2.3 现代通信技术基本知识
通信的 目的
把含有信息的消息从一地传到另一地。
电信号传递信息准确而快速，不受时间、地点、距
离的限制。所以，电信号来传递消息是最好的。
2.3.1 信号、信道与容量
2.3.2 带宽与传输速率
2.3.3 通信系统模型
2.3.4 通信网络的基本结构
2.3.1,信号、信道与容量
(1) 信号
A,定义
信号 是运载与传递信息的载体与工具。广义地说，
信号是随时间变化的某种物理量。
一般将语言、文字、图像或数据通称为 消息 。
B,特性
时间特性、频率特性
C,分类
a,连续信号和离散信号
b,确定信号和随机信号
c,周期信号与非周期信号
(2)信道
信道 是信号的传输媒质。
广
义
信
道
狭
义
信
道
有线信道,明线、对称电缆、
同轴电缆、光纤
无线信道,地波传播、短波电离层
反射、超短波、微波视
距中继、人造卫星中继、
各种散射信道
变换装置,发送设备、接收设备、馈线、
天线、调制器、解调器
(3) 信道容量
A,定义
单位时间内该信道所能传输的最大信息量 (比特数 )。
B,数字信道容量
等概、对称、二元信道容量,
??
?
??
?
????? eeee PPPPBC 1
1lo g)1(1lo g12
22
其中,C— 信道容量；
B— 信道带宽；
Pe— 差错率。
C,模拟信道容量
在无噪声干扰的条件下，模拟信道的容量是无
穷大。理论分析证明，在高斯白噪声干扰下模拟信
道容量,
)1(lo g 2 NPBC ??
其中,C— 信道容量； B— 信道带宽；
P— 模拟信号功率； N— 白噪声功率。
香农 — 哈特莱 (Shannon— Hartley)公式,
2.3.2 带宽与传输速率
(1) 带宽
信道的带宽,指信道所能通过信号的最高频率与最
低频率之差，是一个频率范围，单位为赫兹 (Hz)。
带宽与导线质量、长度、传输方法有关，是衡量线
缆 传输能力 的客观指标。
带宽决定了发送信息的 能力,而不是指发送信息的
速度有多快。一般来说，信道带宽越大，传送数据的速
度就越快。
网络系统中的 编码方式 建立了带宽与传输速率之间
的联系，如 10Mbps以太网只用到了 7MHz的传输量；
100Mbps以太网只用到了 31.25MHz的传输量。
（ 2） 传输速率
A,码元传输速率
单位时间内通过系统所传送的码元 (脉冲 )数，单位
为, 波特, (Baud)，又称为传码率、波特率，记为,RB。
B,信息传输速率
单位时间内通过系统所传送的信息量，单位为, 比
特 /秒, (bit/s或 bps)，又称为传信率、比特率，记为：
Rb。
C,消息传输速率
单位时间内通过系统所传送的从信源发出的消息量，
单位为, 比特 /秒, (bit/s)，又称为消息率，记为,Rm。
D,相互关系
a,消息传输速率与信息传输速率的关系
Rm=αR b (消息传输效率 α≤1)
b,码元传输速率与信息传输速率的关系
对于 M(M≥2 ) 进制数字传输系统，有
Rb=RBlog2M
c,当 M=2时,Rm, Rb, RB三者在数值上是相等的。
2.3.3 通信系统模型
(1) 定义
消息的传递是利用通信系统来实现的。
A,通信：信息表达方式的时空转移。
B,通信系统：完成通信过程的全部设备和传输介质。
(2) 分类
按照信道中传输的信号类型，通信系统可以分为模
拟通信系统和数字通信系统。
A,模拟通信系统
a,定义
按传送模拟信号而设计的通信系统称为模拟通信系
统。
b,模型
信源 调制器 信道 解调器 信宿
噪声
c,信号变换
? 发送端的连续消息要变换成原始电信号，接收端收
到的信号要反变换成原连续消息。但其频率低，一般
不适宜直接传输。
? 将原始电信号变换成其频带适合信道传输的信号，
并在接收端进行反变换。即调制和解调。
B,数字通信系统
a,定义
若信息源发出的是模拟信号，经过采样、量化和编码
等数字处理后，以数字信号形式传送，这种通信方式叫数
字通信。
b,模型
信
源
信
源
编
码
信
道
编
码
调
制
器
信
道
解
调
器
信
道
译
码
信
源
译
码
信
宿
噪声 发端定时同步 收端定时同步
? 信源和信宿,信息的产生和接收者。
? 编码器和译码器,信源编码器实现数模转换，把信源
发出的连续信号变换为数字序列；并降低信号的数码率。
信道编码器提高通信系统的可靠性。
? 调制器和解调器,将编码后不适合直接在信道中传输
的信号进行转换，使其适合在信道中传输，并在接收端
进行反变换。
? 信道和噪声,信号在信道中传输时，不可避免受到噪
声的干扰。
? 定时同步系统,产生一系列定时信号，使系统有序地
工作，同步系统保证收发端机之间具有一定的时间关系。
C,数字通信系统与模拟通信系统相比的优缺点
a,优点
? 抗干扰能力强
? 容易实现高质量的远距离通信
? 便于实现综合业务数据网
? 便于加密
? 适于集成化、智能化
b,缺点
? 占用频带宽
? 系统和设备比较复杂
2.3.4 通信网络的基本结构
(1) 通信网络的基本结构
多用户通信系统互连的通信体系称为通信网。
网型 星型
复合型
环型
总线型
(2) 通信网络的构成要素
A,终端设备
a,把待传送的信息与在信道上传送的信号进行相互转换；
b,要求有一定的信号处理能力，以使之能与信道匹配；
c,产生和识别网内所需的信令信号或规约，以便相互联系
和应答。
B,传输链路
网络节点的连接媒介，信息和信号的传输通路。
C,转接交换设备
完成接入交换节点链路的汇集、转接接续和分配。现代
通信网的核心。
通信的 目的
把含有信息的消息从一地传到另一地。
电信号传递信息准确而快速，不受时间、地点、距
离的限制。所以，电信号来传递消息是最好的。
2.3.1 信号、信道与容量
2.3.2 带宽与传输速率
2.3.3 通信系统模型
2.3.4 通信网络的基本结构
2.3.1,信号、信道与容量
(1) 信号
A,定义
信号 是运载与传递信息的载体与工具。广义地说，
信号是随时间变化的某种物理量。
一般将语言、文字、图像或数据通称为 消息 。
B,特性
时间特性、频率特性
C,分类
a,连续信号和离散信号
b,确定信号和随机信号
c,周期信号与非周期信号
(2)信道
信道 是信号的传输媒质。
广
义
信
道
狭
义
信
道
有线信道,明线、对称电缆、
同轴电缆、光纤
无线信道,地波传播、短波电离层
反射、超短波、微波视
距中继、人造卫星中继、
各种散射信道
变换装置,发送设备、接收设备、馈线、
天线、调制器、解调器
(3) 信道容量
A,定义
单位时间内该信道所能传输的最大信息量 (比特数 )。
B,数字信道容量
等概、对称、二元信道容量,
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1lo g)1(1lo g12
22
其中,C— 信道容量；
B— 信道带宽；
Pe— 差错率。
C,模拟信道容量
在无噪声干扰的条件下，模拟信道的容量是无
穷大。理论分析证明，在高斯白噪声干扰下模拟信
道容量,
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其中,C— 信道容量； B— 信道带宽；
P— 模拟信号功率； N— 白噪声功率。
香农 — 哈特莱 (Shannon— Hartley)公式,
2.3.2 带宽与传输速率
(1) 带宽
信道的带宽,指信道所能通过信号的最高频率与最
低频率之差，是一个频率范围，单位为赫兹 (Hz)。
带宽与导线质量、长度、传输方法有关，是衡量线
缆 传输能力 的客观指标。
带宽决定了发送信息的 能力,而不是指发送信息的
速度有多快。一般来说，信道带宽越大，传送数据的速
度就越快。
网络系统中的 编码方式 建立了带宽与传输速率之间
的联系，如 10Mbps以太网只用到了 7MHz的传输量；
100Mbps以太网只用到了 31.25MHz的传输量。
（ 2） 传输速率
A,码元传输速率
单位时间内通过系统所传送的码元 (脉冲 )数，单位
为, 波特, (Baud)，又称为传码率、波特率，记为,RB。
B,信息传输速率
单位时间内通过系统所传送的信息量，单位为, 比
特 /秒, (bit/s或 bps)，又称为传信率、比特率，记为：
Rb。
C,消息传输速率
单位时间内通过系统所传送的从信源发出的消息量，
单位为, 比特 /秒, (bit/s)，又称为消息率，记为,Rm。
D,相互关系
a,消息传输速率与信息传输速率的关系
Rm=αR b (消息传输效率 α≤1)
b,码元传输速率与信息传输速率的关系
对于 M(M≥2 ) 进制数字传输系统，有
Rb=RBlog2M
c,当 M=2时,Rm, Rb, RB三者在数值上是相等的。
2.3.3 通信系统模型
(1) 定义
消息的传递是利用通信系统来实现的。
A,通信：信息表达方式的时空转移。
B,通信系统：完成通信过程的全部设备和传输介质。
(2) 分类
按照信道中传输的信号类型，通信系统可以分为模
拟通信系统和数字通信系统。
A,模拟通信系统
a,定义
按传送模拟信号而设计的通信系统称为模拟通信系
统。
b,模型
信源 调制器 信道 解调器 信宿
噪声
c,信号变换
? 发送端的连续消息要变换成原始电信号，接收端收
到的信号要反变换成原连续消息。但其频率低，一般
不适宜直接传输。
? 将原始电信号变换成其频带适合信道传输的信号，
并在接收端进行反变换。即调制和解调。
B,数字通信系统
a,定义
若信息源发出的是模拟信号，经过采样、量化和编码
等数字处理后，以数字信号形式传送，这种通信方式叫数
字通信。
b,模型
信
源
信
源
编
码
信
道
编
码
调
制
器
信
道
解
调
器
信
道
译
码
信
源
译
码
信
宿
噪声 发端定时同步 收端定时同步
? 信源和信宿,信息的产生和接收者。
? 编码器和译码器,信源编码器实现数模转换，把信源
发出的连续信号变换为数字序列；并降低信号的数码率。
信道编码器提高通信系统的可靠性。
? 调制器和解调器,将编码后不适合直接在信道中传输
的信号进行转换，使其适合在信道中传输，并在接收端
进行反变换。
? 信道和噪声,信号在信道中传输时，不可避免受到噪
声的干扰。
? 定时同步系统,产生一系列定时信号，使系统有序地
工作，同步系统保证收发端机之间具有一定的时间关系。
C,数字通信系统与模拟通信系统相比的优缺点
a,优点
? 抗干扰能力强
? 容易实现高质量的远距离通信
? 便于实现综合业务数据网
? 便于加密
? 适于集成化、智能化
b,缺点
? 占用频带宽
? 系统和设备比较复杂
2.3.4 通信网络的基本结构
(1) 通信网络的基本结构
多用户通信系统互连的通信体系称为通信网。
网型 星型
复合型
环型
总线型
(2) 通信网络的构成要素
A,终端设备
a,把待传送的信息与在信道上传送的信号进行相互转换；
b,要求有一定的信号处理能力，以使之能与信道匹配；
c,产生和识别网内所需的信令信号或规约，以便相互联系
和应答。
B,传输链路
网络节点的连接媒介，信息和信号的传输通路。
C,转接交换设备
完成接入交换节点链路的汇集、转接接续和分配。现代
通信网的核心。
