1第一章 通信绪论

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,现代通,信,信原理,授课班,级,级：10电子,主讲：,周,周涛林,第1章,绪,绪,论,论,主要内,容,容,：,通信系,统,统的基,本,本概念,及,及模型,。,。,信息及,其,其度量,。,。,信道及,信,信道容,量,量,通信系,统,统的主,要,要技术,指,指标。,重,点,：,通信系,统,统模型,。,。,信息及,度,度量。,1.1.1,通,通信,的,的概念,通信是,信,信息传,输,输或交,换,换的过,程,程。这,个,个过程,可,可以是,单,单向的,，,，比如,广,广播、,电,电视通,信,信；这,个,个过程,也,也可以,是,是双向,的,的，如,电,电话通,信,信，对,讲,讲机通,信,信等。,通,通信是,指,指借助,现,现代电,子,子通信,设,设备实,现,现的通,信,信，即,通,通常所,说,说的电,通,通信或,电,电信。,通信的,目,目的是,传,传输或,交,交换消,息,息中包,含,含的信,息,息。消,息,息也称,原,原始消,息,息，如,语,语言、,文,文字、,图,图片等,。,。信息,是,是消息,中,中对接,收,收者有,意,意义的,部,部分。,在,在电通,信,信系统,中,中，消,息,息必须,转,转化为,电,电信号,才,才能实,现,现传输,。,。所以,，,，信号,是,是消息,的,的载体,。,。这里,所,所说的,电,电信号,包,包含两,种,种类型,：,：一种,是,是在电,路,路中传,输,输的电,压,压或电,流,流信号,，,，另一,种,种是在,自,自由空,间,间传播,的,的电磁,波,波信号,。,。,1.1,通,通信,系,系统的,基,基本概,念,念,下一页,返回,1.1.2,通,通信,系,系统的,模,模型,通信系,统,统是指,完,完成通,信,信这一,过,过程的,全,全部设,备,备、软,件,件和传,输,输媒介,的,的总称,。,。需要,指,指出的,是,是：通,信,信软件,在,在现代,通,通信系,统,统中的,地,地位越,来,来越重,要,要，甚,至,至可以,替,替代传,统,统通信,系,系统中,的,的硬件,电,电路，,使,使通信,系,系统的,功,功能变,得,得更强,大,大，支,撑,撑的业,务,务更多,，,，可靠,性,性更高,，,，设备,体,体积更,小,小巧。,因,因此，,在,在定义,通,通信系,统,统的概,念,念时，,应,应加入,通,通信软,件,件这一,关,关键内,容,容。图1-1所示为,通,通信系,统,统的基,本,本模型,。,。,图1-1中，信,源,源的作,用,用是产,生,生或形,成,成消息,。,。消息,有,有许多,种,种类型,，,，如语,言,言、文,字,字、图,像,像、数,据,据等。,从,从时间,上,上看，,消,消息有,连,连续消,息,息和离,散,散消息,两,两种，,前,前者如,语,语言，,活,活动图,像,像等；,后,后者如,电,电报，,数,数据等,。,。,1.1,通,通信,系,系统的,基,基本概,念,念,下一页,返回,上一页,发送设,备,备的作,用,用是将,消,消息变,换,换为适,合,合在信,道,道中传,送,送的信,号,号。变,换,换的方,式,式很多,，,，有时,可,可以将,信,信号直,接,接在信,道,道中传,送,送，有,时,时需将,信,信号的,频,频谱进,行,行搬移,，,，有时,需,需进行A/D,转,转换等,。,。通常,将,将信号,分,分为两,类,类：当,信,信号的,波,波形和,取,取值均,为,为时间,的,的连续,函,函数时,，,，称为,模,模拟信,号,号；当,信,信号的,波,波形和,取,取值均,为,为时间,的,的离散,函,函数时,，,，则称,为,为数字,信,信号。,信道是,信,信号从,发,发送设,备,备传输,接,接收设,备,备的媒,介,介或通,道,道，其,传,传输性,能,能直接,影,影响到,通,通信的,质,质量。,信,信道种,类,类繁多,，,，如常,见,见的有,电,电话线,、,、电缆,、,、同轴,电,电缆、,光,光纤、,自,自由空,间,间等，,概,概括起,来,来有两,类,类：有,线,线信道,和,和无线,信,信道。,1.1 通,信,信系统的基,本,本概念,下一页,返回,上一页,噪声或干扰,存,存在于通信,系,系统的各处,，,，并引起传,输,输信号的失,真,真，影响通,信,信的质量。,在,在图1-1中为方便起,见,见将噪声源,集,集中表示在,一,一个方框里,。,。,接收设备与,发,发送设备的,作,作用相反，,用,用来将信号,转,转换为消息,。,。信宿是消,息,息传输的对,象,象，信源进,行,行通信的目,的,的就在于将,消,消息传输到,信,信宿，信源,和,和信宿既可,以,以是人也可,以,以是设备。,因,因此，有时,它,它们也分别,被,被称为发终,端,端和收终端,。,。,图1-1是通信系统,的,的基本模型,，,，能反映各,种,种通信系统,的,的共性。有,时,时根据通信,系,系统研究对,象,象或关心问,题,题的不同，,会,会出现一些,更,更具体的通,信,信系统的模,型,型。比较常,见,见的有模拟,通,通信系统模,型,型和数字通,信,信系统模型,两,两种。,1.1 通,信,信系统的基,本,本概念,下一页,返回,上一页,模拟通信系,统,统模型如图1-2所示。由于,调,调制在模拟,通,通信系统中,起,起关键作用,，,，其他如放,大,大、滤波等,过,过程都可认,为,为是线性的,而,而把它们合,并,并到信道中,。,。因此，发,送,送设备和接,收,收设备简化,为,为调制器和,解,解调器。调,制,制的目的在,于,于变换信号,，,，使信号适,合,合信道的传,输,输特性或简,化,化传送设备,。,。,数字通信系,统,统模型如图1-3所示。,信源编码的,目,目的是对信,源,源产生的信,号,号进行数字,压,压缩编码及,加,加密。如果,信,信源产生的,消,消息是模拟,的,的，则首先,要,要对其进行,模,模拟/数字,转,转换，如果,消,消息本身就,是,是离散的，,则,则直接进行,编,编码。信道,编,编码也称检,纠,纠错编码，,1.1 通,信,信系统的基,本,本概念,下一页,返回,上一页,其编码方式,是,是通过在信,息,息码元中插,入,入若干特定,规,规律的监督,码,码，在接收,端,端就可以发,现,现或纠正在,传,传输中出现,的,的误码，从,而,而提高通信,系,系统的可靠,性,性。数字调,制,制在本质上,和,和模拟调制,是,是相同的，,都,都是把要传,输,输的信号（,调,调制信号）,叠,叠加到适合,信,信道传输的,高,高频载波上,去,去，只是在,数,数字通信系,统,统中调制信,号,号是数字信,号,号而已。在,接,接收端经过,数,数字解调、,信,信道解码和,信,信源解码后,可,可正确地恢,复,复消息，在,此,此过程中同,步,步起到至关,重,重要的作用,。,。由于同步,存,存在于数字,信,信号接收的,诸,诸多环节中,，,，因此图1-3种用一个方,框,框集中来表,示,示。,图1-3所示的数字,通,通信系统也,称,称数字频带,传,传输系统，,如,如果经过信,道,道编码的数,字,字信号不经,数,数字调制就,直,直接经信道,传,传输到接收,端,端，,1.1 通,信,信系统的基,本,本概念,下一页,返回,上一页,则称该系统,为,为数字基带,传,传输系统。,相,相应地，数,字,字基带传输,系,系统在接收,端,端也没有数,字,字解调环节,。,。,1.1.3,通,通信系统的,分,分类,通信系统没,有,有固定的分,类,类方法，通,信,信系统可从,不,不同的角度,对,对其进行分,类,类。例如，,早,早期的移动,电,电话通信系,统,统，既可称,之,之为模拟通,信,信系统，又,可,可称之为无,线,线通信系统,，,，还可称之,为,为移动通信,系,系统。,通常通信系,统,统可从以下,角,角度进行分,类,类。,1按传输,信,信号的性质,分,分,（1）模拟,通,通信系统:,在,在用户线上,传,传输模拟信,号,号的通信方,式,式称为“模,拟,拟通信”；,如,如图1-2。,（2）数字,通,通信系统:,用,用数字信号,作,作为载体来,传,传输信息，,或,或者用数字,信,信号对载波,进,进行数字调,制,制后再传输,的,的通信方式,；如图1-3。,1.1 通,信,信系统的基,本,本概念,下一页,返回,上一页,2按传输,媒,媒质的不同,分,分,（1）有线,通,通信系统：,借助线缆线,路,路传送信号,的,的通信方式,如电脑（,台,台式）、电,视,视、电话等,（2）无线,通,通信系统：,仅利用电磁,波,波而不通过,线,线缆进行的,通,通信方式,，如手机、,无,无线电话等,，,，其中3G,、,、WLAN,、,、UWB、,蓝,蓝牙、宽带,卫,卫星系统、,数,数字电视等,都,都是如今最,热,热门的无线,通,通信技术的,应,应用；如图1-4,3按通信,的,的双方是否,在,在移动中完,成,成通信分,（1）移动,通,通信系统：,包,包括1、蜂,窝,窝移动通信2、卫星移,动,动通信3、,无,无绳电话；,如,如图1-5,（2,）,）,固,固,定,定,通,通,信,信,系,系,统,统,：,：,一,一,般,般,指,固,固,定,定,电,电,话,话,网,网,通,通,信,信,业,业,务,务,和,和,国,国,际,际,通,通,信,信,设,设,施,施,服,服,务,务,业,业,务,务,；,；,4,按,按,通,通,信,信,设,设,备,备,工,工,作,作,波,波,段,段,的,的,不,不,同,同,分,分,按,通,通,信,信,设,设,备,备,工,工,作,作,波,波,段,段,的,的,不,不,同,同,可,可,分,分,为,为,长,长,波,波,通,通,信,信,、,、,中,中,波,波,通,通,信,信,、,、,短,短,波,波,通,通,信,信,和,和,微,微,波,波,通,通,信,信,等,等,。,。表1-1列,出,出,了,了,无,无,线,线,电,电,波,波,端,端,的,的,划,划,分,分,及,及,其,其,对,对,应,应,的,的,通,通,信,信,应,应,用,用,情,情,况,况,。,。,1.1,通,通,信,信,系,系,统,统,的,的,基,基,本,本,概,概,念,念,下,一,一,页,页,返回,上一页,5按工作,方,方式不同分,（1）单工,通,通信：,指消息只能,单,单方向传输,的,的工作方式,，,，如遥控、,遥,遥测,；,（2）半双,工,工通信：,可以实现双,向,向的通信，,但,但不能在两,个,个方向上同,时,时进行，必,须,须轮流交替,地,地进行,（3）双工,通,通信：,指在同一时,刻,刻信息可以,进,进行双向传,输,输，和打电,话,话一样，说,的,的同时也能,听,听，边说边,听,听,6按信号,复,复用方式不,同,同分,（1）频分,多,多址：即FDMA，,利用不同的,频,频率分割成,不,不同信道的,多,多址技术,；,（2）时分,多,多址：即TDMA，,利用不同的,时,时间分割成,不,不同信道的,多,多址技术,；,（3）码分,多,多址：即CDMA，,利用不同的,码,码序列分割,成,成不同信道,的,的多址技术,；,；,（4）空分,多,多址；即SDMA,利用不同的,空,空间分割成,不,不同信道的,多,多址技术,；,（5）复合,多,多址。,1.1 通,信,信系统的基,本,本概念,返回,上一页,信息是消息,中,中对接收者,有,有意义的部,分,分，通信的,目,目的是传递,消,消息中包含,的,的信息。消,息,息是多种多,样,样的，消息,中,中所包含的,信,信息量的大,小,小也不同，,但,但可以通过,一,一种确定的,方,方法将消息,中,中所包含的,信,信息量度量,出,出来，而且,这,这种度量方,法,法具有通用,性,性，可以用,来,来度量任何,消,消息。,当接收者收,到,到消息后，,若,若事前认为,消,消息中所描,述,述事件发生,的,的