B1-1.2.1
通信系统基本原理，信道、信源、信宿，模拟信号，数字信号。
精编讲义 v1#
现代通信系统的基本模型五要素
必记| 系统组成部件 | 功能定义 | 典型设备或介质举例 |
|---|---|---|
| 信源（Source） | 产生并发送原始信息的实体（源头） | 讲话的人、电话麦克风、监控摄像头、计算机客户端 |
| 发送设备（Transmitter） | 将信源输出的原始基带信号转换为适合在信道中传输的信号 | 调制器（Modulator）、编码器、无线发射机 |
| 信道（Channel） | 传输信号的物理通道或传输介质 | 双绞线、同轴电缆、光纤、自由空间无线电波 |
| 接收设备（Receiver） | 从信道接收信号并进行放大、解调、解码，还原为原始信号 | 解调器（Demodulator）、解码器、无线接收机 |
| 信宿（Sink） | 接收并理解信息的最终实体（目的地） | 听话的人、电话扬声器、监视器屏幕、接收端服务器 |
模拟信号 vs 数字信号核心对比
必记| 对比项 | 模拟信号（Analog Signal） | 数字信号（Digital Signal） |
|---|---|---|
| 参数取值特点 | 幅度随时间取值连续变化（无限个可能状态） | 幅度随时间取值离散分布（如有限个电平状态 0 和 1） |
| 抗干扰与防噪声 | 抗噪声能力弱，长途传输噪声会被逐级放大累积 | 抗干扰能力极强，便于再生中继和纠错编码 |
| 保密性与加密 | 保密性差，容易被监听窃听 | 数字比特流便于利用密码学算法进行高级加密 |
| 信号转换设备 | 模拟转数字：A/D 转换器（采样、量化、编码） | 数字转模拟：D/A 转换器（调制解调） |
随堂自测（3 题 · 共 356 道关联题）展开作答
单选2 分自测不计入学习进度
在计算机网络中，表征数据传输可靠性的指标是（）
单选2 分自测不计入学习进度
世界上很多国家都相继组建了自己国家的公用数据网，现有的公用数据网大多采用（）。
填空2 分自测不计入学习进度
在计算机网络中，把可能的最大数据传输速率称为:____。
B1-1.2.2
信道的传输模式，信道的带宽，信道的传输速率，多路复用技术，交换技术。
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信道通信的三大传输模式（专转本高频必考）
必记单工通信（Simplex）
- 通信方向定义
- 信号只能单向传输，任何时候都不能反向传送
- 信道数量要求
- 1 条单向通道
- 生活典型实例
- 广播电台、无线电视、寻呼机、遥控器
半双工通信（Half-duplex）
- 通信方向定义
- 双方都可以发送和接收信息，但不能同时进行，同一时间只能一方发一方收
- 信道数量要求
- 通常 1 条双向复用物理信道
- 生活典型实例
- 传统对讲机（按键说话）、对讲电话
全双工通信（Full-duplex）
- 通信方向定义
- 通信双方可以同时发送和同时接收信息
- 信道数量要求
- 需要 2 条物理信道（或频分/时分双向拆分）
- 生活典型实例
- 普通电话通话、手机语音、宽带互联网通信
| 传输模式 | 通信方向定义 | 信道数量要求 | 生活典型实例 |
|---|---|---|---|
| 单工通信（Simplex） | 信号只能单向传输，任何时候都不能反向传送 | 1 条单向通道 | 广播电台、无线电视、寻呼机、遥控器 |
| 半双工通信（Half-duplex） | 双方都可以发送和接收信息，但不能同时进行，同一时间只能一方发一方收 | 通常 1 条双向复用物理信道 | 传统对讲机（按键说话）、对讲电话 |
| 全双工通信（Full-duplex） | 通信双方可以同时发送和同时接收信息 | 需要 2 条物理信道（或频分/时分双向拆分） | 普通电话通话、手机语音、宽带互联网通信 |
四大主流多路复用技术（Multiplexing）对比
必记频分多路复用
- 英文缩写
- FDM
- 工作划分原理
- 将信道总频带分割为多个不重叠的子频带，各传输一路信号
- 典型应用领域
- 有线电视、传统模拟电话载波通信
时分多路复用
- 英文缩写
- TDM
- 工作划分原理
- 将传输时间划分为互不重叠的时间间隙（时隙），轮流分配给各路信号
- 典型应用领域
- 数字电话通信系统、PCM 脉冲编码调制基带网络
波分多路复用
- 英文缩写
- WDM
- 工作划分原理
- 在一根光纤中同时传输多个不同波长的光载波信号（本质为光领域的 FDM）
- 典型应用领域
- 单根光纤超大容量长途骨干传输
码分多路复用
- 英文缩写
- CDM / CDMA
- 工作划分原理
- 各路信号使用相互正交的不同伪随机编码序列调制同一频带
- 典型应用领域
- 2G/3G 移动通信、GPS 卫星定位导航
| 复用技术名称 | 英文缩写 | 工作划分原理 | 典型应用领域 |
|---|---|---|---|
| 频分多路复用 | FDM | 将信道总频带分割为多个不重叠的子频带，各传输一路信号 | 有线电视、传统模拟电话载波通信 |
| 时分多路复用 | TDM | 将传输时间划分为互不重叠的时间间隙（时隙），轮流分配给各路信号 | 数字电话通信系统、PCM 脉冲编码调制基带网络 |
| 波分多路复用 | WDM | 在一根光纤中同时传输多个不同波长的光载波信号（本质为光领域的 FDM） | 单根光纤超大容量长途骨干传输 |
| 码分多路复用 | CDM / CDMA | 各路信号使用相互正交的不同伪随机编码序列调制同一频带 | 2G/3G 移动通信、GPS 卫星定位导航 |
三大数据交换技术（Switching）对比
必记通信过程
- 电路交换（Circuit Switching）
- 必须经历“建立连接 -> 占用通话 -> 释放连接”三阶段
- 报文交换（Message Switching）
- 存储转发整份完整报文，无需预先建连接
- 分组交换（Packet Switching）
- 存储转发切分成小单位的分组（Packet），无需预先独占建连
信道占用
- 电路交换（Circuit Switching）
- 通信期间独占物理信道，空闲时信道利用率极低
- 报文交换（Message Switching）
- 动态共享信道，报文大小不限导致缓冲区排队过长
- 分组交换（Packet Switching）
- 动态复用信道，流水线式并行转发，信道利用率极高
典型应用
- 电路交换（Circuit Switching）
- 传统电话网络（PSTN）
- 报文交换（Message Switching）
- 早期的电报系统
- 分组交换（Packet Switching）
- 现代计算机互联网（TCP/IP 网络）的基础
| 交换技术 | 电路交换（Circuit Switching） | 报文交换（Message Switching） | 分组交换（Packet Switching） |
|---|---|---|---|
| 通信过程 | 必须经历“建立连接 -> 占用通话 -> 释放连接”三阶段 | 存储转发整份完整报文，无需预先建连接 | 存储转发切分成小单位的分组（Packet），无需预先独占建连 |
| 信道占用 | 通信期间独占物理信道，空闲时信道利用率极低 | 动态共享信道，报文大小不限导致缓冲区排队过长 | 动态复用信道，流水线式并行转发，信道利用率极高 |
| 典型应用 | 传统电话网络（PSTN） | 早期的电报系统 | 现代计算机互联网（TCP/IP 网络）的基础 |
随堂自测（3 题 · 共 57 道关联题）展开作答
填空2 分自测不计入学习进度
不加处理直接传输数字信号，这种传输称为______传输。
填空2 分自测不计入学习进度
通过载波来传输数字信号，这种传输称为______传输。
单选2 分自测不计入学习进度
在同一个信道上的同一时刻，能够进行双向数据传送的通信方式是____。
B1-1.2.3
有线传输，无线传输，有线载波通信，传输介质，光纤通信。
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常见有线传输介质特性对比（双绞线 / 同轴电缆 / 光纤）
必记双绞线（Twisted Pair）
- 结构原理与分类
- 两根绝缘铜导线按一定密度绞合（抵消电磁干扰）；分为非屏蔽（UTP）与屏蔽（STP）
- 最大传输距离
- 以太网最大传输距离 100 米
- 带宽与抗干扰性
- 成本最低，广泛用于局域网楼层布线
同轴电缆（Coaxial Cable）
- 结构原理与分类
- 内导体铜芯、绝缘层、外导体网状编织屏蔽层、护套；分为粗缆与细缆
- 最大传输距离
- 数百米
- 带宽与抗干扰性
- 抗干扰优于双绞线，常用于有线电视及闭路监控
光纤（Optical Fiber）
- 结构原理与分类
- 利用光的全反射原理在石英玻璃纤芯中传输光脉冲
- 最大传输距离
- 数公里至上百公里
- 带宽与抗干扰性
- 带宽高、衰减极小、抗电磁干扰极强、重量轻、保密性极高
| 传输介质 | 结构原理与分类 | 最大传输距离 | 带宽与抗干扰性 |
|---|---|---|---|
| 双绞线（Twisted Pair） | 两根绝缘铜导线按一定密度绞合（抵消电磁干扰）；分为非屏蔽（UTP）与屏蔽（STP） | 以太网最大传输距离 100 米 | 成本最低，广泛用于局域网楼层布线 |
| 同轴电缆（Coaxial Cable） | 内导体铜芯、绝缘层、外导体网状编织屏蔽层、护套；分为粗缆与细缆 | 数百米 | 抗干扰优于双绞线，常用于有线电视及闭路监控 |
| 光纤（Optical Fiber） | 利用光的全反射原理在石英玻璃纤芯中传输光脉冲 | 数公里至上百公里 | 带宽高、衰减极小、抗电磁干扰极强、重量轻、保密性极高 |
单模光纤（SMF） vs 多模光纤（MMF）专转本必考点
必记| 对比项 | 单模光纤（Single Mode Fiber） | 多模光纤（Multi Mode Fiber） |
|---|---|---|
| 纤芯直径 | 很细（通常为 8~10 微米） | 较粗（通常为 50 或 62.5 微米） |
| 光传输模式 | 只允许单一路径的光线沿轴线直线传播，无模间色散 | 允许多条不同入射角的光线沿多种模式全反射传播，存在模间色散 |
| 光源类型 | 采用高成本的半导体激光器（LD） | 采用低成本的发光二极管（LED） |
| 传输距离与应用 | 传输距离远（几十至上百公里），用于城域网和骨干网 | 传输距离短（通常在 2 公里以内），用于园区和建筑物内部短距互联 |
| 外护套国际规范颜色 | 通常为黄色（Yellow） | 通常为橙色（Orange）或浅天蓝色（Aqua） |
随堂自测（3 题 · 共 62 道关联题）展开作答
单选2 分自测不计入学习进度
光缆或光纤通信的特点不包括（）
填空2 分自测不计入学习进度
光纤通信中发送单元完成________转换。光纤通信中接收单元完成________转换。
填空2 分自测不计入学习进度
光纤主要用于数字通信 它采用____复用技术以增大信道容量。
B1-1.2.4
无线电通信，微波通信，卫星通信，红外线通信，移动通信。
精编讲义 v1#
常见无线通信技术特点梳理
必记微波通信（Microwave）
- 频率/波长特点
- 频率 300MHz ~ 300GHz（极高频）
- 传播方式与特点
- 直线视距传播（Line-of-Sight），受地球曲率限制，每隔 50 公里需建微波中继站
- 典型应用
- 微波中继通信、雷达探测、家用微波炉
卫星通信
- 频率/波长特点
- 利用人造地球同步卫星充当微波中继站
- 传播方式与特点
- 覆盖范围极广（仅需 3 颗地球同步同步静止卫星即可覆盖除两极外的全球通信），但存在约 270ms 传输时延
- 典型应用
- 远洋轮船、跨洋越顶电视转播、野外地质科考应急通信
红外线通信（Infrared）
- 频率/波长特点
- 波长介于微波与可见光之间
- 传播方式与特点
- 具有方向性、不能穿透墙壁障碍物，传输距离通常在数米内
- 典型应用
- 电视空调遥控器、早期手机红外传输
蜂窝移动通信
- 频率/波长特点
- 采用正六边形蜂窝小区制，频率复用
- 传播方式与特点
- 基站与移动台双向无线连接，支持跨区自动越区切换（Handover）
- 典型应用
- 2G/3G/4G/5G 手机公众移动通信
| 无线技术类别 | 频率/波长特点 | 传播方式与特点 | 典型应用 |
|---|---|---|---|
| 微波通信（Microwave） | 频率 300MHz ~ 300GHz（极高频） | 直线视距传播（Line-of-Sight），受地球曲率限制，每隔 50 公里需建微波中继站 | 微波中继通信、雷达探测、家用微波炉 |
| 卫星通信 | 利用人造地球同步卫星充当微波中继站 | 覆盖范围极广（仅需 3 颗地球同步同步静止卫星即可覆盖除两极外的全球通信），但存在约 270ms 传输时延 | 远洋轮船、跨洋越顶电视转播、野外地质科考应急通信 |
| 红外线通信（Infrared） | 波长介于微波与可见光之间 | 具有方向性、不能穿透墙壁障碍物，传输距离通常在数米内 | 电视空调遥控器、早期手机红外传输 |
| 蜂窝移动通信 | 采用正六边形蜂窝小区制，频率复用 | 基站与移动台双向无线连接，支持跨区自动越区切换（Handover） | 2G/3G/4G/5G 手机公众移动通信 |
卫星通信核心参数考点
必记易错陷阱
专转本常考单选题：地球同步轨道卫星位于赤道上方约 36000 公里；理论上只需 3 颗互成 120 度的地球同步卫星即可实现除南北极盲区外的全球无死角覆盖。
随堂自测（3 题 · 共 259 道关联题）展开作答
填空2 分自测不计入学习进度
移动通信系统由_____、____和移动电话交换中心等组成。
填空2 分自测不计入学习进度
无线通信中，____波有较强的电离层反射能力、常用于环球通信即大范围通信。______波沿地面传播、绕射能力强、用于广播、海上通信。_____波和____波绕射能力较差、用于视距或超视距中继通信。
填空2 分自测不计入学习进度
微波的远距离通信有三种方式：地面微波接力通信，对流层散射通信和__________。