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[图文]通信系统概述           ★★★
通信系统概述
发布者:imefan 文章来源:本站原创 点击数: 更新时间:2008-2-7 13:58:53

一、简介

  以前讲的通信,通常是指通过电线和空间电磁波实现。随着现代技术的发展,通信的信道频率越来越高,除长波、中波、短波通信以外,还有移动通信、微波通信(其频率范围在300MHz~300GHz)、卫星通信。通信用的介质也由电线、电缆、同轴电缆、到光纤通信。电子计算机的出现后,又使模拟通信快速地发展为数字通信。

下图是一个通信系统的典型框图:

  通信方式:

  模拟通信方式:构成模拟通信系统:设法保持基带信号不失真,电路全为模拟电路组成(放大、调制、解调等)。

  数字通信方式:构成数字通信系统:数据传输的高可靠性,严格的通信协议和标准。

二、模拟信号传输

  其过程一般为:将包含要传输信息的基带电信号进行调制(用高频信号运载要传输的信号《高频信号也称载波》)T发射T接收端接收(解调即还原出原来的信息)。

  模拟信号的调制分模拟正弦调制和模拟脉冲调制。

 1. 拟正弦调制

  幅度调制AM:调幅波-普通的调幅广播。

  频率调制FM:调频波-调频广播。

  相位调制PM:调相波-特殊用场。

 2.模拟脉冲调制

  此时,载波是脉冲波,调制波可以是正弦或其它波形,根据载波信号的参量随调制波而改变的情况,可分为脉冲波调制、脉冲幅度调制PAM(信号检测)、脉冲宽度调制PWM(各种开关电源)、脉冲脉位调制PPM(锁相)。

  在通信系统中要求在同一信道中能传送多个基带(调制波信号)信号,采用将各个基带信号调制到不同的载波频率上。例如,广播电台中波段,中央人民广播电台一套是560kHz,浙江人民广播电台810kHz等,560kHz、810kHz是指载波频率。这个技术称为频分复用(Frequency – division multiplexing<FDM>)。但是,为了分开是那个电台的信号,必须让各载波的频率间隔足够大,使各已调信号的频谱之间有一定的间隔,这间隔称为防护频带。其作用是避免已调信号频谱间的相互干扰,也有利接收端分离不同的基带信号。我国规定:调频广播电台的各载频间隔不能小于9kHz。

三、数字信号的传输

  数字通信比模拟通信有更多的优越性,如数字信号的抗干扰能力强,能纠正传输过程中的错误,易于加密和用计算机对数字信号进行处理等。所以,通常将模拟信号先转换成数字信号后,再进行传输。而接收端将接收到的数字信号再变换成模拟信号。目前,由于通信设备大量的还是模拟系统,为了能利用模拟系统来传输数字信号,因此,必须在模拟系统中加入调制解调器(Modem)。

  为了能在模拟信道上传输数据,需按下面的原则进行信号变换:变换后的信号要适应信道特征—即新信号所含的频率成分要在模拟通道的通频带以内,新信号也必须包含全部的数据信息。采用调制解调器可以实现这种要求。

  不同的调制解调器,实现了不同的信号变换方法。在反映正弦波的幅度、频率和相位调制中,将产生相应的三种调制信号,如图所示:

  从图可知:三种调制信号(调幅、调频和调相信号)都具有二个共同的特性:⑴ 与数据信号相比,三个波形虽都发生了变化,但三个新波形的频率成分都集中在信道的通频带内;⑵ 待传送的数据信息分别包含在新信号的幅度、频率和相位之中。

  例如:频移键控调制法是一种频率调制,其基本思路是:把数字信号的“0”和“1”调制成易于鉴别的两种不同的频率,如图所示。两路调制信号在数据开关的控制下,依次送到反相求和放大器,则在运放的输出,得到调制后的信号(该信号包含了“0”和“1”信息)。

四、数据传输方式

 1 . 并行传输和串行传输

  构成各数据代码的各数据位分别在不同的并行信道上同时传输→并行传输。

  构成各数据代码的各数据位串行排列成数据流,在一条信道上传输→串行传输。

  并行传输时,其设备成本都较高,且不宜远距离传输,但速度快;串行传输简单,一条传输线,适合远距离传输,但速度慢。

 2 . 异步传输和同步传输

  为了有效地表示一个信息,常用有限量的比特组合来代表字符,再由多个字符组成字符串构成报文(如ASCII用7位代表一个字符)。
  在传输中,由于每个字符是以比特串型式传输的,所以接收方得到的是随比特码型变化的信号电平。为能正确地译码和恢复字符串,必须解决位同步、字符同步和帧同步。解决的方法不同,就出现了同步传输和异步传输方式。

  同步传输→发送端和接收端的时钟信号相同;它以固定的时钟节拍来发送数据信号,而在接收端必须建立与发送方同样的时钟。它具有较高的传输效率,实现起比较复杂。

  异步传输→发送端和接收端的时钟信号不相同;异步方法因接收和发送端的时钟不同,实现起来较简单,但是每个字符都要加上起始位和终止位,传输效率低。

 3 . 通信方式

  数据传输是有方向性的,对于点与点之间的通信,按信息传送的方向与时间关系,通信方式分为:单工通信、半双工通信和全双工通信三种。

  单工通信→信息单方向传输(用在遥控、遥测、无线电寻呼系统等);

  半双工通信→通信双方均可收发信息,但双方不能同时发送信息;

  全双工通信→通信双方可以同时发送信息(如电话系统等);

 4 . 传输速率

  数据传输的速率表示了数据传输的有效性。通常用调制速率(波特率)和数据传输速率(比特率)描述。

 ⑴ 调制速率(波特率)

  用波形来代表一个码元或几个码元的组合的情况:

  在数据传输过程中,每秒钟内所传输的波形个数就称为调制速率。其单位是波特,所以调制速率也称为波特率。一个波形的持续时间为TS,测波特率为:RS=1/TS(baud)

 ⑵ 数据传输速率(比特率)

  数据传送速率是指在单位时间内传送的比特率(数据位数)。因为在二进制数中,二进制位位作为最小的信息单位(称为比特bit),单位为比特/秒(bit/s)。

  如果一个信号波形有N个电平,则需要有个二进制码元。当信号波形持续时间为TS时,则单位时间内传送的比特数为:

所以,数据传输速率为: (bit)。

文章录入:imefan    责任编辑:ImEfan 
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