通信原理课件：第1章_绪论
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通信原理PPT课件
• 按照同步的功用不同，可分为
– 载波同步、位同步、群同步和网同步
• 数字复接就是依据时分复用基本原理把若干个 低速数字信号合并成一个高速的数字信号，以 扩大传输容量和提高传输效率。
2024/6/20
CP 第一章 绪论
28
2． 数字通信系统模型
• 如在某些有线信道中，若传输距离不太 远且通信容量不太大时， 数字基带信号 无需调制，可以直接传送，称之为数字 信号的基带传输，其模型中就不包括调 制与解调环节
信息源
发送设备
信息
接收设备
受信者
发送端
噪声源
接收端
2024/6/20
CP 第一章 绪论
5
1.2.1 通信系统模型-信源
• 信源是消息的产生地， 其作用是把各种消 息转换成原始电信号，称之为消息信号或 基带信号。
• 电话机、电视摄像机和电传机、计算机等 各种数字终端设备就是信源。
• 模拟信源，输出的是模拟信号； • 数字信源，输出离散的数字信号。
• 作用二: 是当信息源给出的是模拟语音信号时， 信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟 信号的数字化传输。
• 信源编码方法：PCM、ADPAM、DM等 • 信源译码是信源编码的逆过程。
2024/6/20
CP 第一章 绪论
24
2） 信道编码与译码
• 数字信号在信道传输时，由于噪声、衰落以及 人为干扰等，将会引起差错。为了减少差错， 信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加 入保护成分（监督元），组成所谓“抗干扰编 码”。
• 对这些信号可以采用相干解调或非相干解调还 原为数字基带信号。
• 对高斯噪声下的信号检测，一般用相关器接收 机或匹配滤波器实现。
2024/6/20
– 载波同步、位同步、群同步和网同步
• 数字复接就是依据时分复用基本原理把若干个 低速数字信号合并成一个高速的数字信号，以 扩大传输容量和提高传输效率。
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CP 第一章 绪论
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2． 数字通信系统模型
• 如在某些有线信道中，若传输距离不太 远且通信容量不太大时， 数字基带信号 无需调制，可以直接传送，称之为数字 信号的基带传输，其模型中就不包括调 制与解调环节
信息源
发送设备
信息
接收设备
受信者
发送端
噪声源
接收端
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CP 第一章 绪论
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1.2.1 通信系统模型-信源
• 信源是消息的产生地， 其作用是把各种消 息转换成原始电信号，称之为消息信号或 基带信号。
• 电话机、电视摄像机和电传机、计算机等 各种数字终端设备就是信源。
• 模拟信源，输出的是模拟信号； • 数字信源，输出离散的数字信号。
• 作用二: 是当信息源给出的是模拟语音信号时， 信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟 信号的数字化传输。
• 信源编码方法：PCM、ADPAM、DM等 • 信源译码是信源编码的逆过程。
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CP 第一章 绪论
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2） 信道编码与译码
• 数字信号在信道传输时，由于噪声、衰落以及 人为干扰等，将会引起差错。为了减少差错， 信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加 入保护成分（监督元），组成所谓“抗干扰编 码”。
• 对这些信号可以采用相干解调或非相干解调还 原为数字基带信号。
• 对高斯噪声下的信号检测，一般用相关器接收 机或匹配滤波器实现。
2024/6/20
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
第一章 绪论 通信原理课件
2020/11/11
1.3 通信系统和通信网的构成
• 通信网模型（图1.2）
– 转接设备（交换设备）：选择路由，将信息 从信源一站一站传递，直到到达信宿
– 信令、协议：为通信网中传送信息，必须符 合预先制定的规程，才能保证通信成功，这 样的规程叫信令（电话网）或协议（计算机 网）
2020/11/11
2020/11/11
1.2 通信发展简史和展望
• 远程和大容量化
– 有线：明线→同轴电缆→光纤 –无线：短波→微波→卫星
2020/11/11
1.2 通信发展简史和展望
• 网络和综合化
– PSTN：电路交换 – Internet：分组交换
2020/11/11
1.2 通信发展简史和展望
• 移动和个人化
• 一些概念
– 有效性：单位带宽内传送的信息量的多少。 模拟通信系统用单位带宽内能传送的电话或 电视路数表示；数字通信系统用频带利用率 （bit/Hz）表示
– 可靠性：接收信息的准确程度。模拟通信系 统用接收端的输出信噪比表示；数字通信系 统用误比特率表示
– 有效性和可靠性是相互矛盾的，可以互换。
2020/11/11
2020/11/11
1.2 通信发展简史和展望
• 通信的发展方向
– 数字化 – 远程与大容量化 – 网络与综合化 – 移动和个人化
2020/11/11
1.2 通信发展简史和展望
• 数字化
– 数字信息和模拟信息的区别：前者取值离散 ，后者取值离散
– 数字通信的主要优点
• 抗干扰能力强，且中继时无噪声积累 • 可使用现代数字信号处理技术进行处理 • 差错可以控制，传输质量好 • 易于加密 • 易于实现设备小型化
1.3 通信系统和通信网的构成
• 通信网模型（图1.2）
– 转接设备（交换设备）：选择路由，将信息 从信源一站一站传递，直到到达信宿
– 信令、协议：为通信网中传送信息，必须符 合预先制定的规程，才能保证通信成功，这 样的规程叫信令（电话网）或协议（计算机 网）
2020/11/11
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1.2 通信发展简史和展望
• 远程和大容量化
– 有线：明线→同轴电缆→光纤 –无线：短波→微波→卫星
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1.2 通信发展简史和展望
• 网络和综合化
– PSTN：电路交换 – Internet：分组交换
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1.2 通信发展简史和展望
• 移动和个人化
• 一些概念
– 有效性：单位带宽内传送的信息量的多少。 模拟通信系统用单位带宽内能传送的电话或 电视路数表示；数字通信系统用频带利用率 （bit/Hz）表示
– 可靠性：接收信息的准确程度。模拟通信系 统用接收端的输出信噪比表示；数字通信系 统用误比特率表示
– 有效性和可靠性是相互矛盾的，可以互换。
2020/11/11
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1.2 通信发展简史和展望
• 通信的发展方向
– 数字化 – 远程与大容量化 – 网络与综合化 – 移动和个人化
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1.2 通信发展简史和展望
• 数字化
– 数字信息和模拟信息的区别：前者取值离散 ，后者取值离散
– 数字通信的主要优点
• 抗干扰能力强，且中继时无噪声积累 • 可使用现代数字信号处理技术进行处理 • 差错可以控制，传输质量好 • 易于加密 • 易于实现设备小型化
通信原理课件第1章绪论资料
的－－差错可控：检错、纠错； ●易加密（进行人为的扰乱）； ●易于与现代技术相结合（数字终端、计算机等）。
（4）数字通信需要解决的问题： ●差错可控：通过信道编码实现（第11章） ； ●加密：通过加密、解密实现； ●节拍一致：位同步/帧同步（第13章） 。
2020/10/13
通信原理
14
第1章 绪论
通信原理电子教案
西北工业大学
2009.2
第1章 绪论
第1章 绪论
本章主要介绍通信的基本概念，目的对通信的基本概念、 术语以及本课程所要研究的主要对象有一个初步了解。是 通信原理与技术的基础。 研究内容： ➢ 1.1 引言 ➢ 1.2 通信系统的组成 ➢ 1.3 通信系统分类及通信方式 ➢ 1.4 信息及其度量 ➢ 1.5 主要性能指标
●传输电信号的通信系统为电信通信系统，常简称之通 信系统。
2020/10/13
通信原理
5
第1章 绪论
通信的再定义： 利用电子等技术手段，借助电信号（含光信号）
实现从一地向另一地进行消息的有效传递称为通信。
2020/10/13
通信原理
6
第1章 绪论
1.2 通信系统的组成
1.2.1 通信系统的一般模型
（5）分类 ●数字基带传输通信系统（第6章） ●数字频带传输通信系统（第7、8章） ●模拟信号的数字传输系统（第9章）
2020/10/13
通信原理
15
第1章 绪论
1. 数字频带传输通信系统
－－数字通信系统的一般模型
信 息 源
信 源 编
码
加 密
信 道 编
码
数
字 调
信道
制
数 字 解 调
信 道 译
（4）数字通信需要解决的问题： ●差错可控：通过信道编码实现（第11章） ； ●加密：通过加密、解密实现； ●节拍一致：位同步/帧同步（第13章） 。
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通信原理
14
第1章 绪论
通信原理电子教案
西北工业大学
2009.2
第1章 绪论
第1章 绪论
本章主要介绍通信的基本概念，目的对通信的基本概念、 术语以及本课程所要研究的主要对象有一个初步了解。是 通信原理与技术的基础。 研究内容： ➢ 1.1 引言 ➢ 1.2 通信系统的组成 ➢ 1.3 通信系统分类及通信方式 ➢ 1.4 信息及其度量 ➢ 1.5 主要性能指标
●传输电信号的通信系统为电信通信系统，常简称之通 信系统。
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通信原理
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第1章 绪论
通信的再定义： 利用电子等技术手段，借助电信号（含光信号）
实现从一地向另一地进行消息的有效传递称为通信。
2020/10/13
通信原理
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第1章 绪论
1.2 通信系统的组成
1.2.1 通信系统的一般模型
（5）分类 ●数字基带传输通信系统（第6章） ●数字频带传输通信系统（第7、8章） ●模拟信号的数字传输系统（第9章）
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通信原理
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第1章 绪论
1. 数字频带传输通信系统
－－数字通信系统的一般模型
信 息 源
信 源 编
码
加 密
信 道 编
码
数
字 调
信道
制
数 字 解 调
信 道 译
通信原理课件第1章 绪论
2021/1/17
6
1.2.3 数字通信系统模型
1.数字通信系统模型
信
信
数
数信
信
信
源
加
道
字
信
字
道
解
源
信
编
编
调
解译
译
源
码
密
码
制
道
调
码
密
码
宿
器
器
器
器器
器
噪声源
图1.3 数字频带通信系统模型 ★ 一般数字通信系统的收端要有同步的功能
2021/1/17
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2. 数字通信的优点
（1） 抗干扰能力强，可多次再生，无噪声积累； （2）自动检错、纠错，降低误码率，提高传输质量； （3）便于对信息处理、变换、存储； （4）设备便于集成化、小型化； （5）便于加密处理，保密性好。
2021/1/17
发
接
送
收
设
设
备
备
(a)串行传输
发
接
送
收
设
设
备
备
（b）并行传输
13
3.按同步方式分类
按同步方式的不同，可分为同步通信和异步通信。
同步通信——是指在约定的通信速率下， 发送端和接收 端的时钟信号频率始终保持一致。“同步通信”的通信 双方必须先建立同步，即双方的时钟要调整到同一个频 率。收发双方不停地发送和接收连续的同步比特流。 异步通信——是指通信中两个字符之间的时间间隔是不 固定的，而在一个字符内各位的时间间隔是固定的。
消息中所含信息量的大小与消息发生的概率有关。 一件事发生的概率愈小，愈使人感到意外的惊喜，在 这种情况下消息所含的信息量就愈大。 若消息出现的概率0，说明消息的信息量趋于无穷大； 若消息出现的概率1，说明消息的信息量为0。
通信原理ppt 第1章
1.2.2 模拟通信系统模型
连续消息→原始电信 号 电信号→连续消息
基带信号→已调信号
已调信号→基带信号
两对重要变换： “连续消息↔原始电信号”，相应器件是信源和信宿。 “基带信号↔已调信号”，相应器件是调制器和解调器。
1.2.3 数字通信系统模型
信源编码（source coding）：一是进行模/数（A/D）转换；二是去除 冗余信息，提高传输的有效性。解码（译码）是编码的逆过程。 信道编码：进行差错控制，提高传输的可靠性。（详见第8章） 数字调制与模拟调制的本质及原理相似，都是把基带信号加载到高频 载波上。解调是调制的逆过程。（详见第7章） 综上所述，在完成通信的过程中，将涉及以下主要通信技术： “编码、解码、调制、解调” 本书的重点就是介绍这些技术的原理、性能和应用。
1.3 通信系统的分类
通信系统可以从不同角度进行分类，常见分类如下。 用导线（如各种电缆） 以基带信号（未经 作为传输媒质。如有 信道中传输的 按信道信号特征分类 按传输媒质分类 按传输方式分类 按通信业务分类 线电视系统等。 调制的信号）作为 是模拟信号。 传输信号的系统。
模拟通信 数字通信 有线通信 无线通信 基带传输 带通传输
表1-1 模拟信号
信号类型与特征 数字信号 特征：信号的取值是离散的 例如：电报机、计算机输出的信号
特征：信号的取值是连续的 例如：电话机送出的语音信号，摄像机 输出的图像信号等
图1-2 模拟信号和数字信号示例
消息与电信号之间的转换，通常由传感器来实现。例如：
话筒（声音传感器）把声音转变成音频信号； 摄像机把图像转变成视频信号； 热敏电阻（温度传感器）把温度转变成电信号。
通信原理课件 第一章 绪论
按照一定的规则在数字信号中添加一些保护成分(冗余信息），从而 提高数字信息对抗噪声和干扰的能力。 信道译码器按照对应的规则进行解码，从解码的过程中发现和纠正错 误，从而提高数字信息的传输可靠性。
调制(Modulate)：使经过编码的信号特性与信道的特性相适应， 使信号经过调制后能够顺利通过信道传输。
10—1cm
10—1mm
310-4— 310-6 cm
紫外、可见 光、红外
光通信、遥 控等
26
通信传输方式（1）
消息只能单方向传输的工作方式。
发端
信道
收端
单 工
通信双方都能收发消息，但不能同时进行接收和发送消息的工作方式。
发端 收端
发端 信道
收端 半双工
通信双方可以同时进行接收和发送消息的工作方式。
根据消息的状态可分为： 离散消息：可数的消息状态( 符号、文字、数据等) 连续消息：连续的消息状态( 语音、图像等)
（电）信号（signal)：传输消息的手段，是消息的载体。
在通信系统中是用电信号的某一个或多个参量(频率、幅值、相位等) 来承载消息。 按代表消息的参量的取值方式不同，可分为模拟信号和数字信号 区分模拟信号和数字信号的准绳是看其取值是连续的还是离散的，而 不是看时间。数字信号在时间上可以是连续的，模拟信号在时间上可 能是离散的。
信号、文字、影象、声音或任何信息的传输、发射或接收。
通信系统：传递信息所需的一切技术设备的总和。
发话人 信源 空气 信道 通信系统简图 听话人 信宿
7
通信的随机性：通信的本质是随机的
随机信源 被发送的信号，在传输或接收端，会受到随机形式的干 扰（随机噪声）
8
消息、信号、信息
消息（message)：通信系统要传送的内容，例如：语音、文 字、图象等
调制(Modulate)：使经过编码的信号特性与信道的特性相适应， 使信号经过调制后能够顺利通过信道传输。
10—1cm
10—1mm
310-4— 310-6 cm
紫外、可见 光、红外
光通信、遥 控等
26
通信传输方式（1）
消息只能单方向传输的工作方式。
发端
信道
收端
单 工
通信双方都能收发消息，但不能同时进行接收和发送消息的工作方式。
发端 收端
发端 信道
收端 半双工
通信双方可以同时进行接收和发送消息的工作方式。
根据消息的状态可分为： 离散消息：可数的消息状态( 符号、文字、数据等) 连续消息：连续的消息状态( 语音、图像等)
（电）信号（signal)：传输消息的手段，是消息的载体。
在通信系统中是用电信号的某一个或多个参量(频率、幅值、相位等) 来承载消息。 按代表消息的参量的取值方式不同，可分为模拟信号和数字信号 区分模拟信号和数字信号的准绳是看其取值是连续的还是离散的，而 不是看时间。数字信号在时间上可以是连续的，模拟信号在时间上可 能是离散的。
信号、文字、影象、声音或任何信息的传输、发射或接收。
通信系统：传递信息所需的一切技术设备的总和。
发话人 信源 空气 信道 通信系统简图 听话人 信宿
7
通信的随机性：通信的本质是随机的
随机信源 被发送的信号，在传输或接收端，会受到随机形式的干 扰（随机噪声）
8
消息、信号、信息
消息（message)：通信系统要传送的内容，例如：语音、文 字、图象等
《通信原理总复习》PPT课件
第一章 绪论
1、四元信源的四个符号出现的概率分别 为1/2、1/4、1/8、1/8，平均信息量 为（ ）。理论上，四元信源的最大
信息量为（ ）。
2、在四进制系统中每秒钟传输1000个四
进制符号，则此系统的码元速率为
（
），信息速率？
（ ）。乘性噪声是否还存在？
• 连续信道，B－信道带宽，信道噪声－高斯白
噪声，其容量
•
C B lo 2 (1 g S /N )b (/s i)t
• N－噪声的平均功率，S—信号的平均功率，S / N－信噪比， C－信道容量。
第一章 绪论
通信系统的主要性能指标：有效性、可靠性 数字通信系统的有效性用 码元速率和信息速率 二者关系: 设信息速率为-Rb ，N进制码元速率-
fc
Bf 2
fcB 2
其f它
精选ppt
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• 自相关函数
R () P n(f)ej2fd f ffcc B 2 B 2n 2 0ej2fd f ffccB2B2
RBN：
R bR B Nlo2N g(b/s)
RBN
Rb (B) log2 N
第一章 绪论
模拟通信系统的可靠性用输出信噪比来衡量。 数字通信系统的可靠性用差错率来衡量。 差错率分为误码率和误比特率。
例、已知某八进制数字通信系统的信息速 率为12 000 b/s，在收端半小时内共测 得出现了216个错误码元，试求系统的误 码率。
精选ppt
21
– 带通白噪声
• 定义：如果白噪声通过理想矩形的带通滤波器或理 想带通信道，则其输出的噪声称为带通白噪声。
• 功率谱密度
设理想带通滤波器的传输特性为
H(f) 1 0
【课件】通信原理第一章ppt
1.2 通信系统的组成 1.2.1 通信系统的一般模型
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 一般模型如图1-1所示。
图1-1通信系统的一般模型
图1-1中，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。它所要完成的功能很多，例如调 制、放大、滤波和发射等，在数字通 信系统中发送设备又常常包含信源编 码和信道编码等。
1.2.3 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。数字通信系统可进一 步细分为数字频带传输通信系统和数字 基带传输通信系统。
图1-3中，变换器的作用是把信息转 换成数字基带信号。信源编码的主要 任务是提高数字信号传输的有效性。 信源编码器的输出就是信息码元,此外， 话音和图像压缩编码等都是在信源编 码器内完成。接收端信源译码则是信 源编码的逆过程
6、易于与现代技术相结合。
1.3 通信系统分类及通信方式
பைடு நூலகம்
通信中信息的传送是通过信号来进行 的，如：电压、电流信号等。信号是信 息的载荷者。在各种各样的通信方式中， 利用“电信号” 来承载信息的通信方 式称之为电通信，这种通信具有迅速、 准确、可靠等特点，而且几乎不受时间、 空间、地点、距离的限制，因而得到了 飞速发展和广泛应用。如今，在自然科 学中，“通信”与“电通信”几乎是同 义词。在本书中的通信均指电通信。
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。
图中的噪声源，是信道中的所有噪声 以及分散在通信系统中其它各处噪声的 集合。
在接收端，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恢复出相 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。
通信系统原理第一章PPT课件
通信系统原理 第一章
第一章 序论
• 通信发展历史:远古----非电通信
数字通信：旗语，烽火台（光通信？）等等
• 近代：电通信 1844 Morse;1876: Bell; 1894:Lodge(wireless);
1900:Marconi;1937:Reeves(PCM);1948:Shannon;1958:IC;60:Elect.Tel.S witching System;1965:Satellite;1972: Cellular Telephone(Motorola);1976:PC;80:Optical fiber;90:DWDM +SDH+Wireless;
• 信息速率Rb（比特率，bit rate）：信源每秒钟发出的平 均比特数。单位：bps or bit/sec
• 码元速率和比特速率的关系：1个码元可以含多比特或小 于1个比特的信息，因此一般情况下码元速率与比特速率 在数值上是不等的。
• 例：四进制等概分布情况下，一个码元含二比特的信息 量。在数值上我们有Rb =2RB. 二进制时，在等概情况下，Rb =RB。也就是说只有在二进 制等概分布时才有码元速率和比特速率在数值上相同。
4. 通信系统的主要性能指标
• 性能指标
质量指标：是整个通信系统的综合评估
• 通信系统：有效性，可靠性，适应性，标准性，经济性， 可维护性和友好性
• 但从根本来说，通信系统的目的是将信息从信源传递到信 宿，因此可靠性（质量）和有效性（传输效率）是首先要 考虑的。
• 模拟通信系统的评估：可靠性：发与收信号的差异程度---均方误差（噪声的影响，系统的不完善因素）
有效性：消息中所含的信息量，单位时间可传递的信息量 多少。
• 数字通信系统：信息传输速率和发生差错的概率（误码概 率）
第一章 序论
• 通信发展历史:远古----非电通信
数字通信：旗语，烽火台（光通信？）等等
• 近代：电通信 1844 Morse;1876: Bell; 1894:Lodge(wireless);
1900:Marconi;1937:Reeves(PCM);1948:Shannon;1958:IC;60:Elect.Tel.S witching System;1965:Satellite;1972: Cellular Telephone(Motorola);1976:PC;80:Optical fiber;90:DWDM +SDH+Wireless;
• 信息速率Rb（比特率，bit rate）：信源每秒钟发出的平 均比特数。单位：bps or bit/sec
• 码元速率和比特速率的关系：1个码元可以含多比特或小 于1个比特的信息，因此一般情况下码元速率与比特速率 在数值上是不等的。
• 例：四进制等概分布情况下，一个码元含二比特的信息 量。在数值上我们有Rb =2RB. 二进制时，在等概情况下，Rb =RB。也就是说只有在二进 制等概分布时才有码元速率和比特速率在数值上相同。
4. 通信系统的主要性能指标
• 性能指标
质量指标：是整个通信系统的综合评估
• 通信系统：有效性，可靠性，适应性，标准性，经济性， 可维护性和友好性
• 但从根本来说，通信系统的目的是将信息从信源传递到信 宿，因此可靠性（质量）和有效性（传输效率）是首先要 考虑的。
• 模拟通信系统的评估：可靠性：发与收信号的差异程度---均方误差（噪声的影响，系统的不完善因素）
有效性：消息中所含的信息量，单位时间可传递的信息量 多少。
• 数字通信系统：信息传输速率和发生差错的概率（误码概 率）
文元美现代通信原理课件1现代通信系统原理绪论
数字基带传输通信系统
图 1-7 数字基带传输通信系统模型
图 1-8 模拟信号数字化传输通信系统模型
模拟信号数字化传输通信系统
1.2.3 数字通信的主要优缺点
数字通信的主要优点 抗干扰、 抗噪声性能好。 差错可控。 易加密。 易于与现代技术相结合。
两类通信方式抗干扰性能比较 模拟信号；(b)数字信号
信息及其量度
消息出现的概率愈小， 它所含信息量愈大； 反之信息量愈小。 且
消息中所含信息量I是消息出现的概率P(x)的函数，即
可以看出I与P(x)间应满足以上三点， 则它们有如下关系式：
(3) 若干个互相独立事件构成的消息， 所含信息量等于各独立事件信息量的和， 即
信息量I的单位与对数的底数a有关： a=2 单位为比特(bit，简写为b)； a=e单位为奈特(nat，简写为n)； a=10单位为笛特(Det)或称为十进制单位； a=r单位称为r进制单位。 通常使用的单位为比特。
3.移动通信
移动通信是现代通信中发展最为迅速的一种通信手段，它是随着汽车、飞机、轮船、火车等交通工具的发展而同步发展起来的。 近10年来， 在微电子技术和计算机技术的推动下，移动通信从过去简单的无线对讲或广播方式发Байду номын сангаас成为一个把有线、 无线融为一体，固定、移动相互连通的全国规模，甚至全球范围的通信系统。
数字微波、 空间通信
脉冲波调制
脉冲模拟调制
脉幅调制PAM
中间调制方式、 遥测
脉宽调制PDM(PWM)
中间调制方式
脉位调制PPM
遥测、 光纤传输
脉冲数字调制
脉码调制PCM
市话、 卫星、 空间通信
增量调制DM
通信原理_第一章 信号绪论2021精选PPT
f(t)
1
t
0
τ
图 1-1
§1.1信号的描述、分类和典型信号
(2)离散时间信号：在时间上是离散的，即 只在某些不连续的规定瞬时给出函数值， 在其它时间没有意义。如图1-2，此图对应 函数x(t)只在t=-2,-1,0,1,2,3,4等离散时刻给 出函数值2.1,-1,1,2,0,4.3。
X(t) (4.3)
§1.1信号的描述、分类和典型信号
三 典型信号 1.指数信号
指数信号的表达式为
f(t)=ke t
式中α为实数，如图1-3 若α>0，信号将随时间而增加 若α<0，信号则随时间而衰减 若α=0，在这种特殊情况下，信号不随时 间变化，称为直流信号。 其常数k表示指数信号在t=0点的初始值
§1.1信号的描述、分类和典型信号
第一章 绪论
很久以来，人们曾寻求各种方法，以实现信号的传输。 个人通信的前景是：无论任何人在任何时候和任何地方都 能和世界上其他人进行通信。
现代通信系统的通信方式往往不是任意两点之间信号的 直接传输，而是要利用某些集中转接设施组成复杂的信息 网络，经所谓“交换”的功能以实现任意两点之间的信号 传输。
除了表达式与波形两种描述方法之外， 随着研究问题的深入，可能用到频谱函 数及变换域表达式来描述信号。
§1.1信号的描述、分类和典型信号
二、信号的分类 信号可从不同角度来进行分类
1.确定性信号和随机信号 (1)确定信号：信号可表示为某一确定的时 间函数，即对于一指定时刻，都有相应的 函数值与其对应。（也成为规则信号） (2)随机信号：这种信号具有不可预知和不 确定性（也称为不确定信号）。实际传输 信号都是这种信号，随机信号不能给出确 切的时间函数值。只可能知道它的统计特 性，即某时刻取某值的概率。
1
t
0
τ
图 1-1
§1.1信号的描述、分类和典型信号
(2)离散时间信号：在时间上是离散的，即 只在某些不连续的规定瞬时给出函数值， 在其它时间没有意义。如图1-2，此图对应 函数x(t)只在t=-2,-1,0,1,2,3,4等离散时刻给 出函数值2.1,-1,1,2,0,4.3。
X(t) (4.3)
§1.1信号的描述、分类和典型信号
三 典型信号 1.指数信号
指数信号的表达式为
f(t)=ke t
式中α为实数，如图1-3 若α>0，信号将随时间而增加 若α<0，信号则随时间而衰减 若α=0，在这种特殊情况下，信号不随时 间变化，称为直流信号。 其常数k表示指数信号在t=0点的初始值
§1.1信号的描述、分类和典型信号
第一章 绪论
很久以来，人们曾寻求各种方法，以实现信号的传输。 个人通信的前景是：无论任何人在任何时候和任何地方都 能和世界上其他人进行通信。
现代通信系统的通信方式往往不是任意两点之间信号的 直接传输，而是要利用某些集中转接设施组成复杂的信息 网络，经所谓“交换”的功能以实现任意两点之间的信号 传输。
除了表达式与波形两种描述方法之外， 随着研究问题的深入，可能用到频谱函 数及变换域表达式来描述信号。
§1.1信号的描述、分类和典型信号
二、信号的分类 信号可从不同角度来进行分类
1.确定性信号和随机信号 (1)确定信号：信号可表示为某一确定的时 间函数，即对于一指定时刻，都有相应的 函数值与其对应。（也成为规则信号） (2)随机信号：这种信号具有不可预知和不 确定性（也称为不确定信号）。实际传输 信号都是这种信号，随机信号不能给出确 切的时间函数值。只可能知道它的统计特 性，即某时刻取某值的概率。
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如语音信号为 300~3400Hz ， 图像信号为 0~6MHz 。
模拟信号具有频率很低的频谱分量，一般不宜 直接传输，需要把基带信号变换成其频带适合在信 道中传输的频带信号，并可在接收端进行反变换。
完成这种变换和反变换作用的通常是调制器和 解调器。 24
1.2 通信系统的组成
已调信号 有三个基本特征：
2
课程介绍
二、与其它课程的关系
先修课程： 后续课程：
信号与线性系统 概率论与随机过程 信息论基础
模拟电子技术 数字电子技术 高频电子线路
移动通信系统 光纤通信系统 SDH技术
卫星通信系统 现代通信网 接入网技术
3
三、教学内容
第 1 章 绪论 第 2 章 确知信号 第 3 章 随机过程 第 4 章 信道 第 5 章 模拟调制系统 第 6 章 数字基带传输系统 第 7 章 数字带通传输系统 第 8 章 新型数字带通调制技术 第 9 章 模拟信号的数字传输 第10章 数字信号的最佳接收 第11章 差错控制编码 第12章 正交编码与伪随机序列 第13章 同步原理 第14章 通信网
移动通信在线 /techfield/systech/ss/main.htm 无线资讯网： / 中国通信资源网 / 通信人家园 /
18
1.2 通信系统的组成
1.2.2
模拟通信系统与数字通信系统
通信传输的消息类型多种多样，即有不同的业务需求
连续消息（模拟消息）：是指消息的状态连续变 化或是不可数的，如语音、图像等。 离散消息（数字消息） ：是指消息的状态是可数 的或离散的，如符号、数据、文字等。 为传递消息，必须将各种消息转换成（电）信号 消息与信号之间必须建立一一的对应关系
22
1.2 通信系统的组成
f (nT )
1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1
O t
(a) 数字信息
PSK 波形
0
0
1
1
1
0
0
1
(b)
图1-3 数字信号 (a) 二进制信号； (b) 2 PSK信号
23
1.2 通信系统的组成
1. 模拟通信系统模型
模拟通信系统 是传输模拟信号的通信系统。 信源发出的原始电信号是基带信号，基带的含 义是指信号的频谱从零频附近开始。
1.2 通信系统的组成
信源 是消息的 产生地 ，其作用是把各种消息 转换成原始电信号(基带信号)。 发送设备 的基本功能是将信源和信道匹配起来 , 即将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传 输的信号 (如已调信号）。
发送信道 是指传输信号的物理媒质。在无线信 道中，信道可以是大气（自由空间），在有线信 道中，信道可以是明线、电缆、光纤。
通 信 原 理
Principles of Communications
《通信原理》教学组
1
课程介绍
一、课程性质
通信原理是通信工程专业一门重要的专业基础 理论课程。本课程系统深入地阐述现代通信系统的 基本原理，其中包括模拟通信和数字通信。 本课程通过课堂教学、习题练习、实验等教学 环节，旨在使学生系统地掌握 通信系统的基本原理 及其性能的基本分析方法，了解现代通信技术与理 论的发展状况。
4
课程介绍
课程学习
课堂教学： 64 学时 实验教学： 24 学时 注意：充分利用 课程网站、图书馆、数字图书 馆资源 ， 做好预习、复习；
认真做作业、认真做实验。
既要打好基础，又要提高能力。
5
课程介绍
课程考核方式：闭卷考试
最终总成绩包括： 作业成绩： 10%
考勤成绩： 10%
考试成绩： 80%
线性调制
单边带调幅 SSB
残留边带调幅 VSB
载波通信、无线电台、数传
/jpkc/declare/2006txyl/old/1.htm
北京交通大学 通信原理网站：
/course/xnjp/dzxy/txxtyl
南京邮电大学 通信原理网站：
http://202.119.236.185/tongxin/index.aspx 麻省理工学院 /6.441/www/
携带有信息
适合在信道中传输
信号的频谱具有带通形式且中心频率远离零频， 因而已调信号又称频带信号 。
模拟通信系统模型可由图1-1略加演变而成，如图 1-4 所示。
25
1.2 通信系统的组成
图中的调制器和解调器就代表图 1-1中的发送设 备和接收设备 。
信息源 调制器 信道 解调器 受信者
在电力系统中，信号的波形是确定的，设计电力系统 时主要考虑如何尽量减少电能的损失。 通信系统中，接收端在没有收到信号之前是不知道信 号波形的，否则就没有可传输的信息，也就没必要进 行通信了。
14
1.2 通信系统的组成
1.2.1 通信系统一般模型 信号传输的通
基于点到点之间的通信 道，有无线和有 线两种方式。
20
1.2 通信系统的组成
0
(a) 话音信号
t
0
(b) 抽样信号
t
图1-2 模拟信号
21
1.2 通信系统的组成
数字信号 信号中携带消息的参量只能取有限个值。 如电报信号、计算机输入/输出信号等。
按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号， 可相应地把 通信系统 分为模拟通信系统和数 字通信系统。 并不是模拟信号只能在模拟通信系统传输，数 字信号只能在数字通信系统传输，如Modem
信息源
发送设备
信道
接收设备
受信者
把各种可能 与发送设备 对原始电信号进 将恢复的原始 接收端 发送端 的消息转换成 作用相反，从 行变换，使其适合 电信号转换成相 噪声源 接收信号中恢 原始电信号。 在信道中传输。 应的消息。 如麦克风等。 复出相应的原 包括信道中的 始电信号。 图1-1 通信系统的一般模型 噪声和分散在通 信系统其他各处 的噪声。 15
为了减少差错，信道编码器对传输的信息码元 按一定的规则加入保护成分（监督元），组成所谓 “抗干扰编码”。 接收端的信道译码器按一定规则进行解码，从 解码过程中发现错误或纠正错误，从而提高通信系 统抗干扰能力，实现可靠通信。
29
1.2 通信系统的组成
（3）加密与解密 在需要实现保密通信的场合，为了保证所传信 息的安全，人为将被传输的数字序列扰乱，即加上 密码，这种处理过程叫加密。 在接收端利用与发送端相同的密码复制品对收 到的数字序列进行解密，恢复原来信息，叫解密。 （4） 数字调制与解调 数字调制就是把数字基带信号的 频谱搬移 到 信源 载波信号 已调信号 高频处，形成适合在信道中传输的频带信号。 S(t) Acos(ωt +φ) S(t)· Acos(ωt +φ)
重点：1. 信息的度量；
2. 数字通信系统模型的理解与掌握。
难点：数字通信系统性能指标的理解与计算；
11
1.1 通信的基本概念
通信: 信息（或消息）的传输和交换 。
（要求准确 、迅速）
消息：信息的物理表现形式 。如符号、文字、
话音、数据或图像等。
信息：消息的内涵，即信息是消息中所包含
的人们原来不知而待知的内容 。
16
75Ω射频同轴电缆
电梯用综合电缆
室外非金属光缆
金属光缆
17
1.2 通信系统的组成
噪声源 是通信系统中各种设备以及信道中噪声 与干扰的集中表现。 接收设备 的基本功能是完成 发送设备的反变 换，它的任务是从带有干扰的接收信号中正确恢 复出相应的原始基带信号来。
信宿 是传输信息的归宿点，其作用是将复原的 原始信号转换成相应的消息。
1.2 通信系统的组成
（1）信源编码与译码 信源编码的作用： 一、将模拟信号转换成数字信号，即模/数转换 二、设法减少码元数目和减少冗余信息，即数据 压缩 。 码元：数字通信中传输的一个接一个按节拍传送 的数字信号单元。 信源译码 是信源编码的逆过程。
28
1.2 通信系统的组成
（2） 信道编码与译码 数字信号在信道传输时，由于噪声、衰落以及 人为干扰等，将会引起差错 。
19
1.2 通信系统的组成
按信号参量的取值方式Biblioteka 同可把信号分为模拟信号 和数 字信号。
模拟信号：凡信号的某一参量可以取无限多个值， 并且该参量直接反映消息的状态变化。 如电话机送出的语音信号、电视摄像机输出 的图像信号等。
连续是指信号中携带消息的参量可以连续变化或 取无穷多个值，而不一定在时间上也连续。
32
1.2 通信系统的组成
数字通信的 主要不足
占用带宽大； 一路模拟电话 4KHz，一路数字电话 64KHz 系统同步要求高。 随着光纤、数字微波等宽带信道的使用以及数字 频带压缩技术的发展，第一个缺点的影响已减小。
33
1.3 通信系统分类及通信方式
一、通信系统分类
1 、按通信业务分类
按通信业务，可分为话务通信和非话务通信。 非话务通信 主要是 分组数据业务、计算机通信 及 图像通信、会议电视等。
30
1.2 通信系统的组成
（5） 同步 同步是保证数字通信系统有序、准确、可靠工 作的不可缺少的前提条件。同步是使收、发两端的 信号在时间上保持步调一致。 按照同步的功用不同，可分为载波同步、位同 步、群同步和网同步。
图 1-5 是数字通信系统的一般化模型， 实际的数字通信系统不一 定包括图中的所有环节。 如在某些有线信道中，若传输距离不太远且通信容量不太大时，数 字基带信号无需调制，可以直接传送，称之为数字信号的基带传输，其 模型中就不包括调制与解调环节。
12
1.1 通信的基本概念
电通信：是利用电（电流或电波，包括光）
模拟信号具有频率很低的频谱分量，一般不宜 直接传输，需要把基带信号变换成其频带适合在信 道中传输的频带信号，并可在接收端进行反变换。
完成这种变换和反变换作用的通常是调制器和 解调器。 24
1.2 通信系统的组成
已调信号 有三个基本特征：
2
课程介绍
二、与其它课程的关系
先修课程： 后续课程：
信号与线性系统 概率论与随机过程 信息论基础
模拟电子技术 数字电子技术 高频电子线路
移动通信系统 光纤通信系统 SDH技术
卫星通信系统 现代通信网 接入网技术
3
三、教学内容
第 1 章 绪论 第 2 章 确知信号 第 3 章 随机过程 第 4 章 信道 第 5 章 模拟调制系统 第 6 章 数字基带传输系统 第 7 章 数字带通传输系统 第 8 章 新型数字带通调制技术 第 9 章 模拟信号的数字传输 第10章 数字信号的最佳接收 第11章 差错控制编码 第12章 正交编码与伪随机序列 第13章 同步原理 第14章 通信网
移动通信在线 /techfield/systech/ss/main.htm 无线资讯网： / 中国通信资源网 / 通信人家园 /
18
1.2 通信系统的组成
1.2.2
模拟通信系统与数字通信系统
通信传输的消息类型多种多样，即有不同的业务需求
连续消息（模拟消息）：是指消息的状态连续变 化或是不可数的，如语音、图像等。 离散消息（数字消息） ：是指消息的状态是可数 的或离散的，如符号、数据、文字等。 为传递消息，必须将各种消息转换成（电）信号 消息与信号之间必须建立一一的对应关系
22
1.2 通信系统的组成
f (nT )
1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1
O t
(a) 数字信息
PSK 波形
0
0
1
1
1
0
0
1
(b)
图1-3 数字信号 (a) 二进制信号； (b) 2 PSK信号
23
1.2 通信系统的组成
1. 模拟通信系统模型
模拟通信系统 是传输模拟信号的通信系统。 信源发出的原始电信号是基带信号，基带的含 义是指信号的频谱从零频附近开始。
1.2 通信系统的组成
信源 是消息的 产生地 ，其作用是把各种消息 转换成原始电信号(基带信号)。 发送设备 的基本功能是将信源和信道匹配起来 , 即将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传 输的信号 (如已调信号）。
发送信道 是指传输信号的物理媒质。在无线信 道中，信道可以是大气（自由空间），在有线信 道中，信道可以是明线、电缆、光纤。
通 信 原 理
Principles of Communications
《通信原理》教学组
1
课程介绍
一、课程性质
通信原理是通信工程专业一门重要的专业基础 理论课程。本课程系统深入地阐述现代通信系统的 基本原理，其中包括模拟通信和数字通信。 本课程通过课堂教学、习题练习、实验等教学 环节，旨在使学生系统地掌握 通信系统的基本原理 及其性能的基本分析方法，了解现代通信技术与理 论的发展状况。
4
课程介绍
课程学习
课堂教学： 64 学时 实验教学： 24 学时 注意：充分利用 课程网站、图书馆、数字图书 馆资源 ， 做好预习、复习；
认真做作业、认真做实验。
既要打好基础，又要提高能力。
5
课程介绍
课程考核方式：闭卷考试
最终总成绩包括： 作业成绩： 10%
考勤成绩： 10%
考试成绩： 80%
线性调制
单边带调幅 SSB
残留边带调幅 VSB
载波通信、无线电台、数传
/jpkc/declare/2006txyl/old/1.htm
北京交通大学 通信原理网站：
/course/xnjp/dzxy/txxtyl
南京邮电大学 通信原理网站：
http://202.119.236.185/tongxin/index.aspx 麻省理工学院 /6.441/www/
携带有信息
适合在信道中传输
信号的频谱具有带通形式且中心频率远离零频， 因而已调信号又称频带信号 。
模拟通信系统模型可由图1-1略加演变而成，如图 1-4 所示。
25
1.2 通信系统的组成
图中的调制器和解调器就代表图 1-1中的发送设 备和接收设备 。
信息源 调制器 信道 解调器 受信者
在电力系统中，信号的波形是确定的，设计电力系统 时主要考虑如何尽量减少电能的损失。 通信系统中，接收端在没有收到信号之前是不知道信 号波形的，否则就没有可传输的信息，也就没必要进 行通信了。
14
1.2 通信系统的组成
1.2.1 通信系统一般模型 信号传输的通
基于点到点之间的通信 道，有无线和有 线两种方式。
20
1.2 通信系统的组成
0
(a) 话音信号
t
0
(b) 抽样信号
t
图1-2 模拟信号
21
1.2 通信系统的组成
数字信号 信号中携带消息的参量只能取有限个值。 如电报信号、计算机输入/输出信号等。
按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号， 可相应地把 通信系统 分为模拟通信系统和数 字通信系统。 并不是模拟信号只能在模拟通信系统传输，数 字信号只能在数字通信系统传输，如Modem
信息源
发送设备
信道
接收设备
受信者
把各种可能 与发送设备 对原始电信号进 将恢复的原始 接收端 发送端 的消息转换成 作用相反，从 行变换，使其适合 电信号转换成相 噪声源 接收信号中恢 原始电信号。 在信道中传输。 应的消息。 如麦克风等。 复出相应的原 包括信道中的 始电信号。 图1-1 通信系统的一般模型 噪声和分散在通 信系统其他各处 的噪声。 15
为了减少差错，信道编码器对传输的信息码元 按一定的规则加入保护成分（监督元），组成所谓 “抗干扰编码”。 接收端的信道译码器按一定规则进行解码，从 解码过程中发现错误或纠正错误，从而提高通信系 统抗干扰能力，实现可靠通信。
29
1.2 通信系统的组成
（3）加密与解密 在需要实现保密通信的场合，为了保证所传信 息的安全，人为将被传输的数字序列扰乱，即加上 密码，这种处理过程叫加密。 在接收端利用与发送端相同的密码复制品对收 到的数字序列进行解密，恢复原来信息，叫解密。 （4） 数字调制与解调 数字调制就是把数字基带信号的 频谱搬移 到 信源 载波信号 已调信号 高频处，形成适合在信道中传输的频带信号。 S(t) Acos(ωt +φ) S(t)· Acos(ωt +φ)
重点：1. 信息的度量；
2. 数字通信系统模型的理解与掌握。
难点：数字通信系统性能指标的理解与计算；
11
1.1 通信的基本概念
通信: 信息（或消息）的传输和交换 。
（要求准确 、迅速）
消息：信息的物理表现形式 。如符号、文字、
话音、数据或图像等。
信息：消息的内涵，即信息是消息中所包含
的人们原来不知而待知的内容 。
16
75Ω射频同轴电缆
电梯用综合电缆
室外非金属光缆
金属光缆
17
1.2 通信系统的组成
噪声源 是通信系统中各种设备以及信道中噪声 与干扰的集中表现。 接收设备 的基本功能是完成 发送设备的反变 换，它的任务是从带有干扰的接收信号中正确恢 复出相应的原始基带信号来。
信宿 是传输信息的归宿点，其作用是将复原的 原始信号转换成相应的消息。
1.2 通信系统的组成
（1）信源编码与译码 信源编码的作用： 一、将模拟信号转换成数字信号，即模/数转换 二、设法减少码元数目和减少冗余信息，即数据 压缩 。 码元：数字通信中传输的一个接一个按节拍传送 的数字信号单元。 信源译码 是信源编码的逆过程。
28
1.2 通信系统的组成
（2） 信道编码与译码 数字信号在信道传输时，由于噪声、衰落以及 人为干扰等，将会引起差错 。
19
1.2 通信系统的组成
按信号参量的取值方式Biblioteka 同可把信号分为模拟信号 和数 字信号。
模拟信号：凡信号的某一参量可以取无限多个值， 并且该参量直接反映消息的状态变化。 如电话机送出的语音信号、电视摄像机输出 的图像信号等。
连续是指信号中携带消息的参量可以连续变化或 取无穷多个值，而不一定在时间上也连续。
32
1.2 通信系统的组成
数字通信的 主要不足
占用带宽大； 一路模拟电话 4KHz，一路数字电话 64KHz 系统同步要求高。 随着光纤、数字微波等宽带信道的使用以及数字 频带压缩技术的发展，第一个缺点的影响已减小。
33
1.3 通信系统分类及通信方式
一、通信系统分类
1 、按通信业务分类
按通信业务，可分为话务通信和非话务通信。 非话务通信 主要是 分组数据业务、计算机通信 及 图像通信、会议电视等。
30
1.2 通信系统的组成
（5） 同步 同步是保证数字通信系统有序、准确、可靠工 作的不可缺少的前提条件。同步是使收、发两端的 信号在时间上保持步调一致。 按照同步的功用不同，可分为载波同步、位同 步、群同步和网同步。
图 1-5 是数字通信系统的一般化模型， 实际的数字通信系统不一 定包括图中的所有环节。 如在某些有线信道中，若传输距离不太远且通信容量不太大时，数 字基带信号无需调制，可以直接传送，称之为数字信号的基带传输，其 模型中就不包括调制与解调环节。
12
1.1 通信的基本概念
电通信：是利用电（电流或电波，包括光）