上。

• 解调：从已调信号中卸载信息。

1.2 通信系统分类

• 按信道信号特征分类：模拟通信、数字通信。

• 按传输媒质分类：有线通信、无线通信。

• 按传输方式分类：基带传输、带通传输。

• 按业务分类：电话、数据、图像通信。

• 按工作波段分类： 长波、中波、短波、微波等。

• 按复用方式划分：频分、时分、码分复用。

• 按传输方向和时间分：单工（单向）、半双工（双向，不同时）、全双工（双向，同时）。

• 按数字码元传输时序分：并行传输、串行传输。

1.3 信息及其度量

• 离散信息 $x$的信息量：
  $I = - \log_a P(x)$
  $a=2$，比特（b）， $a=e$，奈特（nat）， $a=10$，哈特莱（Hartley） $1\:nat = 1.44\:b$

• 统计独立的 $M$个符号的离散信源的平均信息量，称为信源的熵。
  $H = \sum_{i=1}^{M}p(x_i)\log_2\frac{1}{p(x_i)}$

• **二进制的每个码元含1 bit。**等概率时熵最大， $H_{max} = \log_2M$。

1.4 通信系统的性能指标

• 有效性：（1）码元传输速率 $R_B$（波特率）。定义：每秒传输的码元个数。单位：波特（Baud）。
  $R_B = \frac{1}{T_s}$

• （2）码元传输速率 $R_b$（比特率）。定义：每秒传递的比特数。单位：bit/s。
  $R_b = R_B \cdot H = R_B \cdot \log_2M$

• （3）频带利用率：单位带宽内的传输速率。
  $\eta=\frac{R_B}{B}\\ \eta_b = \frac{R_b}{B}\\ \eta_b = \eta \cdot \log_2M$

• 可靠性：（1）误码率
  $P_e =\frac{N_e}{N}$

• （2）误信率
  $P_b = \frac{I_e}{I_b}$