通信原理1-1概述
通信原理讲义
通信原理讲义第一章绪论1．1 通信系统的组成１.1．1 通信一般系统模型点对点通信模型:反映了通信系统的共性。
1．1．2 模拟通信与数字通信●消息可以分成两类ﻩﻩ离散消息：消息的状态是可数的或离散型的（如符号、文字等）,也称为数字消息。
连续消息：状态连续变化的消息（如语音、图像）,也称为模拟消息。
●消息与电信号之间必须建立单一的对应关系。
通常,消息被载荷在电信号的某以参量上。
ﻩﻩ数字信号:电信号的参量携带离散消息，该参量离散取值。
模拟信号:电信号的参量携带连续消息，参量连续取值。
●相应的通信系统分成两类ﻩ数字通信系统ﻩﻩ模拟通信系统●模拟信号与数字信号之间可以相互转换在信息源中使用模-数（数-模)转换器,接受端使用数－模（模－数)转换器。
●数字通信比模拟通信更能适应对通信技术越来越高的要求（1）数字传输的抗干扰能力强，中继时可以消除噪声的积累；（2）传输差错可以控制；（3）便于使用现代数字信号处理技术对信息进行处理；（4） 易于加密处理;（5） 可以综合传递各种消息,增强系统功能。
● 模拟通信系统模型（点对点）基带信号：携带信息，但具有频率很低的频谱分量,不适宜传输的原始电信号。
已调信号：基带信号经过调之后转换成其频带适合信道传输的信号，也称频带信号。
调制器:将基带信号转变为频带信号的设备。
解调器：将频带信号转变为基带信号的设备。
模拟通信强调变换的线性特性,既已调参量与基带信号成比例。
● 数字通信系统模型（点对点） 强调已调参量与基带信号之间的一一对应。
数字通信需要解决的问题:（2） 编码与解码：通过差错控制编码消除噪声或干扰造成的差错; （3） 加密和解密：对基带信号进行人为“搅乱”；（4） 同步:发送和接收节拍一致,包括：位同步（码元同步)和群同步、帧同步、句同步或码组同步。
数字通信模型:同步环节的位置不固定,图中没有出现。
消息消息数字基带传输模型：● 数字通信的缺点 比模拟通信占据更宽的频带。
通信原理1
通信原理11.1 差不多概念1、通信：通信确实是异地间人与人、人与机器、机器与机器进行信息的传递和交换。
通信的目的在于信息的传递和交换。
2、信息：信息是人类社会和自然界中需要传递、交换、储备和提取的抽象内容。
由于信息是抽象的内容，为了传递和交换信息，必须通过语言、文字、图像和数据等将它表示出来，即信息通过消息来表示。
3、消息：消息是信息的载荷者。
消息有不同的形式，例如语言、文字、符号、数据、图片等。
4、信号：信号是消息的表现形式，消息是信号的具体内容。
信号是消息的载体，是表示消息的物理量。
5、通信系统：我们把实现信息传输过程的全部设备和传输媒介所构成的总体称为通信系统。
1.2 通信系统模型1、一样模型我们把实现信息传输所需一切设备和传输媒介所构成的总体称为通信系统。
以点对点通信为例，通信系统的一样模型如图1-1所示。
图1-1通信系统的一样模型发送设备的作用一方面是把信息转换成原始电信号。
该原始电信号称为基带信号；另一方面将原始电信号处理成适合在信道中传输的信号。
信道是指信号传输通道，按传输媒介的不同，可分为有线信道和无线信道两大类。
接收设备的功能与发送设备相反，即进行解调、译码等。
它的任务是从带有干扰的接收信号中复原出相应的原始电信号，并将原始电信号转换成相应的信息，提供给受信者。
2、模拟通信系统模型传输模拟信号的系统称为模拟通信系统。
如图 l-2 所示。
图1-2 模拟通信系统模型变换器将语音信息变成电信号〔模拟信源〕，然后电信号经放大设备后能够直截了当在信道中传输。
为了提高频带利用率，使多路信号同时在信道中传输，原始的电信号〔基带信号〕一样要进行调制才能传输到信道中去。
调制是信号的一种变换，通常是将不便于信道直截了当传输的基带信号变换成适合信道中传输的信号，这一过程由调制器完成，通过调制后的信号称为已调信号。
在接收端，经解调器和逆变换器还原成语音信息。
3、数字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。
通信原理知识点总结
通信原理知识点总结通信原理是指人类通过不同媒介传递信息的基本原理。
从原始的声音和手势到现代的互联网通信，通信原理一直是人类社会发展的重要组成部分。
本文将围绕通信原理的基本概念、媒介传输、信号处理和调制解调等方面，详细介绍通信原理的知识点。
一、通信原理的基本概念通信原理的基本概念包括信息的源和目的地、传输媒介、传输的方式和信号的传播。
信息的源和目的地是通信的参与者，它们通过传输媒介进行信息的交换。
传输媒介可以是空气、光线、电磁波或者其它形式的物质。
传输的方式可以是有线传输、无线传输、光纤传输等。
信号的传播通过传输媒介进行，可以是模拟传输或者数字传输。
二、媒介传输媒介传输是指通过传输媒介将信号传递给目标接收器。
传输媒介可以分为有线传输和无线传输两种形式。
有线传输包括铜线、光纤等物理媒介，它们通过导线或光纤将信号传输到目标接收器。
无线传输通过电磁波将信号传输到目标接收器，常见的无线传输方式包括无线电、微波、红外线和激光等。
三、信号处理信号处理是指对信号进行处理和编码，以便在传输过程中保证信号的完整性和准确性。
信号处理包括信号编码、信号解码和信号增强等操作。
信号编码是将原始信号转换为特定的编码格式，以便在传输过程中提高信号的传输效率和可靠性。
信号解码是将接收到的信号转换为原始信号，以便被目标接收器正确解读。
信号增强是通过滤波、放大和降噪等操作，改善信号质量和传输效果。
四、调制解调调制解调是指将原始信号转换为适合传输的调制信号，并在接收端将调制信号恢复为原始信号的过程。
调制是将原始信号与载波进行合成，形成调制信号。
调制方式包括频率调制、幅度调制和相位调制等。
解调是在接收端将接收到的调制信号进行解调，恢复原始信号。
常见的解调方式包括相干解调、非相干解调和同步解调等。
五、信道与噪声信道是信号在传输过程中经过的路径。
信道可以是有线信道或无线信道。
有线信道包括电缆、光缆等物理路径，无线信道包括自由空间和电离层等。
通信原理 (完整)精选全文
数字通信的主要优点：
(a) 失真的数字信号
(b) 恢复的数字信号
数字信号波形的失真和恢复
数字通信的主要缺点：
➢ 占用带宽大 ➢ 设备复杂 ➢ 同步要求高
宽带通信、压缩编码 VLSI、SOC、ASIC 信号处理技术
应用实例：
➢ 数字传输技术：电话、电视、计算机数据等 信号的远距离传输。
➢ 模拟传输技术：有线电话环路、无线电广 播、电视广播等。
狭义信道
有线信道 无线信道
中长波地波 短波电离层反射 超短波、微波视距传输 超短波、微波对流层散射 卫星中继
编码信道 调制信道
信 源
加 密 器
编 码 器
调 制 器
发 转 换 器
信 道
收 转 换 器
解 调 器
解解 码密 器器
信 宿
发送设备
噪 声
接收设备
广义信道
广义信道
调制信道：
调制器输出端到解调器输入端的所有设备和媒介。 研究调制和解调时，常用调制信道。 连续信道/模拟信道。
eo(t)
e0t htei t nt e0t kt ei t nt
n(t)
n(t): 加性干扰 k(t): 乘性干扰
k t 依赖于网络的特性，k t 反映网络特性对 ei t 的作用。
干扰
加性干扰：本地噪声
始终存在
乘性干扰：非理理想信道 与信号共存
sR t sT tht nt
乘性 加性
增量调制DM
军用、 民用电话
Hale Waihona Puke 差分脉码调制DPCM电视电话、 图像编码
其 他 语 言 编 码 方 式 中低速数字电话 ADPCM、 APC、 LPC
按信号复用方式分类
精品课件-通信原理-第1章
第1章 通信原理概述 图1.2.4 测量系统模型
第1章 通信原理概述
这类系统主要由4个部分组成： 信号源、待测物体(中介 体)、信号检测(比较)部分和接收终端(显示)。此类系统中， 信号源发出的信号是已知的，一路作为标准信号，另一 路为经待测物体后变化的信号，根据两路信号的变化量来判断 待测物体的特征，即通过系统主要测量信号经过中介体后的变 化，来判断中介体的特征。
无线广播通信系统中的调制是将基带信号附加到合适的载 波信号上，以便在信道上进行传输。针对不同的系统有不同的 处理方式，比如上面介绍的无线广播通信系统中的调制，是由
第1章 通信原理概述
由于消息存在着许多不同的类型以及不同的传输方法， 因此产生了种类繁多的通信系统。
为了分析消息传输的实质，可以把各类通信系统共性及基 本组成概括为一个一般模型。不管何种通信系统，信息总是由 发送端通过信道传递到接收端的。因此，通信系统的一般模型 如图1.2.3
第1章 通信原理概述
有些信号没有确定的数学表示式，当给定一个时间值时， 信号的值并不确定，通常只知道它取某一数值的概率，这种信 号称为随机信号或不规则信号。严格地说，所有的信号都是随 机信号。因为对于接收者来说并不能确定地预知信号在某一瞬 间应取何值。研究随机信号时应该用统计的观点和方法。图 1.3.2(ｂ)所示为随机信号的波形举例，我们无法确定在某一
接收设备的作用则是完成发送设备的逆变换，它把接收的
第1章 通信原理概述
信宿是信息到达的目的地，信息通过接收的信号还原为原
噪声可以由消息的初始产生环境、构成变换器的电子设备、传 输信道以及各种接收设备等所有信号传输环节中的一个或几个 产生，为分析方便起见，在模型中把噪声集中由一个噪声源表
根据研究的对象或关心的问题的不同，还可以出现不同形 式的具体通信系统模型，比如雷达、声纳及地震法勘测等测量 系统，如图1.2.4
通信原理 1-1_概述
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第一章 绪论
1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 通信术语 1、消息（message） 、消息（ ） 是通信系统中传输的具体对象。消息的形式是多样的， 是通信系统中传输的具体对象。消息的形式是多样的， 传输的具体对象 它包括符号，文字，语音，数据，图像，视频等。 它包括符号，文字，语音，数据，图像，视频等。 同一种信息的内容可用不同形式的消息来表达。 同一种信息的内容可用不同形式的消息来表达。例如 天气预报可用文字消息，也可用话音消息来表达。 天气预报可用文字消息，也可用话音消息来表达。 2、信息（information） 、信息（ ） 消息所包含的内容。 是消息所包含的内容。例如每天的天气预报是一 种消息，预报中告知某日某时的天气情况如何， 种消息，预报中告知某日某时的天气情况如何，就 是该消息所包含的“信息” 即消息的含义。 是该消息所包含的“信息”，即消息的含义。
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第一章 绪论
通信系统举例： 通信系统举例：智能大楼
• 智能大楼的定义有两种
– 通过对建筑物的结构、系统、服务和管理四个基本要素以 结构、系统、服务和管理 结构 及它们之间内在关联的最优组合，提供一个投资合理并且 高效、舒适、便利的环境。 • 这种定义从用户观点 从用户观点出发，突出了智能大楼在管理和信 从用户观点 息传输以及服务方面的特点。 – 在大楼建设中建立一个独立的局域网，通过结构化布线系 统组成一个集成环境，连接用户的各种设备，让大楼的管 理机构能够随时监测，并能自动采取相应的措施。 • 这种定义突出智能大楼“智能”的根本 智能大楼“ 智能大楼 智能”的根本所在——信息传 输系统
第一章 绪论
通信原理 知识点 总结
通信原理知识点总结一、信号传输信号传输是指将信息从一个地方传输到另一个地方的过程。
信号传输可以通过导线、光纤、无线电波等介质进行。
在信号传输中，需要考虑信道的带宽、信号的功率与频率等因素，以确保信息的传输质量。
1.1 信道带宽信道带宽是指信道所能通过的频率范围。
对于有限带宽的信道，信号的频率必须控制在信道可通过的频率范围内，以避免频率分量丢失。
通常情况下，信道带宽越宽，传输的信息量就越大。
1.2 信号功率信号功率是指信号的能量大小。
在传输过程中，信号的功率要足够大才能克服传输介质的阻力，保证信息传输的可靠性。
而过大的功率会引起干扰，影响其他信道的正常传输。
1.3 信号频率信号频率是指信号的周期性变化，它是信号传输中非常重要的一个参数。
信号的频率决定了信号的波形和频谱特性，对信号的编码、调制和解调等过程都有影响。
二、编码调制编码调制是指将数字信号或模拟信号转换成适合传输的信号的过程。
在通信中，对于数字信号，需要通过编码将其转换成模拟信号，再通过调制的方式转换成适合传输的信号；而对于模拟信号，则可以直接进行调制。
编码调制的过程主要包括数字信号的编码、调制器的调制和解调器的解调等步骤。
2.1 数字信号的编码数字信号的编码是将数字信号转换成模拟信号的过程。
在编码过程中，需要考虑信号的时域特性、频域特性和效率等因素，以确保信号在编码后能够准确地表示原始信息。
2.2 调制器的调制调制器是将编码后的信号，通过改变其幅度、频率或相位等特性，转换成适合传输的信号的装置。
调制的方式有很多种，如调幅调制、调频调制和调相调制等，不同的调制方式适用于不同的传输介质和传输要求。
2.3 解调器的解调解调器是接收端用来将调制信号还原成原始信号的装置。
解调器必须能够准确地将信号的幅度、频率或相位等特性恢复，以保证信息的传输质量。
三、传输介质传输介质是指信息在传输过程中所经过的物理媒介，包括导线、光纤和空气等。
不同的传输介质有着不同的特性，对信号的传输速率、传输距离和传输质量都有影响。
通信原理知识点
第1课绪论一、通信与通信系统的一般概念1. 通信：传输与交换消息的过程。
2. 电通信：用电信号携带所要传递的消息，然后经过各种电信道进行传输与交换，以达到通信的目的。
3. 通信系统：为完成通信任务所需的一切技术设备和传输媒质所构成的总体。
二、通信系统的组成和各部分的作用1. 信源：原始信号的来源，其作用是将消息转换成相应的电信号。
（如电话机、话筒、摄像机、计算机以及各种数字终端设备）2. 发送设备：对原始电信号进行各种处理和变换，使它变换成适合于信道中传输的形式。
（调制、放大、滤波及数字发送设备中的编码功能等）3. 信道（传输媒介）：发送设备和接收设备之间用于传输信号的媒介（有线和无线两大类）4. 接收设备：对接收的信号进行处理和变换，以便恢复出对应于发送端的原始信号（放大、滤波、解调及数字接收设备中的译码等功能）5. 信宿（收信者）：原始信号的最终接收者，其作用是把接收设备恢复出来的原始电信号转换成相应的消息（人、各种终端设备、计算机）噪声源：是信道中的噪声和通信系统中其他部分所产生的噪声的集中表示。
信源发送设备信道接收设备收信者（发送端）（接收端）噪声源三、模拟通信与数字通信1. 模拟信号：凡信号参量的取值是连续的或取无穷多个值的，且直接与消息相对应的信号2. 数字信号：凡信号参量只能取有限个值，并且常常不直接与消息相对应的信号。
3. 模拟信号与数字信号的区别：模拟（连续）信号不一定在时间上也连续；数字（离散）信号不一定在时间上也离散4. 数字通信系统与模拟通信系统相比，其主要优点在于：（1）抗噪声性能好；（2）数字接力通信（中继）时可以消除噪声的积累；（3）可以采用信道编码降低误码率，提高通信质量；（4）便于加密，实现保密通信；（5）便于处理、存储、交换；（6）便于和计算机等连接，综合传递各种消息，使通信系统功能增强。
5. 数字通信的主要缺点：它比模拟通信占据数倍甚至数十倍宽的系统频带。
（以电话为例，一路模拟电话通常占据4KHz的带宽，但一路数字电路所要占据20KHz～60KHz的带宽，因此在频带时分紧张而对通信质量没有特殊要求的场合，仍将沿用模拟通信。
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1.1.2 通信系统
第一章 绪论
完成通信过程的全部设备和传输介质的总和。
通信系统的形式也是多种多样，例如
Telephone
PSTN（Public-Service Telephone Network）电信/网通/铁通
Mobile Telephone
GSM/GPRS/CDMA 中国移动/中国联通
Email/ftp/telnet/www
计算机网络（因特网）/教育网（.edu）/科研网（.ac）
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GSM
第一章 绪论
• GSM全名为：Global System for Mobile Communications，中文为全球移动通讯系统， 俗称"全球通"，是一种起源于欧洲的移动通信 技术标准，是第二代移动通信技术，其开发目
通信仅指数据通信，即通过计算机网络系统和数据 通信系统实现数据的端到端传输。通信的‘信’指的 是信息（information），信息的载体是二进制的数据。 数据则是可以用来表达传统媒体形式的信息，如声音、 图像、动画等。由于旧的通讯系统早已实现了数字化、 计算机网络化改造，因此可以认为目前的数据通信系 统已涵盖了过去的通讯系统的功能。
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第一章 绪论
4G(未来趋势)
➢ 4G是集3G与WLAN于一体，并能够传输高质量视频 图像，它的图像传输质量与高清晰度电视不相上下。
➢ 4G系统能够以100Mbps的速度下载，比目前的拨号 上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能 够满足几乎所有用户对于无线服务的要求。而在用 户最为关注的价格方面，4G与固定宽带网络在价格 方面不相上下，而且计费方式更加灵活机动，用户 完全可以根据自身的需求确定所需的服务。
因此，不管什么消息，只要能够最终用数字系列来表 示而作为计算机的处理对象的，都可说是“数据”。
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第一章 绪论
4、信号（signal） 是为消息的传播而用来表达消息的一种载体（例如
一种随时间变化的波形）。电（光、声）通信中，消 息的自然形式必须将它转换成电（光、声）信号形式 以后才能进行传递和识别。
➢ 虽然GPRS是作为现有GSM网络向第三代移动 通信演变的过渡技术，但是它在许多方面都具 有显著的优势。
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CDMA
第一章 绪论
• CDMA是码分多址的英文缩写(Code Division Multiple Access)，它是在数字技术的分支--扩 频通信技术上发展起来的一种成熟的无线通信 技术。
2、信息（information） 是消息所包含的内容。例如每天的天气预报是一
种消息，预报中告知某日某时的天气情况如何，就 是该消息所包含的“信息”，即消息的含义。
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第一章 绪论
消息与信息：消息有可能包含甚为丰富的信息，但也 可能信息甚少，若这种信息并未给人们带来新的知识的 话，那么这种消息所包含的信息实际等于零。所以信息 是给人们带来新知识的消息，消息是外壳，信息是消息 的内核；消息是信息的载体，是表达信息的形式。
– 数据通信 = 数据处理 + 数据传输 • 数据通信与计算机通信
– 数据通信侧重数据传输 – 计算机通信侧重信息交互
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通信系统举例：智能大楼
第一章 绪论
• 智能大楼的定义有两种
– 通过对建筑物的结构、系统、服务和管理四个基本要素以 及它们之间内在关联的最优组合，提供一个投资合理并且 高效、舒适、便利的环境。
• 这种定义从用户观点出发，突出了智能大楼在管理和信 息传输以及服务方面的特点。
– 在大楼建设中建立一个独立的局域网，通过结构化布线系 统组成一个集成环境，连接用户的各种设备，让大楼的管 理机构能够随时监测，并能自动采取相应的措施。
• 这种定义突出智能大楼“智能”的根本所在——信息传 输系统
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的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网 络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。
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GPRS
第一章 绪论Biblioteka ➢ GPRS---General Packet Radio Service，通用无 线分组业务，是一种基于GSM系统的无线分组 交换技术，提供端到端的、广域的无线IP连接。 通俗地讲，GPRS是一项高速数据处理的技术， 方法是以“分组”的形式传送资料到用户手上。
f(t)
x(nT)
t
(a) 模拟信号
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1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 nT (b) 数字信号
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1.2.4 模拟通信和数字通信
模拟通信是指用模拟信号来表示和传递消息的通信方式。 数字通信是指用数字信号来表示和传递消息的通信方式。 注意：这一对的概念只是在消息载体（信号）形式上的区 分，与被传递的消息是数据类还是话音类毫无关系。
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举例
Mobile Telephone System
①信 源： 打电话的人（消息：人的语言） ②发信机：Mobile Tel 中送话和无线发射系统
（microphone：电信号←声信号） ③信 道： 传输媒介即大气（无线信道），其间
通过若干移动通信台或中转站
④收信机：对方Mobile Tel 中无线接收机和扬声 器（电信号→声信号）
➢ 它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式， 提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信 息服务。
➢ 为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的 数据传输速度，也就是说在室内、室外和行车的环 境中能够分别支持至少2Mbps（兆字节／每秒）、 384kbps（千字节／每秒）以及144kbps的传输速度。
数据通信就是以传送数据为业务的通信。即计算机与 计算机、终端与终端之间进行交换数据过程的通信，通 信系统所操纵的对象是数据而不是别的。
数据的传送载体既可用模拟信号，亦可用数字信号， 所以数据通信可分为：模拟数据通信和数字数据通信。
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1.2.5 模拟通信系统
电信号一般是指随时间变化的电流或电压，也可以 是电容的电荷，线圈的磁通以及空间的电磁波等。
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1.2.2 连续时间信号与离散时间信号
按照时间函数取值的连续性与离散性可将信号划分 为连续时间信号与离散时间信号（简称连续信号与离 散信号）。
1、连续信号
f(t)
01 2 3 4
t
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第一章 绪论
1.2.3 模拟信号和数字信号
时间和幅值都为连续的信号又称为模拟信号。在实际 应用中，模拟信号与连续信号两名词往往不予区分。
如果离散信号的幅值是连续的，可称为抽样信号。另 一种情况是离散信号的幅值也被限定为某些离散值，这 种时间与幅度取值都具有离散性的信号为数字信号。
➢td—scdma 该标准是由中国大陆独自制定的 3g标准，1999年6月29日，中国原邮电部电 信科学技术研究院（大唐电信）向ITU提出。
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第一章 绪论
3G(开始主流)
➢ 3G是英文3rd Generation的缩写，指第三代移动通 信技术。相对第一代模拟制式手机（1G）和第二 代GSM、TDMA等数字手机（2G），第三代手机 一般地讲，是指将无线通信与国际互联网等多媒体 通信结合的新一代移动通信系统。
➢ 此外，4G可以在DSL和有线电视调制解调器没有覆 盖的地方部署，然后再扩展到整个地区。很明显， 4G有着不可比拟的优越性。
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第一章 绪论
通信系统发展方向：三网合一
• 电信网、有线电视网和计算机网 • 探索：ISDN，ADSL，IP电视等 • 数据通信。
– 指通信双方按一定通信协议，通过模拟传输信道或 者数字传输信道，把一方的数据流传送到另一方的 过程
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第一章 绪论
第一章 绪论
主要内容： • 通信与通信系统模型 • 数据通信的基本概念 • 计算机通信和数据通信网 • 计算机通信协议标准的拟定组织
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1.1 通信与通信系统模型
1.1.1 通信的概念
通信（communication）：信息的传递和交换 ，即 将消息从一个地方传递到另一个地方。
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第一章 绪论
TD
➢td全称td-scdma(time division-synchronous code division multiple access)，是中国电信行 业百年来第一个完整的移动通信技术标准， 也是与欧洲的wcdma、美国的cdma2000及后 来加入的wimax并列的世界四大3g标准之一。
模拟通信系统：是指利用模拟信号传递消息的系统。 信源发出的是模拟信号 信道上传输的也是模拟信号 信宿收到的仍然是模拟信号
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第一章 绪论
模拟通信系统优缺点：
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