一.数据通信系统模型

一个通信系统可以划分为三大部分: 源系统（发送端），传输系统（传输网络），目的系统（接收端）
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-5oeYk42i-1669902253001)(https://tse1-mm.cn.bing.net/th/id/R-C.eb7e3d0de95f1a97a402791df573cd51?rik=nRd7JgAloxjP9A&riu=http%3a%2f%2fwww.szhulian.com%2fueditor%2fimage%2f20160712%2f1468304446839218.jpg&ehk=kN59ky9kuO5AKNuItMTTKobPecUm%2fsArCOu0mgPQmqo%3d&risl=&pid=ImgRaw&r=0&sres=1&sresct=1)]

1.源系统

①源点： 该设备主要产生传输的数据（数字比特流），
②发送器： 将源点产生的数据进行编码，发送

2.目标系统

①接收器： 接收传输系统发送的信号，将其解压为可以被目的机读取的数字比特流
②终点： 接收接收器转换好的比特流，输出

3.术语

消息: 客观物质运动+主观意志活动
数据: 运输消息的实体
信号: 数据的电气或电磁表现
信源: 产生发送数据的源头
信宿: 接收数据的终点
信道: 信号传输的通道,既传输媒体

4.根据代表参数的不同划分信号

模拟信号（连续信号）: 代表信息的参数取值连续
数字信号（离散信号）: 代表信息的参数取值离散

5.信道类型

依照信息交换方式可划分：

• 单向信道(单工通信): 只能有一个方向的通信
• 双向交替信号（双半工通信）: 通信双方可以发送信息，不能同时发送/接收信息
• 双向同时信号（全半工通信）: 通信双方可以同时发送/接收信息

二.调制

1.概念

基带信号: 发送端直接发送的数据
调制原因: 由于基带信号包含较多的低频成分，甚至有直流成分，不能在大多数信道中传播。

2.调制两大类：

①基带调制（编码）： 对基带信号的波形进行变换，就是将数字信号转换为另一种数字信号

②带通调制： 把基带信号的频率范围搬移到较高的频段，并转换为模拟信号

2.常用编码（基带调制）的方式

①不归零制： 正电平代表1，负电平代表0
②归零制： 正脉冲代表1，负脉冲代表0
③曼彻斯特编码： 位于周期中心的向上跳为1，向下跳为0
④差分曼彻斯特编码： 位于开始边界没有跳动为1，挑动为0

3.基本的带通调制方式

①调幅（AM）: 0无载波输出，1有载波输出
②调频（FM）: 0为低频，1为高频
③调相（PM）: 1的始端，终端改变180°,0不变动

三.限制信道传播的因素

1.信道能通过的频率范围

受频率范围的限制,高频分量在传输时衰减,许多高频分量无法通过信道。
码间串扰: 信号在过长距离的传播后信号失真严重，从而无法识别

奈式准则（信道上限）定义：

• 理想状态下: 带宽为W(Hz)的底通道信道中,码元最高传输速率2W(码元/秒)。若传输率超过2W,会出现严重的码间串扰

2.信噪比

信噪比定义： 噪音会相对干扰接收端对码元的判断，信号平均功率高于噪音则噪音影响小，反之大
信噪比=log10S(信号平均功率)N(噪音平均功率)信噪比=log_{10}\frac{ S(信号平均功率) }{N(噪音平均功率)}信噪比=log10​N(噪音平均功率)S(信号平均功率)​
香农公式： 信道中的信噪比越大,信息的极限传输速率就越大。

• 意义: 信道传输速率低于信道极限传输速率就有办法达到无差错传输
  C（极限信息传输速率）=W(信道带宽)log2(1+S(信号平均功率)N(噪音平均功率))C（极限信息传输速率）=W(信道带宽)log_2(1+\frac{S(信号平均功率)}{N(噪音平均功率)})C（极限信息传输速率）=W(信道带宽)log2​(1+N(噪音平均功率)S(信号平均功率)​)

3.码元加密与解码

针对香农公式中，C无法改变的情况：让一码元含有多个信息（码元加密与解码）
示例:
100/010/011/101=φ4φ2φ3φ5100/010/011/101=φ~4~φ~2~φ~3~φ~5~100/010/011/101=φ 4 φ 2 φ 3 φ 5 
加密信息含量=3∗直接传送信息含量加密信息含量=3*直接传送信息含量加密信息含量=3∗直接传送信息含量
优点: 码元可以传输多个信息
缺点: 在有噪声干扰的信号中,信号的损失比重高于无加密方式