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15
2． 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， 如图 1 - 5 所示。
信 信源 息编 源码
器
信数
数信
道 字信字 道
编调
解译
码 制道调 码
器器
器器
ห้องสมุดไป่ตู้
信 源受 译信 码者 器
噪声源
图1-5 数字通信系统模型
16
数字通信涉及的技术问题很多，其中主 要有信源编码/译码、信道编码/译码、数字 调制/解调、数字复接、 同步以及加密等。
13
已调信号有三个基本特征：一是携带 有信息，二是适合在信道中传输，三是信 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。
图1 - 4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
噪声源
图 1 – 4 模拟通信系统模型
14
需要指出，消息从发送端到接收端的 传递过程中，不仅仅只有连续消息与基带 信号和基带信号与频带信号之间的两种变 换，实际通信系统中可能还有滤波、放大、 天线辐射、控制等过程。由于调制与解调 两种变换对信号的变化起决定性作用，而 其他过程对信号不会发生质的变化，只是 对信号进行了放大或改善了信号特性，因 而被认为是理想的而不予讨论。
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3）
数字调制就是把数字基带信号的频谱 搬移到高频处， 形成适合在信道中传输的 频带信号。基本的数字调制方式有振幅键 控 ASK 、 频 移 键 控 FSK 、 绝 对 相 移 键 控 PSK、相对（差分）相移键控DPSK。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。
1) 信源编码与译码
信源编码的作用之一是将模拟信号转换 成数字信号，即模/数转换。第5章中将讨论 模拟信号数字化传输的两种方式：脉冲编码 调制(PCM)和增量调制(ΔM)。二是设法减少 码元数目和降低码元速率，即数据压缩。码 元速率将直接影响传输所占的带宽，而传输 带宽又直接反映了通信的有效性。
信源译码是信源编码的逆过程。
f (t)
(a)
O
f (nT ) (b)
O
PAM信号
图 1 – 2 模拟信号波形 (a) 连续信号； (b) 抽样信号
t t
10
数字信号：代表消息的电参量状态数为 有限个的信号。
f (nT )
1 00 1 101 1 10 01
0
t
(a)
数字信息
001110 0 1
PSK波形
(b)
图1–3
(a) 二进制波形； (b) 2PSK波形
5
1.1.1
基于点与点之间的通信系统的模型可用 图1-1来描述。它反映了通信系统的共性。
噪声电信号
消息
原始电 信号
变换 信号
接收 信号
原始电 信号
消息
信源 (含输入 变换器)
发 送 设 备
信 道
接 收 设
信宿 (输出
备
变换器)
发送端
噪声源
接收端
图 1 – 1 通信系统的一般模型
6
信源：
是消息的产生地， 其作用是把各 种消息转换成原始信号(基带信 号)。电话机、话筒、摄像机、电 传机以及计算机等各种数字终端 设备就是信源。前者属于模拟信 源，输出的是模拟信号；后者是 数字信源，输出离散的数字信号。
发送设备：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
7
信道： 是指传输信号的物理媒质。在无线 通信中，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、波导或光纤。
接收 是完成发送设备的反变换，它的任 设备： 务是从带有干扰的接收信号中正确
通信原理
Principle of Communication
1
课程基本要求
1、掌握通信系统的组成、分类、性能 度量及所要解决的基本问题
2、系统掌握通信系统的基本原理及其 性能的基本分析方法
3、了解现代通信技术与理论的发展状 况与趋势
2
第 1 章 绪论
学习目标：
➢常用通信术语； ➢模拟信号与数字信号的区别； ➢通信系统的组成和分类，通信方式； ➢数字通信系统的主要特点； ➢码元速率，信息速率，频带利用率，误 码率。
离散消息：则是指消息的状态是可数的或离 散的，如符号、数据等。
消息的传递是通过它的物质载体——电信号 来实现的， 即把消息寄托在电信号的某一 参量上（如连续波的幅度、频率或相位； 脉冲波的幅度、宽度或位置）。
9
按信号参量的取值方式可分为：
模拟信号：代表消息的电参量的状态是连 续的或无穷多个的信号。
3
主要内容
1.1 通信系统的组成 1.2 通信系统分类与通信方式 1.3 主要性能指标 1.4 通信发展状况及趋势
4
1.1 通信系统的组成
通信:
消息的有效传递和交换。（要求 准确、迅速）
电通信： 是利用电（电流或电波，包括光） 来传递信息。现代通信一般均是 指“电通信”。
通信系统：完成传递信息任务所需要的一切 技术设备和传输媒介所构成的总 体。
17
2） 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”。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。
11
模拟信号和数字信号的区别： 代表信号的电参量的取值，而不是时间
的连续与否。
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 •数字通信系统
12
1. 模拟通信系统模型
模拟通信系统是利用模拟信号来传递信 息的通信系统。 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，如语音信号为300~3400Hz， 图像信号为0~6MHz。由于这种信号具有频 率很低的频谱分量， 一般不宜直接传输， 这就需要把基带信号变换成其频带适合在信 道中传输的信号，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。经过调制以后的信号称为已调信 号。
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。
噪声 是通信系统中各种设备以及信道中 源： 噪声与干扰的集中表现。
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1.1.2 模拟通信模型和数字通信模型
信源发出的消息可分为：
连续消息：是指消息的状态连续变化或是不 可数的，如语音、活动图片等。
2． 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， 如图 1 - 5 所示。
信 信源 息编 源码
器
信数
数信
道 字信字 道
编调
解译
码 制道调 码
器器
器器
ห้องสมุดไป่ตู้
信 源受 译信 码者 器
噪声源
图1-5 数字通信系统模型
16
数字通信涉及的技术问题很多，其中主 要有信源编码/译码、信道编码/译码、数字 调制/解调、数字复接、 同步以及加密等。
13
已调信号有三个基本特征：一是携带 有信息，二是适合在信道中传输，三是信 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。
图1 - 4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
噪声源
图 1 – 4 模拟通信系统模型
14
需要指出，消息从发送端到接收端的 传递过程中，不仅仅只有连续消息与基带 信号和基带信号与频带信号之间的两种变 换，实际通信系统中可能还有滤波、放大、 天线辐射、控制等过程。由于调制与解调 两种变换对信号的变化起决定性作用，而 其他过程对信号不会发生质的变化，只是 对信号进行了放大或改善了信号特性，因 而被认为是理想的而不予讨论。
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3）
数字调制就是把数字基带信号的频谱 搬移到高频处， 形成适合在信道中传输的 频带信号。基本的数字调制方式有振幅键 控 ASK 、 频 移 键 控 FSK 、 绝 对 相 移 键 控 PSK、相对（差分）相移键控DPSK。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。
1) 信源编码与译码
信源编码的作用之一是将模拟信号转换 成数字信号，即模/数转换。第5章中将讨论 模拟信号数字化传输的两种方式：脉冲编码 调制(PCM)和增量调制(ΔM)。二是设法减少 码元数目和降低码元速率，即数据压缩。码 元速率将直接影响传输所占的带宽，而传输 带宽又直接反映了通信的有效性。
信源译码是信源编码的逆过程。
f (t)
(a)
O
f (nT ) (b)
O
PAM信号
图 1 – 2 模拟信号波形 (a) 连续信号； (b) 抽样信号
t t
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数字信号：代表消息的电参量状态数为 有限个的信号。
f (nT )
1 00 1 101 1 10 01
0
t
(a)
数字信息
001110 0 1
PSK波形
(b)
图1–3
(a) 二进制波形； (b) 2PSK波形
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1.1.1
基于点与点之间的通信系统的模型可用 图1-1来描述。它反映了通信系统的共性。
噪声电信号
消息
原始电 信号
变换 信号
接收 信号
原始电 信号
消息
信源 (含输入 变换器)
发 送 设 备
信 道
接 收 设
信宿 (输出
备
变换器)
发送端
噪声源
接收端
图 1 – 1 通信系统的一般模型
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信源：
是消息的产生地， 其作用是把各 种消息转换成原始信号(基带信 号)。电话机、话筒、摄像机、电 传机以及计算机等各种数字终端 设备就是信源。前者属于模拟信 源，输出的是模拟信号；后者是 数字信源，输出离散的数字信号。
发送设备：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
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信道： 是指传输信号的物理媒质。在无线 通信中，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、波导或光纤。
接收 是完成发送设备的反变换，它的任 设备： 务是从带有干扰的接收信号中正确
通信原理
Principle of Communication
1
课程基本要求
1、掌握通信系统的组成、分类、性能 度量及所要解决的基本问题
2、系统掌握通信系统的基本原理及其 性能的基本分析方法
3、了解现代通信技术与理论的发展状 况与趋势
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第 1 章 绪论
学习目标：
➢常用通信术语； ➢模拟信号与数字信号的区别； ➢通信系统的组成和分类，通信方式； ➢数字通信系统的主要特点； ➢码元速率，信息速率，频带利用率，误 码率。
离散消息：则是指消息的状态是可数的或离 散的，如符号、数据等。
消息的传递是通过它的物质载体——电信号 来实现的， 即把消息寄托在电信号的某一 参量上（如连续波的幅度、频率或相位； 脉冲波的幅度、宽度或位置）。
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按信号参量的取值方式可分为：
模拟信号：代表消息的电参量的状态是连 续的或无穷多个的信号。
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主要内容
1.1 通信系统的组成 1.2 通信系统分类与通信方式 1.3 主要性能指标 1.4 通信发展状况及趋势
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1.1 通信系统的组成
通信:
消息的有效传递和交换。（要求 准确、迅速）
电通信： 是利用电（电流或电波，包括光） 来传递信息。现代通信一般均是 指“电通信”。
通信系统：完成传递信息任务所需要的一切 技术设备和传输媒介所构成的总 体。
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2） 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”。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。
11
模拟信号和数字信号的区别： 代表信号的电参量的取值，而不是时间
的连续与否。
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 •数字通信系统
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1. 模拟通信系统模型
模拟通信系统是利用模拟信号来传递信 息的通信系统。 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，如语音信号为300~3400Hz， 图像信号为0~6MHz。由于这种信号具有频 率很低的频谱分量， 一般不宜直接传输， 这就需要把基带信号变换成其频带适合在信 道中传输的信号，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。经过调制以后的信号称为已调信 号。
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。
噪声 是通信系统中各种设备以及信道中 源： 噪声与干扰的集中表现。
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1.1.2 模拟通信模型和数字通信模型
信源发出的消息可分为：
连续消息：是指消息的状态连续变化或是不 可数的，如语音、活动图片等。