數(shù)字通信原理第1章自學(xué)課件

數(shù)字通信原理課程介紹數(shù)字通信原理課程介紹課程性質(zhì)：必修考試學(xué)時(shí)：48學(xué)時(shí)（理論42學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)6學(xué)時(shí)）考試形式：統(tǒng)一安排筆試（閉卷）考試成績分布：

總評成績=理論70%+實(shí)驗(yàn)20%+平時(shí)成績10%課程性質(zhì)：必修考試考試形式：統(tǒng)一安排筆試（閉先修課程：《高等數(shù)學(xué)》、《電路分析》、《高頻電子線路》、《信號與系統(tǒng)》等

后續(xù)課程

：《信息論》、《現(xiàn)代通信技術(shù)》等先修課程：《高等數(shù)學(xué)》、后續(xù)課程：《信

《數(shù)字通信原理》課程是通信、電子信息專業(yè)大專、本科和碩士研究生的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，同時(shí)也是通信與信息系統(tǒng)專業(yè)碩士研究生入學(xué)考試課程之一。

該課程介紹了信息的傳輸、交換及通信網(wǎng)的基本原理。以講授數(shù)字通信的基本概念、基本原理和基本分析方法為主。包括數(shù)字基帶傳輸、數(shù)字頻帶傳輸、模擬信號的數(shù)字傳輸、數(shù)字信號的最佳接收、差錯(cuò)控制編碼、同步技術(shù)等?！稊?shù)字通信原理》課程是通信、電子信息專業(yè)大專、本1、“數(shù)字基帶信號”實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；2、“2PSK/2DPSK”實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；3、“16QAM調(diào)制解調(diào)”實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；開設(shè)三個(gè)實(shí)驗(yàn)：1、“數(shù)字基帶信號”實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；開設(shè)三個(gè)實(shí)驗(yàn)：6

1.1通信系統(tǒng)的組成

1.2通信系統(tǒng)分類與通信方式

1.3信息及其度量

1.4主要性能指標(biāo)返回主目錄61.1通信系統(tǒng)的組成返回主目錄

1.1通信系統(tǒng)的組成常用通信術(shù)語

克服距離上障礙，交換和傳遞信息。通信:（communication)消息：(message)信息：(Information)信號：(signal）電通信光通信利用“電”來傳遞消息的方式稱為“電通信”，簡稱“通信”。1.1通信系統(tǒng)的組成常用

1.1通信系統(tǒng)的組成

有待于傳輸?shù)恼Z言、文字、數(shù)據(jù)或圖像等。常用通信術(shù)語

克服距離上障礙，交換和傳遞信息。

通信:（communication)消息：(message)信息：(Information)信號：(signal）離散消息：消息狀態(tài)是可數(shù)或離散的連續(xù)消息：消息狀態(tài)是連續(xù)變化的利用“電”來傳遞消息的方式稱為“電通信”，簡稱“通信”。1.1通信系統(tǒng)的組成

1.1通信系統(tǒng)的組成

有待于傳輸?shù)恼Z言、文字、數(shù)據(jù)或圖像等。常用通信術(shù)語

克服距離上障礙，交換和傳遞信息。

是消息中有意義的內(nèi)容。

消息中所包含的人們原來不知而待知的內(nèi)容。

指與消息一一對應(yīng)的電量（電壓或電流），是消息的物質(zhì)載體。

信息是寄托在電信號的某一參量上（連續(xù)波的幅度、頻率、相位；脈沖波的幅度、寬度、位置）傳輸?shù)?。通?（communication)消息：(message)信息：(Information)信號：(signal）利用“電”來傳遞消息的方式稱為“電通信”，簡稱“通信”。1.1通信系統(tǒng)的組成

1.1通信系統(tǒng)的組成常用通信術(shù)語按傳輸信號分類：通信系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)信息傳遞所需的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總和。模擬通信系統(tǒng)第四章數(shù)字通信系統(tǒng)第五、六、八、九、十章模擬通信的數(shù)字傳輸系統(tǒng)第七章1.1通信系統(tǒng)的組成常用通本書中的通信均指電通信；信號均指電信號。說明：通信的根本目的：在于傳輸含有信息的消息。

否則，就失去了通信的意義本書中的通信均指電通信；信號均指電信號。說明：通信的根本目的

1.1.1通信系統(tǒng)的一般模型基于點(diǎn)與點(diǎn)之間的通信系統(tǒng)的模型可用P2圖1-1來描述。圖1-1通信系統(tǒng)的一般模型發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備受信者噪聲源發(fā)送端接收端信息源1、通信系統(tǒng)的模型1.1.1通信系統(tǒng)的一般模型基于點(diǎn)是消息的產(chǎn)生地，2、各部分作用信源：例如：電話機(jī)、電視攝像機(jī)和電傳機(jī)、計(jì)算機(jī)等各種數(shù)字終端設(shè)備就是信源。前者屬于模擬信源，輸出的是模擬信號；后者是數(shù)字信源，輸出離散的數(shù)字信號。語言電信號語音話筒輸入轉(zhuǎn)換器基帶信號：信號的最高頻率與最低頻率的比值遠(yuǎn)大于1的信號。即“信號頻譜從零頻附近開始”。作用：消息

原始電信號（消息信號或基帶信號）變換信息源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備受信者噪聲源發(fā)送端接收端是消息的產(chǎn)生地，2、各部分作用信源：例如：電話機(jī)、電視攝像將信源和信道匹配起來，發(fā)送設(shè)備：變換信號信號直接信道調(diào)制信道（基帶傳輸）（頻帶傳輸）基帶信號：頻帶信號：信號的頻譜從零頻率附近，如語音信號為300-3400HZ。經(jīng)過調(diào)制以后的已調(diào)信號（頻帶信號）。信源：作用：消息

原始電信號（基帶信號）作用：原始電信號

信道信號變換（基帶信號＆頻帶信號）信息源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備受信者噪聲源發(fā)送端接收端將信源和信道匹配起來，發(fā)送設(shè)備：變換信號信號直接信道調(diào)制信道信道：是指傳輸信號的物理媒質(zhì)無線信道：有線信道：大氣（自由空間）明線、電纜或光纖發(fā)送設(shè)備：作用：原始電信號

信道信號基帶信號頻帶信號信源：作用：消息

原始電信號（基帶信號）信息源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備受信者噪聲源發(fā)送端接收端信道：是指傳輸信號的物理媒質(zhì)無線信道：有線信道：大氣（噪聲源：不是人為加入的設(shè)備，而是通信系統(tǒng)中各種設(shè)備以及信道中所固有的，為了分析方便，把噪聲源視為各處噪聲的集中表現(xiàn)而抽象加入到信道。接收設(shè)備：是完成發(fā)送設(shè)備的反變換，即進(jìn)行解調(diào)、譯碼、解碼等。它的任務(wù)是從帶有干擾的接收信號中正確恢復(fù)出相應(yīng)的原始基帶信號來，對于多路復(fù)用信號，還包括解除多路復(fù)用，實(shí)現(xiàn)正確分路。作用：信道信號

原始電信號有噪聲還原信息源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備受信者噪聲源發(fā)送端接收端噪聲源：不是人為加入的設(shè)備，而是通信系統(tǒng)中各種設(shè)備以及信道中

圖1-1概括地描述了一個(gè)通信系統(tǒng)的組成，它反映了通信系統(tǒng)的共性，因此稱之為通信系統(tǒng)的一般模型。根據(jù)研究的對象以及所關(guān)注的問題不同，圖1-1模型中的各小方框的內(nèi)容和作用將有所不同，因而相應(yīng)有不同形式的更具體的通信模型。今后的討論就是圍繞著通信系統(tǒng)的模型而展開的。

是傳輸信息的歸宿點(diǎn)受信者（信宿）：作用：復(fù)原的原始電信號

消息

還原電信號語音語言聽筒輸出轉(zhuǎn)換器例如：信息源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備受信者噪聲源發(fā)送端接收端圖1-1概括地描述了一個(gè)通信系統(tǒng)的組成，它反消息的傳遞是通過它的物質(zhì)載體——電信號來實(shí)現(xiàn)的，即把消息寄托在電信號的某一參量上（如連續(xù)波的幅度、頻率或相位；脈沖波的幅度、寬度或位置）。1.1.2模擬通信模型和數(shù)字通信模型離散消息：連續(xù)消息：消息連續(xù)消息是指消息的狀態(tài)連續(xù)變化或是不可數(shù)的，如語言、活動(dòng)圖片等。離散消息則是指消息的狀態(tài)是可數(shù)的或離散的，如符號、數(shù)據(jù)等。消息的傳遞是通過它的物質(zhì)載體——電信號來實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號：模擬信號：信號凡信號參量的取值是連續(xù)的或取無窮多個(gè)值的，且直接與消息相對應(yīng)的信號。如電話機(jī)送出的語音信號、電視攝像機(jī)輸出的圖像信號等。凡信號參量只能取有限個(gè)值，并且常常不直接與消息相對應(yīng)的信號，均稱為數(shù)字信號，如電報(bào)信號、計(jì)算機(jī)輸入/輸出信號、PCM信號等。模擬信號與數(shù)字信號的區(qū)別：模擬信號參量（幅度等）連續(xù)；數(shù)字信號參量（幅度等）離散。數(shù)字信號：模擬信號：信號凡信號參量的取值是連續(xù)的或取無窮多個(gè)

圖1–2模擬信號波形

模擬信號有時(shí)也稱連續(xù)信號f(nT)tPAM信號(b)OOf(t)t(a)連續(xù)變化，在某一取值范圍內(nèi)可以取無窮多個(gè)值連續(xù)指信號的某一參量抽樣信號時(shí)間連續(xù)信號圖1–2時(shí)間連續(xù)信號注意：幅度離散

圖1-3數(shù)字信號波形2PSK波形

100110111001Of(nT)t00111001數(shù)字信息PSK波形(a)(b)二進(jìn)制波形；注意：相位離散數(shù)字信號有時(shí)也稱離散信號離散：指信號的某一參量離散變化時(shí)間連續(xù)信號注意：幅度離散**按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，可相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。

1.模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)：是利用模擬信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)。圖1-4模擬通信系統(tǒng)模型信息源調(diào)制器信道解調(diào)器受信者噪聲源發(fā)送端接收端**按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，可相應(yīng)地把通信**按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，可相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。

1.模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)：是利用模擬信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)。圖1-4模擬通信系統(tǒng)模型發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備信息源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備受信者噪聲源發(fā)送端接收端信息源調(diào)制器信道解調(diào)器受信者噪聲源發(fā)送端接收端**按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，可相應(yīng)地把通信

1.模擬通信系統(tǒng)模型圖1-4模擬通信系統(tǒng)模型原始電信號消息變換信道語音信號、圖像信號反變換原始電信號消息調(diào)制解調(diào)（基帶信號）發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備（頻帶信號）信息源調(diào)制器信道解調(diào)器受信者噪聲源發(fā)送端接收端1.模擬通信系統(tǒng)模型圖1-4模擬通信系統(tǒng)模型原始電完成這種變換和反變換作用的通常是調(diào)制器和解調(diào)器

需要指出：消息從發(fā)送端到接收端的傳遞過程中，不僅僅只有連續(xù)消息與基帶信號和基帶信號與頻帶信號之間的兩種變換，實(shí)際通信系統(tǒng)中可能還有濾波、放大、天線輻射、控制等過程。由于調(diào)制與解調(diào)兩種變換對信號的變化起決定性作用，而其他過程對信號不會發(fā)生質(zhì)的變化，只是對信號進(jìn)行了放大或改善了信號特性，因而被認(rèn)為是理想的而不予討論。完成這種變換和反變換作用的通常是調(diào)制器和解調(diào)器需要指已調(diào)信號有三個(gè)基本特征：

攜帶有信息適合在信道中傳輸信號的頻譜具有帶通形式且中心頻率遠(yuǎn)離零頻，因而已調(diào)信號又稱頻帶信號。調(diào)制器基帶信號已調(diào)信號已調(diào)信號有三個(gè)基本特征：攜帶有信息調(diào)制器基帶信號已調(diào)信號

2．?dāng)?shù)字通信系統(tǒng)模型是利用數(shù)字信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)：圖1–5數(shù)字通信系統(tǒng)模型加密解密數(shù)字基帶信號2．?dāng)?shù)字通信系統(tǒng)模型是利用數(shù)字信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)。信源編碼的作用之一：是設(shè)法減少碼元數(shù)目和降低碼元速率，即通常所說的數(shù)據(jù)壓縮。碼元速率將直接影響傳輸所占的帶寬，而傳輸帶寬又直接反映了通信的有效性。各部分技術(shù)介紹：1)信源編碼與譯碼作用之二是：當(dāng)信息源給出的是模擬語音信號時(shí)，信源編碼器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號（模數(shù)轉(zhuǎn)換），以實(shí)現(xiàn)模擬信號的數(shù)字化傳輸。第6章中將討論模擬信號數(shù)字化傳輸?shù)膬煞N方式：脈沖編碼調(diào)制(PCM)和增量調(diào)制(ΔM)。加密解密信源譯碼是信源編碼的逆過程。提高有效性信源編碼的作用之一：是設(shè)法減少碼元數(shù)目和降低碼元速率，即通常

2）信道編碼與譯碼數(shù)字信號在信道傳輸時(shí)，由于噪聲、衰落以及人為干擾等，將會引起差錯(cuò)。為了減少差錯(cuò)，信道編碼器對傳輸?shù)男畔⒋a元按一定的規(guī)則加入保護(hù)成分（監(jiān)督元），組成所謂“抗干擾編碼”。接收端的信道譯碼器按一定規(guī)則進(jìn)行解碼，從解碼過程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或糾正錯(cuò)誤，從而提高通信系統(tǒng)抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)可靠通信。加密解密各部分技術(shù)介紹：提高可靠性2）信道編碼與譯碼數(shù)字信號在信道傳輸時(shí)，在需要實(shí)現(xiàn)保密通信的場合，為了保證所傳信息的安全，人為將被傳輸?shù)臄?shù)字序列擾亂，即加上密碼，這種處理過程叫加密。在接收端利用與發(fā)送端相同的密碼復(fù)制品對收到的數(shù)字序列進(jìn)行解密，恢復(fù)原來信息，叫解密。

3）加密與解密各部分技術(shù)介紹：加密解密在需要實(shí)現(xiàn)保密通信的場合，為了保證所傳信息的安全，4）數(shù)字調(diào)制與解調(diào)

數(shù)字調(diào)制就是把數(shù)字基帶信號的頻譜搬移到高頻處，形成適合在信道中傳輸?shù)念l帶信號?；镜臄?shù)字調(diào)制方式有振幅鍵控ASK、頻移鍵控FSK、絕對相移鍵控PSK、相對（差分）相移鍵控DPSK。對這些信號可以采用相干解調(diào)或非相干解調(diào)還原為數(shù)字基帶信號。第7章中介紹。各部分技術(shù)介紹：加密解密4）數(shù)字調(diào)制與解調(diào)數(shù)字調(diào)制就是把數(shù)字基帶信號同步是保證數(shù)字通信系統(tǒng)有序、準(zhǔn)確、可靠工作的不可缺少的前提條件。同步是使收、發(fā)兩端的信號在時(shí)間上保持步調(diào)一致。按照同步的功用不同，可分為載波同步、位同步、群同步和網(wǎng)同步，這些問題將集中在第11章中討論。5）同步與數(shù)字復(fù)接數(shù)字復(fù)接：就是依據(jù)時(shí)分復(fù)用基本原理把若干個(gè)低速數(shù)字信號合并成一個(gè)高速的數(shù)字信號，以擴(kuò)大傳輸容量和提高傳輸效率。復(fù)用與復(fù)接概念將在第10章中介紹。同步是保證數(shù)字通信系統(tǒng)有序、準(zhǔn)確、可靠工作的不圖1-5是數(shù)字通信系統(tǒng)的一般化模型，實(shí)際的數(shù)字通信系統(tǒng)不一定包括圖1-5中的所有環(huán)節(jié)。如在某些有線信道中，若傳輸距離不太遠(yuǎn)且通信容量不太大時(shí)，數(shù)字基帶信號無需調(diào)制，可以直接傳送，稱之為數(shù)字信號的基帶傳輸，其模型中就不包括調(diào)制與解調(diào)環(huán)節(jié)，詳見第5章。說明：加密解密圖1-5是數(shù)字通信系統(tǒng)的一般化模型，實(shí)際應(yīng)該指出的是：模擬信號經(jīng)過數(shù)字編碼后可以在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸，數(shù)字電話系統(tǒng)就是以數(shù)字方式傳輸模擬語音信號的例子。數(shù)字信號也可以在模擬通信系統(tǒng)中傳輸，如計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)可以通過模擬電話線路傳輸，但這時(shí)必須使用調(diào)制解調(diào)器（Modem）將數(shù)字基帶信號進(jìn)行正弦調(diào)制，以適應(yīng)模擬信道的傳輸特性?？梢?，模擬通信與數(shù)字通信的區(qū)別僅在于信道中傳輸?shù)男盘柗N類。應(yīng)該指出的是：數(shù)字信號也可以在模擬通信系統(tǒng)中傳輸，如計(jì)算機(jī)數(shù)

3.數(shù)字通信的主要特點(diǎn)（1）抗干擾能力強(qiáng)在遠(yuǎn)距離傳輸，如微波中繼通信時(shí)，各中繼站可利用數(shù)字通信特有的判決再生接收方式，對數(shù)字信號波形進(jìn)行整形再生而消除噪聲積累。（2）差錯(cuò)可控可以采用信道編碼技術(shù)使誤碼率降低，提高傳輸?shù)目煽啃?。?yōu)點(diǎn)：3.數(shù)字通信的主要特點(diǎn)（1）抗干擾能（3）易于與各種數(shù)字終端接口，用現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)對信號進(jìn)行處理、加工、變換、存儲，從而形成智能網(wǎng)。（4）易于集成化，從而使通信設(shè)備微型化。（5）易于加密處理，且保密強(qiáng)度高。（3）易于與各種數(shù)字終端接口，用現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)對信號進(jìn)行處不過，隨著新的寬帶傳輸信道（如光導(dǎo)纖維）的采用、窄帶調(diào)制技術(shù)和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，數(shù)字通信的這些缺點(diǎn)已經(jīng)弱化。（2）由于數(shù)字通信對同步要求高，因而系統(tǒng)設(shè)備比較復(fù)雜。（1）系統(tǒng)頻帶寬缺點(diǎn)：以電話為例，一路模擬電話通常只占據(jù)4kHz帶寬，但一路接近同樣話音質(zhì)量的數(shù)字電話可能要占據(jù)20～60kHz的帶寬，因此數(shù)字通信的頻帶利用率不高。不過，隨著新的寬帶傳輸信道（如光導(dǎo)纖維）的采用、38通信系統(tǒng)的一般模型信息源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備受信者噪聲源發(fā)送端接收端作用：傳輸信號信源：發(fā)送設(shè)備：信道：接收設(shè)備：受信者：作用：信道信號

原始電信號還原作用：復(fù)原的原始電信號

消息

還原作用：消息

原始電信號（基帶信號）變換作用：原始電信號

信道信號基帶信號頻帶信號變換復(fù)習(xí)38通信系統(tǒng)的一般模型信息源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備受信者噪聲源39模擬通信系統(tǒng)模型信息源調(diào)制器信道解調(diào)器受信者噪聲源發(fā)送端接收端數(shù)字通信系統(tǒng)模型加密解密復(fù)習(xí)39模擬通信系統(tǒng)模型信息源調(diào)制器信道解調(diào)器受信者噪聲源發(fā)送端40數(shù)字通信的主要特點(diǎn)（1）抗干擾能力強(qiáng)（2）差錯(cuò)可控（3）易于與各種數(shù)字終端接口（4）易于集成化（5）易于加密處理優(yōu)點(diǎn)：（2）系統(tǒng)設(shè)備比較復(fù)雜。（1）系統(tǒng)頻帶寬缺點(diǎn)：復(fù)習(xí)40數(shù)字通信的主要特點(diǎn)（1）抗干擾能力強(qiáng)1.2通信系統(tǒng)分類與通信方式

1.2.1通信系統(tǒng)的分類1．按通信業(yè)務(wù)分類按通信業(yè)務(wù)話務(wù)通信非話務(wù)通信（電話業(yè)務(wù)在電信領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位，它屬于人與人之間的通信）分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、計(jì)算機(jī)通信、數(shù)據(jù)庫檢索、電子信箱、電子數(shù)據(jù)交換、傳真存儲轉(zhuǎn)發(fā)、可視圖文及會議電視、圖像通信等1.2通信系統(tǒng)分類與通信方式1.2.1通信系統(tǒng)的分類1．2．按調(diào)制方式分類是否采用調(diào)制基帶傳輸：頻帶傳輸：是將未經(jīng)調(diào)制的信號直接傳送，如音頻市內(nèi)電話。是對各種信號調(diào)制后傳輸?shù)目偡Q。連續(xù)載波調(diào)制脈沖數(shù)字調(diào)制2．按調(diào)制方式分類是否采用調(diào)制基帶傳輸：頻帶傳輸：是將未經(jīng)調(diào)制方式用途連續(xù)載波調(diào)制線性調(diào)制常規(guī)雙邊帶調(diào)制AM廣播抑制載波雙邊帶調(diào)幅立體聲廣播單邊帶調(diào)幅SSB載波通信、無線電臺、數(shù)傳殘留邊帶調(diào)幅VSB電視廣播、數(shù)傳、傳真非線性調(diào)制頻率調(diào)制FM微波中繼、衛(wèi)星通信、廣播相位調(diào)制PM中間調(diào)制方式數(shù)字調(diào)制幅度鍵控ASK數(shù)據(jù)傳輸相位鍵控PSK、DPSK、QPSK等數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)字微波、空間通信其他高效數(shù)字調(diào)制QAM、MSK等數(shù)字微波、空間通信表1-1常見的調(diào)制方式調(diào)調(diào)制方式用途脈沖數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制相位鍵控PSK、DPSK、QPSK等數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)字微波、空間通信其他高效數(shù)字調(diào)制QAM、MSK等數(shù)字微波、空間通信脈沖模擬調(diào)制脈幅調(diào)制PAM中間調(diào)制方式、遙測脈寬調(diào)制PDM(PWM)中間調(diào)制方式脈位調(diào)制PPM遙測、光纖傳輸脈沖數(shù)字調(diào)制脈碼調(diào)制PCM市話、衛(wèi)星、空間通信增量調(diào)制DM軍用、民用電話差分脈碼調(diào)制DPCM電視電話、圖像編碼其他語言編碼方式ADPCM、APC、LPC中低速數(shù)字電話續(xù)表（2）調(diào)制方式按照信道中所傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分成模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。3．按信號特征分類4．按傳輸媒質(zhì)分類有線通信系統(tǒng)：無線通信系統(tǒng)：是用導(dǎo)線（如架空明線、同軸電纜、光導(dǎo)纖維、波導(dǎo)等）作為傳輸媒質(zhì)完成通信的，如市內(nèi)電話、有線電視、海底電纜通信等。是依靠電磁波在空間傳播達(dá)到傳遞消息的目的的，如短波電離層傳播、微波視距傳播、衛(wèi)星中繼等。按照信道中所傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，相應(yīng)地把通信系統(tǒng)按通信設(shè)備的工作頻率不同可分為長波通信、中波通信、短波通信、遠(yuǎn)紅外線通信等。表1-2列出了通信使用的頻段、常用的傳輸媒質(zhì)及主要用途。

5．按工作波段分類工作波長和頻率的換算公式為λ=式中，λ為工作波長，f為工作頻率，c為光速。按通信設(shè)備的工作頻率不同可分為長波通信、中頻率范圍

波長符號傳輸媒質(zhì)用途3Hz~30kHz104~108m甚低頻VLF有線線對長波無線電音頻、電話、數(shù)據(jù)終端長距離導(dǎo)航、時(shí)標(biāo)30~300kHz103~104m低頻LF有線線對長波無線電導(dǎo)航、信標(biāo)、電力線通信300kHz~3MHz102~103m中頻MF同軸電纜短波無線電調(diào)幅廣播、移動(dòng)陸地通信、業(yè)余無線電3~30MHz10~102m高頻HF同軸電纜短波無線電移動(dòng)無線電話、短波廣播定點(diǎn)軍用通信、業(yè)余無線電30~300MHz1~10m甚高頻VHF同軸電纜米波無線電電視、調(diào)頻廣播、空中管制、車輛、通信、導(dǎo)航表1–2通信波段與常用傳輸媒質(zhì)頻率范圍波長符號傳輸媒質(zhì)用途3Hz~30kHz續(xù)表（2）頻率范圍波長符號傳輸媒質(zhì)用途300MHz~3GHz10~100cm特高頻UHF波導(dǎo)分米波無線電微波接力、衛(wèi)星和空間通信、雷達(dá)3~30GHz1~10cm超高頻SHF波導(dǎo)厘米波無線電微波接力、衛(wèi)星和空間通信、雷達(dá)30~300GHz1~10mm極高頻EHF波導(dǎo)毫米波無線電雷達(dá)、微波接力、射電天文學(xué)107~108GHz3×10-5~3×10-4cm紫外可見光紅外光纖激光空間傳播光通信續(xù)表（2）頻率范圍波長符號傳輸媒質(zhì)用途300MHz6．按信號復(fù)用方式分類頻分復(fù)用：FDM時(shí)分復(fù)用：TDM碼分復(fù)用：CDM是用頻譜搬移的方法使不同信號占據(jù)不同的頻率范圍，用脈沖調(diào)制的方法使不同信號占據(jù)不同的時(shí)間區(qū)間，是用正交的脈沖序列分別攜帶不同信號，傳統(tǒng)的模擬通信中都采用頻分復(fù)用。碼分復(fù)用主要用于空間通信的擴(kuò)頻通信中。數(shù)字通信中都采用時(shí)分復(fù)用。6．按信號復(fù)用方式分類頻分復(fù)用：時(shí)分復(fù)用：碼分復(fù)用：是用50

1.2.2通信方式

1．按消息傳遞的方向與時(shí)間關(guān)系分單工通信：指消息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞街徽加靡粋€(gè)信道發(fā)端信道收端(a)

單工AB

實(shí)例：廣播、遙測、遙控、無線尋呼等。501.2.2通信方式1．按消息傳遞的方向與時(shí)間關(guān)系51半雙工通信：指通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時(shí)進(jìn)行收和發(fā)的工作方式發(fā)端信道收端發(fā)端收端(b)半雙工AB實(shí)例：同一載頻的對講機(jī)，收發(fā)報(bào)機(jī)以及問詢、檢索等。51半雙工通信：指通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時(shí)進(jìn)行收和發(fā)52發(fā)端信道收端發(fā)端收端信道(c)全雙工全雙工通信：指通信雙方可同時(shí)進(jìn)行收發(fā)消息的工作方式一般是雙向信道實(shí)例：普通電話、手機(jī)、計(jì)算機(jī)之間的高速數(shù)據(jù)通信等。AB52發(fā)端信道收端發(fā)端收端信道(c)全雙工全雙工通信：指通53

2．按數(shù)字信號排列順序分串行傳輸：并行傳輸：代表信息的數(shù)字序列以串行方式一個(gè)接一個(gè)地在一條信道上傳輸。遠(yuǎn)距離數(shù)字通信多采用。532．按數(shù)字信號排列順序分串行傳輸：并行傳輸：代表信息54

2．按數(shù)字信號排列順序分串行傳輸：并行傳輸：數(shù)字序列分組后，以分組的方式在多條并行信道上同時(shí)傳輸。代表信息的數(shù)字序列以串行方式一個(gè)接一個(gè)地在一條信道上傳輸。優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省傳輸時(shí)間缺點(diǎn)：需要傳輸信道多，設(shè)備復(fù)雜，成本高應(yīng)用：一般適用于計(jì)算機(jī)和其他高速數(shù)字系統(tǒng)，特別適用于設(shè)備之間的近距離通信。遠(yuǎn)距離數(shù)字通信多采用。542．按數(shù)字信號排列順序分串行傳輸：并行傳輸：數(shù)字序列551.3信息及其度量信號是消息的載體，信息是消息的內(nèi)涵信息：消息中包含的不確定性的（有意義的）內(nèi)容信息含量就是對消息中這種不確定性的度量一、信息的概念信息量：衡量各不同消息中包含信息的多少。消息中信息的多少。551.3信息及其度量信號是消息的載體，信息是消息的內(nèi)涵信561.3信息及其度量讓我們來感覺三條消息：二、信息的度量根據(jù)概率論知識，事件的不確定性可用事件出現(xiàn)的概率來描述?？赡苄栽叫?，概率越小；反之，概率越大。因此，消息中包含的信息量與消息發(fā)生的概率密切相關(guān)。消息出現(xiàn)的概率越小，消息中包含的信息量就越大。①明天正常上課；（必然事件）②明天上實(shí)驗(yàn)課；③明天不上課，統(tǒng)一在樓頂看日食（不可能事件）561.3信息及其度量讓我們來感覺三條消息：二、信息的度量57設(shè)：P(x)是一個(gè)消息x發(fā)生的概率，I是從該消息獲悉的信息，根據(jù)上面的認(rèn)知，I與P(x)關(guān)系：（1）信息量是概率的函數(shù)，即I=f［P(x)］（3）信息具有相加性，若干個(gè)互相獨(dú)立事件構(gòu)成的消息，所含信息量等于各獨(dú)立事件信息量之和，即

I［P(x1)P(x2)…］=I［P(x1)］+I［P(x2)］+…（2）P(x)越小，I越大；P(x)越大，I越小，且P(x)→1時(shí)，I→0P(x)→0時(shí)，I→∞1.3信息及其度量二、信息的度量57設(shè)：P(x)是一個(gè)消息x發(fā)生的概率，I是從該消息獲悉的信58推論：信息量I與消息出現(xiàn)的概率P(x)之間的關(guān)系（哈特萊計(jì)算公式）I=loga=-logaP(x)(1.3-1)信息量的單位與對數(shù)底數(shù)a有關(guān)：

a=e時(shí)，信息量的單位為奈特(nit)；

a=10時(shí)，信息量的單位為哈特萊(H)。1.3信息及其度量二、信息的度量P(x)

a=2時(shí)，信息量的單位為比特(bit)；用于數(shù)字通信用于模擬通信是十進(jìn)制單位58推論：信息量I與消息出現(xiàn)的概率P(x)之間的關(guān)系（哈特萊59[例1–1]設(shè)二進(jìn)制離散信源，以相等的概率發(fā)送數(shù)字0或1，則信源每個(gè)輸出的信息含量為多少？解：I(0)=I(1)=log2=log22=1(bit)(1.3-2)可見：傳等概的二進(jìn)制波形之一（P=1/2）的信息量為1比特。

類推：傳等概的四進(jìn)制波形之一（P=1/4）的信息量為2比特，傳等概的八進(jìn)制波形之一（P=1/8）的信息量為3比特，每一個(gè)四進(jìn)制波形要用2個(gè)二進(jìn)制脈沖表示；每一個(gè)八進(jìn)制波形至少要用3個(gè)二進(jìn)制脈沖表示。59[例1–1]設(shè)二進(jìn)制離散信源，以相等的概率發(fā)送數(shù)字060總結(jié)：M進(jìn)制離散信源，等概（P=1/M）傳送M個(gè)獨(dú)立出現(xiàn)的波形符號，則傳送M進(jìn)制波形之一的信息量為I=log2=log2=log2M(bit)(1.3-3)P為每一個(gè)波形出現(xiàn)的概率，M為傳送的波形數(shù)特殊的：若M是2的整數(shù)次冪，M=2K（K=1，2，3，…）I=log22K=K(bit)(1.3-4)M為進(jìn)制數(shù)，K是每多進(jìn)制符號等價(jià)的二進(jìn)制脈沖數(shù)目等概情況60總結(jié)：M進(jìn)制離散信源，等概（P=1/M）傳送M個(gè)獨(dú)立出現(xiàn)61設(shè)：離散信源是一個(gè)由n個(gè)符號組成的符號集，每個(gè)符號xi(i=1,2,3,…,n)出現(xiàn)的概率為P(xi)，且有P(xi)=1非等概情況傳m個(gè)符號總信息量為：I=I1+I2+I3+……+ImI1、I2、……Im表示第1、2……m個(gè)所傳符號的信息量每個(gè)符號的平均信息量=I/m則：x1,x2,…,xn所含信息量分別為-log2P(x1),-log2P(x2)，…，-log2P(xn)m值很大時(shí)候，不容易計(jì)算61設(shè)：離散信源是一個(gè)由n個(gè)符號組成的符號集，非等概情況傳m62H(x)=P(x1)［-log2P(x1)］+P(x2)［-log2P(x2)］+…+P(xn)［-log2P(xn)］設(shè)：離散信源是一個(gè)由n個(gè)符號組成的符號集，每個(gè)符號xi(i=1,2,3,…,n)出現(xiàn)的概率為P(xi)，且有P(xi)=1由于H同熱力學(xué)中的熵形式一樣，故平均信息量=信息源的熵，其單位為bit/符號。非等概情況每個(gè)符號所含信息量的統(tǒng)計(jì)平均值，即平均信息量為則：x1,x2,…,xn所含信息量分別為-log2P(x1),-log2P(x2)，…，-log2P(xn)62H(x)=P(x1)［-log2P(x1)］+P(x2)63此消息中，0出現(xiàn)23次，1出現(xiàn)14次，2出現(xiàn)13次，3出現(xiàn)7次，共有57個(gè)符號，思考：什么情況下，信源的熵有最大值？[例1-2]一離散信源由0，1，2，3四個(gè)符號組成，它們出現(xiàn)的概率分別為3/8,1/4,1/4,1/8，且每個(gè)符號的出現(xiàn)都是獨(dú)立的。試求某消息201020130213001203210100321010023102002010312032100120210的信息量。解法一：總信息量為：每個(gè)符號的算術(shù)平均信息量為63此消息中，0出現(xiàn)23次，1出現(xiàn)14次，2出現(xiàn)13次，364用熵的概念來計(jì)算，評注

一條由m個(gè)符號構(gòu)成的消息，其總信息量I=m*Hbit。H(x)=P(x1)［-log2P(x1)］+P(x2)［-log2P(x2)］+…+P(xn)［-log2P(xn)］解法二：試分析等概率傳輸時(shí)信源的熵等概率傳輸時(shí)信源為最大熵64用熵的概念來計(jì)算，評注一條由m個(gè)符號構(gòu)成的消息，65可見，兩種算法的結(jié)果有一定誤差，但當(dāng)消息很長時(shí)（m很大），用熵的概念來計(jì)算比較方便。而且隨著消息序列長度的增加，兩種計(jì)算誤差將趨于零。

以上我們介紹了離散消息所含信息量的度量方法。對于連續(xù)消息，信息論中有一個(gè)重要結(jié)論，就是任何形式的待傳信息都可以用二進(jìn)制形式表示而不失主要內(nèi)容。因此，以上信息量的定義和計(jì)算同樣適用于連續(xù)信號（先抽樣、數(shù)字化）。65可見，兩種算法的結(jié)果有一定誤差，但當(dāng)消息總結(jié)：1.傳等概獨(dú)立二進(jìn)制，每一波形信息量為1比特。

2.等概時(shí)且信息熵最大Hmax=log2M(bit/符號)3.非等概時(shí)

HI總=m*Hbit。I=log2=log2=log2M(bit)總結(jié)：1.傳等概獨(dú)立二進(jìn)制，每一波形信息量為1比特。I=l671.4主要性能指標(biāo)通信的任務(wù)是快速、準(zhǔn)確地傳遞信息*衡量一個(gè)通信系統(tǒng)優(yōu)劣的主要性能指標(biāo)是系統(tǒng)的有效性和可靠性有效性是指在給定信道內(nèi)所傳輸?shù)男畔?nèi)容的多少，或者說是傳輸?shù)摹八俣取眴栴}?？煽啃允侵附邮招畔⒌臏?zhǔn)確程度，也就是傳輸?shù)摹百|(zhì)量”問題。相互矛盾而又相對統(tǒng)一671.4主要性能指標(biāo)通信的任務(wù)是快速、準(zhǔn)確地傳遞信息*衡量68一、模擬通信系統(tǒng)有效性可用有效傳輸頻帶來度量，同樣的消息用不同的調(diào)制方式，則需要不同的頻帶寬度?？煽啃杂媒邮斩俗罱K輸出信噪比來度量。不同調(diào)制方式在同樣信道信噪比下所得到的最終解調(diào)后的信噪比是不同的。FM信號抗干擾能力比AM好，但FM信號所需傳輸頻帶卻寬于AM。68一、模擬通信系統(tǒng)69碼元速率與進(jìn)制數(shù)無關(guān)，只與傳輸?shù)拇a元長度T有關(guān):二、數(shù)字通信系統(tǒng)有效性可靠性傳輸速率差錯(cuò)率

1.傳輸速率（傳碼率、傳信率、頻帶利用率）（1）碼元傳輸速率RB（簡稱傳碼率，又稱符號速率）它表示單位時(shí)間內(nèi)傳輸碼元的數(shù)目，單位是波特（Baud），記為B。例如，若1秒內(nèi)傳2400個(gè)碼元，則傳碼率為2400B。69碼元速率與進(jìn)制數(shù)無關(guān)，只與傳輸?shù)拇a元長度T有關(guān):二、數(shù)70（2）信息傳輸速率Rb（簡稱傳信率，又稱比特率）它表示單位時(shí)間內(nèi)傳遞的平均信息量或比特?cái)?shù)，單位是比特/秒，可記為bit/s，或b/s，或bps。70（2）信息傳輸速率Rb（簡稱傳信率，又稱比特率）它表示單等概傳輸時(shí)二進(jìn)制Rb=RB(b/s)M進(jìn)制

Rb=RBlog2M(b/s)

或RB=M為符號的進(jìn)制數(shù)，等概時(shí)熵最大H=log2M

不等概傳輸時(shí)Rb=RBH(b/s)71Rb=RB·H(b/s)H為信源中每個(gè)符號所含的平均信息量（熵）碼元速率和信息速率的關(guān)系：等概傳輸時(shí)二進(jìn)制Rb=RB(b/s)不等概傳輸時(shí)等概傳輸時(shí)二進(jìn)制Rb=RB(b/s)M進(jìn)制

Rb=RBlog2M(b/s)

或RB=M為符號的進(jìn)制數(shù)，等概時(shí)熵最大H=log2M

不等概傳輸時(shí)Rb=RBH(b/s)72Rb=RB·H(b/s)H為信源中每個(gè)符號所含的平均信息量（熵）在保證信息速率Rb不變的情況下，M進(jìn)制的碼元速率RBM與二進(jìn)制的碼元速率RB2之間有以下轉(zhuǎn)換關(guān)系：RB2=RBMlog2M(B)說明：二進(jìn)制的碼元速率和信息速率在數(shù)量上相等，有時(shí)簡稱它們?yōu)閿?shù)碼率。在保證碼元速率RB不變的情況下，M進(jìn)制的信息速率RbM與二進(jìn)制的碼元速率Rb2之間有以下轉(zhuǎn)換關(guān)系：RbM=Rb2log2M(b/s)等概傳輸時(shí)二進(jìn)制Rb=RB(b/s)不等概傳輸時(shí)73衡量數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸效率的是單位頻帶內(nèi)的碼元傳輸速率，即(3)頻帶利用率η(傳輸效率)也可以表示為單位頻帶內(nèi)的傳信率，即73衡量數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸效率的是單位頻帶內(nèi)的碼元傳輸速率，即74是指發(fā)生差錯(cuò)的碼元數(shù)在傳輸總碼元數(shù)中所占的比例，更確切地說，碼元被傳錯(cuò)的概率，即是指差錯(cuò)比特在傳輸總比特?cái)?shù)中所占的比例，即2.差錯(cuò)率(1)誤碼率（碼元差錯(cuò)率）Pe(2)誤信率（信息差錯(cuò)率）Pb顯然，在二進(jìn)制中有Pb=Pe74是指發(fā)生差錯(cuò)的碼元數(shù)在傳輸總碼元數(shù)中所占的比例，更確切地75作業(yè)課堂練習(xí)1-11-31-5課后作業(yè)1-21-61-81-91-1075作業(yè)課堂練習(xí)1-11-31-5數(shù)字通信原理課程介紹數(shù)字通信原理課程介紹課程性質(zhì)：必修考試學(xué)時(shí)：48學(xué)時(shí)（理論42學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)6學(xué)時(shí)）考試形式：統(tǒng)一安排筆試（閉卷）考試成績分布：

總評成績=理論70%+實(shí)驗(yàn)20%+平時(shí)成績10%課程性質(zhì)：必修考試考試形式：統(tǒng)一安排筆試（閉先修課程：《高等數(shù)學(xué)》、《電路分析》、《高頻電子線路》、《信號與系統(tǒng)》等

后續(xù)課程

：《信息論》、《現(xiàn)代通信技術(shù)》等先修課程：《高等數(shù)學(xué)》、后續(xù)課程：《信

《數(shù)字通信原理》課程是通信、電子信息專業(yè)大專、本科和碩士研究生的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，同時(shí)也是通信與信息系統(tǒng)專業(yè)碩士研究生入學(xué)考試課程之一。

該課程介紹了信息的傳輸、交換及通信網(wǎng)的基本原理。以講授數(shù)字通信的基本概念、基本原理和基本分析方法為主。包括數(shù)字基帶傳輸、數(shù)字頻帶傳輸、模擬信號的數(shù)字傳輸、數(shù)字信號的最佳接收、差錯(cuò)控制編碼、同步技術(shù)等?！稊?shù)字通信原理》課程是通信、電子信息專業(yè)大專、本1、“數(shù)字基帶信號”實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；2、“2PSK/2DPSK”實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；3、“16QAM調(diào)制解調(diào)”實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；開設(shè)三個(gè)實(shí)驗(yàn)：1、“數(shù)字基帶信號”實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；開設(shè)三個(gè)實(shí)驗(yàn)：81

1.1通信系統(tǒng)的組成

1.2通信系統(tǒng)分類與通信方式

1.3信息及其度量

1.4主要性能指標(biāo)返回主目錄61.1通信系統(tǒng)的組成返回主目錄

1.1通信系統(tǒng)的組成常用通信術(shù)語

克服距離上障礙，交換和傳遞信息。通信:（communication)消息：(message)信息：(Information)信號：(signal）電通信光通信利用“電”來傳遞消息的方式稱為“電通信”，簡稱“通信”。1.1通信系統(tǒng)的組成常用

1.1通信系統(tǒng)的組成

有待于傳輸?shù)恼Z言、文字、數(shù)據(jù)或圖像等。常用通信術(shù)語

克服距離上障礙，交換和傳遞信息。

通信:（communication)消息：(message)信息：(Information)信號：(signal）離散消息：消息狀態(tài)是可數(shù)或離散的連續(xù)消息：消息狀態(tài)是連續(xù)變化的利用“電”來傳遞消息的方式稱為“電通信”，簡稱“通信”。1.1通信系統(tǒng)的組成

1.1通信系統(tǒng)的組成

有待于傳輸?shù)恼Z言、文字、數(shù)據(jù)或圖像等。常用通信術(shù)語

克服距離上障礙，交換和傳遞信息。

是消息中有意義的內(nèi)容。

消息中所包含的人們原來不知而待知的內(nèi)容。

指與消息一一對應(yīng)的電量（電壓或電流），是消息的物質(zhì)載體。

信息是寄托在電信號的某一參量上（連續(xù)波的幅度、頻率、相位；脈沖波的幅度、寬度、位置）傳輸?shù)?。通?（communication)消息：(message)信息：(Information)信號：(signal）利用“電”來傳遞消息的方式稱為“電通信”，簡稱“通信”。1.1通信系統(tǒng)的組成

1.1通信系統(tǒng)的組成常用通信術(shù)語按傳輸信號分類：通信系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)信息傳遞所需的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總和。模擬通信系統(tǒng)第四章數(shù)字通信系統(tǒng)第五、六、八、九、十章模擬通信的數(shù)字傳輸系統(tǒng)第七章1.1通信系統(tǒng)的組成常用通本書中的通信均指電通信；信號均指電信號。說明：通信的根本目的：在于傳輸含有信息的消息。

否則，就失去了通信的意義本書中的通信均指電通信；信號均指電信號。說明：通信的根本目的

1.1.1通信系統(tǒng)的一般模型基于點(diǎn)與點(diǎn)之間的通信系統(tǒng)的模型可用P2圖1-1來描述。圖1-1通信系統(tǒng)的一般模型發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備受信者噪聲源發(fā)送端接收端信息源1、通信系統(tǒng)的模型1.1.1通信系統(tǒng)的一般模型基于點(diǎn)是消息的產(chǎn)生地，2、各部分作用信源：例如：電話機(jī)、電視攝像機(jī)和電傳機(jī)、計(jì)算機(jī)等各種數(shù)字終端設(shè)備就是信源。前者屬于模擬信源，輸出的是模擬信號；后者是數(shù)字信源，輸出離散的數(shù)字信號。語言電信號語音話筒輸入轉(zhuǎn)換器基帶信號：信號的最高頻率與最低頻率的比值遠(yuǎn)大于1的信號。即“信號頻譜從零頻附近開始”。作用：消息

原始電信號（消息信號或基帶信號）變換信息源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備受信者噪聲源發(fā)送端接收端是消息的產(chǎn)生地，2、各部分作用信源：例如：電話機(jī)、電視攝像將信源和信道匹配起來，發(fā)送設(shè)備：變換信號信號直接信道調(diào)制信道（基帶傳輸）（頻帶傳輸）基帶信號：頻帶信號：信號的頻譜從零頻率附近，如語音信號為300-3400HZ。經(jīng)過調(diào)制以后的已調(diào)信號（頻帶信號）。信源：作用：消息

原始電信號（基帶信號）作用：原始電信號

信道信號變換（基帶信號＆頻帶信號）信息源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備受信者噪聲源發(fā)送端接收端將信源和信道匹配起來，發(fā)送設(shè)備：變換信號信號直接信道調(diào)制信道信道：是指傳輸信號的物理媒質(zhì)無線信道：有線信道：大氣（自由空間）明線、電纜或光纖發(fā)送設(shè)備：作用：原始電信號

信道信號基帶信號頻帶信號信源：作用：消息

原始電信號（基帶信號）信息源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備受信者噪聲源發(fā)送端接收端信道：是指傳輸信號的物理媒質(zhì)無線信道：有線信道：大氣（噪聲源：不是人為加入的設(shè)備，而是通信系統(tǒng)中各種設(shè)備以及信道中所固有的，為了分析方便，把噪聲源視為各處噪聲的集中表現(xiàn)而抽象加入到信道。接收設(shè)備：是完成發(fā)送設(shè)備的反變換，即進(jìn)行解調(diào)、譯碼、解碼等。它的任務(wù)是從帶有干擾的接收信號中正確恢復(fù)出相應(yīng)的原始基帶信號來，對于多路復(fù)用信號，還包括解除多路復(fù)用，實(shí)現(xiàn)正確分路。作用：信道信號

原始電信號有噪聲還原信息源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備受信者噪聲源發(fā)送端接收端噪聲源：不是人為加入的設(shè)備，而是通信系統(tǒng)中各種設(shè)備以及信道中

圖1-1概括地描述了一個(gè)通信系統(tǒng)的組成，它反映了通信系統(tǒng)的共性，因此稱之為通信系統(tǒng)的一般模型。根據(jù)研究的對象以及所關(guān)注的問題不同，圖1-1模型中的各小方框的內(nèi)容和作用將有所不同，因而相應(yīng)有不同形式的更具體的通信模型。今后的討論就是圍繞著通信系統(tǒng)的模型而展開的。

是傳輸信息的歸宿點(diǎn)受信者（信宿）：作用：復(fù)原的原始電信號

消息

還原電信號語音語言聽筒輸出轉(zhuǎn)換器例如：信息源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備受信者噪聲源發(fā)送端接收端圖1-1概括地描述了一個(gè)通信系統(tǒng)的組成，它反消息的傳遞是通過它的物質(zhì)載體——電信號來實(shí)現(xiàn)的，即把消息寄托在電信號的某一參量上（如連續(xù)波的幅度、頻率或相位；脈沖波的幅度、寬度或位置）。1.1.2模擬通信模型和數(shù)字通信模型離散消息：連續(xù)消息：消息連續(xù)消息是指消息的狀態(tài)連續(xù)變化或是不可數(shù)的，如語言、活動(dòng)圖片等。離散消息則是指消息的狀態(tài)是可數(shù)的或離散的，如符號、數(shù)據(jù)等。消息的傳遞是通過它的物質(zhì)載體——電信號來實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號：模擬信號：信號凡信號參量的取值是連續(xù)的或取無窮多個(gè)值的，且直接與消息相對應(yīng)的信號。如電話機(jī)送出的語音信號、電視攝像機(jī)輸出的圖像信號等。凡信號參量只能取有限個(gè)值，并且常常不直接與消息相對應(yīng)的信號，均稱為數(shù)字信號，如電報(bào)信號、計(jì)算機(jī)輸入/輸出信號、PCM信號等。模擬信號與數(shù)字信號的區(qū)別：模擬信號參量（幅度等）連續(xù)；數(shù)字信號參量（幅度等）離散。數(shù)字信號：模擬信號：信號凡信號參量的取值是連續(xù)的或取無窮多個(gè)

圖1–2模擬信號波形

模擬信號有時(shí)也稱連續(xù)信號f(nT)tPAM信號(b)OOf(t)t(a)連續(xù)變化，在某一取值范圍內(nèi)可以取無窮多個(gè)值連續(xù)指信號的某一參量抽樣信號時(shí)間連續(xù)信號圖1–2時(shí)間連續(xù)信號注意：幅度離散

圖1-3數(shù)字信號波形2PSK波形

100110111001Of(nT)t00111001數(shù)字信息PSK波形(a)(b)二進(jìn)制波形；注意：相位離散數(shù)字信號有時(shí)也稱離散信號離散：指信號的某一參量離散變化時(shí)間連續(xù)信號注意：幅度離散**按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，可相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。

1.模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)：是利用模擬信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)。圖1-4模擬通信系統(tǒng)模型信息源調(diào)制器信道解調(diào)器受信者噪聲源發(fā)送端接收端**按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，可相應(yīng)地把通信**按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，可相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。

1.模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)：是利用模擬信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)。圖1-4模擬通信系統(tǒng)模型發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備信息源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備受信者噪聲源發(fā)送端接收端信息源調(diào)制器信道解調(diào)器受信者噪聲源發(fā)送端接收端**按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，可相應(yīng)地把通信

1.模擬通信系統(tǒng)模型圖1-4模擬通信系統(tǒng)模型原始電信號消息變換信道語音信號、圖像信號反變換原始電信號消息調(diào)制解調(diào)（基帶信號）發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備（頻帶信號）信息源調(diào)制器信道解調(diào)器受信者噪聲源發(fā)送端接收端1.模擬通信系統(tǒng)模型圖1-4模擬通信系統(tǒng)模型原始電完成這種變換和反變換作用的通常是調(diào)制器和解調(diào)器

需要指出：消息從發(fā)送端到接收端的傳遞過程中，不僅僅只有連續(xù)消息與基帶信號和基帶信號與頻帶信號之間的兩種變換，實(shí)際通信系統(tǒng)中可能還有濾波、放大、天線輻射、控制等過程。由于調(diào)制與解調(diào)兩種變換對信號的變化起決定性作用，而其他過程對信號不會發(fā)生質(zhì)的變化，只是對信號進(jìn)行了放大或改善了信號特性，因而被認(rèn)為是理想的而不予討論。完成這種變換和反變換作用的通常是調(diào)制器和解調(diào)器需要指已調(diào)信號有三個(gè)基本特征：

攜帶有信息適合在信道中傳輸信號的頻譜具有帶通形式且中心頻率遠(yuǎn)離零頻，因而已調(diào)信號又稱頻帶信號。調(diào)制器基帶信號已調(diào)信號已調(diào)信號有三個(gè)基本特征：攜帶有信息調(diào)制器基帶信號已調(diào)信號

2．?dāng)?shù)字通信系統(tǒng)模型是利用數(shù)字信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)：圖1–5數(shù)字通信系統(tǒng)模型加密解密數(shù)字基帶信號2．?dāng)?shù)字通信系統(tǒng)模型是利用數(shù)字信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)。信源編碼的作用之一：是設(shè)法減少碼元數(shù)目和降低碼元速率，即通常所說的數(shù)據(jù)壓縮。碼元速率將直接影響傳輸所占的帶寬，而傳輸帶寬又直接反映了通信的有效性。各部分技術(shù)介紹：1)信源編碼與譯碼作用之二是：當(dāng)信息源給出的是模擬語音信號時(shí)，信源編碼器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號（模數(shù)轉(zhuǎn)換），以實(shí)現(xiàn)模擬信號的數(shù)字化傳輸。第6章中將討論模擬信號數(shù)字化傳輸?shù)膬煞N方式：脈沖編碼調(diào)制(PCM)和增量調(diào)制(ΔM)。加密解密信源譯碼是信源編碼的逆過程。提高有效性信源編碼的作用之一：是設(shè)法減少碼元數(shù)目和降低碼元速率，即通常

2）信道編碼與譯碼數(shù)字信號在信道傳輸時(shí)，由于噪聲、衰落以及人為干擾等，將會引起差錯(cuò)。為了減少差錯(cuò)，信道編碼器對傳輸?shù)男畔⒋a元按一定的規(guī)則加入保護(hù)成分（監(jiān)督元），組成所謂“抗干擾編碼”。接收端的信道譯碼器按一定規(guī)則進(jìn)行解碼，從解碼過程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或糾正錯(cuò)誤，從而提高通信系統(tǒng)抗干擾能力，實(shí)現(xiàn)可靠通信。加密解密各部分技術(shù)介紹：提高可靠性2）信道編碼與譯碼數(shù)字信號在信道傳輸時(shí)，在需要實(shí)現(xiàn)保密通信的場合，為了保證所傳信息的安全，人為將被傳輸?shù)臄?shù)字序列擾亂，即加上密碼，這種處理過程叫加密。在接收端利用與發(fā)送端相同的密碼復(fù)制品對收到的數(shù)字序列進(jìn)行解密，恢復(fù)原來信息，叫解密。

3）加密與解密各部分技術(shù)介紹：加密解密在需要實(shí)現(xiàn)保密通信的場合，為了保證所傳信息的安全，4）數(shù)字調(diào)制與解調(diào)

數(shù)字調(diào)制就是把數(shù)字基帶信號的頻譜搬移到高頻處，形成適合在信道中傳輸?shù)念l帶信號?；镜臄?shù)字調(diào)制方式有振幅鍵控ASK、頻移鍵控FSK、絕對相移鍵控PSK、相對（差分）相移鍵控DPSK。對這些信號可以采用相干解調(diào)或非相干解調(diào)還原為數(shù)字基帶信號。第7章中介紹。各部分技術(shù)介紹：加密解密4）數(shù)字調(diào)制與解調(diào)數(shù)字調(diào)制就是把數(shù)字基帶信號同步是保證數(shù)字通信系統(tǒng)有序、準(zhǔn)確、可靠工作的不可缺少的前提條件。同步是使收、發(fā)兩端的信號在時(shí)間上保持步調(diào)一致。按照同步的功用不同，可分為載波同步、位同步、群同步和網(wǎng)同步，這些問題將集中在第11章中討論。5）同步與數(shù)字復(fù)接數(shù)字復(fù)接：就是依據(jù)時(shí)分復(fù)用基本原理把若干個(gè)低速數(shù)字信號合并成一個(gè)高速的數(shù)字信號，以擴(kuò)大傳輸容量和提高傳輸效率。復(fù)用與復(fù)接概念將在第10章中介紹。同步是保證數(shù)字通信系統(tǒng)有序、準(zhǔn)確、可靠工作的不圖1-5是數(shù)字通信系統(tǒng)的一般化模型，實(shí)際的數(shù)字通信系統(tǒng)不一定包括圖1-5中的所有環(huán)節(jié)。如在某些有線信道中，若傳輸距離不太遠(yuǎn)且通信容量不太大時(shí)，數(shù)字基帶信號無需調(diào)制，可以直接傳送，稱之為數(shù)字信號的基帶傳輸，其模型中就不包括調(diào)制與解調(diào)環(huán)節(jié)，詳見第5章。說明：加密解密圖1-5是數(shù)字通信系統(tǒng)的一般化模型，實(shí)際應(yīng)該指出的是：模擬信號經(jīng)過數(shù)字編碼后可以在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸，數(shù)字電話系統(tǒng)就是以數(shù)字方式傳輸模擬語音信號的例子。數(shù)字信號也可以在模擬通信系統(tǒng)中傳輸，如計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)可以通過模擬電話線路傳輸，但這時(shí)必須使用調(diào)制解調(diào)器（Modem）將數(shù)字基帶信號進(jìn)行正弦調(diào)制，以適應(yīng)模擬信道的傳輸特性?？梢?，模擬通信與數(shù)字通信的區(qū)別僅在于信道中傳輸?shù)男盘柗N類。應(yīng)該指出的是：數(shù)字信號也可以在模擬通信系統(tǒng)中傳輸，如計(jì)算機(jī)數(shù)

3.數(shù)字通信的主要特點(diǎn)（1）抗干擾能力強(qiáng)在遠(yuǎn)距離傳輸，如微波中繼通信時(shí)，各中繼站可利用數(shù)字通信特有的判決再生接收方式，對數(shù)字信號波形進(jìn)行整形再生而消除噪聲積累。（2）差錯(cuò)可控可以采用信道編碼技術(shù)使誤碼率降低，提高傳輸?shù)目煽啃浴?yōu)點(diǎn)：3.數(shù)字通信的主要特點(diǎn)（1）抗干擾能（3）易于與各種數(shù)字終端接口，用現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)對信號進(jìn)行處理、加工、變換、存儲，從而形成智能網(wǎng)。（4）易于集成化，從而使通信設(shè)備微型化。（5）易于加密處理，且保密強(qiáng)度高。（3）易于與各種數(shù)字終端接口，用現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)對信號進(jìn)行處不過，隨著新的寬帶傳輸信道（如光導(dǎo)纖維）的采用、窄帶調(diào)制技術(shù)和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，數(shù)字通信的這些缺點(diǎn)已經(jīng)弱化。（2）由于數(shù)字通信對同步要求高，因而系統(tǒng)設(shè)備比較復(fù)雜。（1）系統(tǒng)頻帶寬缺點(diǎn)：以電話為例，一路模擬電話通常只占據(jù)4kHz帶寬，但一路接近同樣話音質(zhì)量的數(shù)字電話可能要占據(jù)20～60kHz的帶寬，因此數(shù)字通信的頻帶利用率不高。不過，隨著新的寬帶傳輸信道（如光導(dǎo)纖維）的采用、113通信系統(tǒng)的一般模型信息源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備受信者噪聲源發(fā)送端接收端作用：傳輸信號信源：發(fā)送設(shè)備：信道：接收設(shè)備：受信者：作用：信道信號

原始電信號還原作用：復(fù)原的原始電信號

消息

還原作用：消息

原始電信號（基帶信號）變換作用：原始電信號

信道信號基帶信號頻帶信號變換復(fù)習(xí)38通信系統(tǒng)的一般模型信息源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備受信者噪聲源114模擬通信系統(tǒng)模型信息源調(diào)制器信道解調(diào)器受信者噪聲源發(fā)送端接收端數(shù)字通信系統(tǒng)模型加密解密復(fù)習(xí)39模擬通信系統(tǒng)模型信息源調(diào)制器信道解調(diào)器受信者噪聲源發(fā)送端115數(shù)字通信的主要特點(diǎn)（1）抗干擾能力強(qiáng)（2）差錯(cuò)可控（3）易于與各種數(shù)字終端接口（4）易于集成化（5）易于加密處理優(yōu)點(diǎn)：（2）系統(tǒng)設(shè)備比較復(fù)雜。（1）系統(tǒng)頻帶寬缺點(diǎn)：復(fù)習(xí)40數(shù)字通信的主要特點(diǎn)（1）抗干擾能力強(qiáng)1.2通信系統(tǒng)分類與通信方式

1.2.1通信系統(tǒng)的分類1．按通信業(yè)務(wù)分類按通信業(yè)務(wù)話務(wù)通信非話務(wù)通信（電話業(yè)務(wù)在電信領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位，它屬于人與人之間的通信）分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、計(jì)算機(jī)通信、數(shù)據(jù)庫檢索、電子信箱、電子數(shù)據(jù)交換、傳真存儲轉(zhuǎn)發(fā)、可視圖文及會議電視、圖像通信等1.2通信系統(tǒng)分類與通信方式1.2.1通信系統(tǒng)的分類1．2．按調(diào)制方式分類是否采用調(diào)制基帶傳輸：頻帶傳輸：是將未經(jīng)調(diào)制的信號直接傳送，如音頻市內(nèi)電話。是對各種信號調(diào)制后傳輸?shù)目偡Q。連續(xù)載波調(diào)制脈沖數(shù)字調(diào)制2．按調(diào)制方式分類是否采用調(diào)制基帶傳輸：頻帶傳輸：是將未經(jīng)調(diào)制方式用途連續(xù)載波調(diào)制線性調(diào)制常規(guī)雙邊帶調(diào)制AM廣播抑制載波雙邊帶調(diào)幅立體聲廣播單邊帶調(diào)幅SSB載波通信、無線電臺、數(shù)傳殘留邊帶調(diào)幅VSB電視廣播、數(shù)傳、傳真非線性調(diào)制頻率調(diào)制FM微波中繼、衛(wèi)星通信、廣播相位調(diào)制PM中間調(diào)制方式數(shù)字調(diào)制幅度鍵控ASK數(shù)據(jù)傳輸相位鍵控PSK、DPSK、QPSK等數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)字微波、空間通信其他高效數(shù)字調(diào)制QAM、MSK等數(shù)字微波、空間通信表1-1常見的調(diào)制方式調(diào)調(diào)制方式用途脈沖數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制相位鍵控PSK、DPSK、QPSK等數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)字微波、空間通信其他高效數(shù)字調(diào)制QAM、MSK等數(shù)字微波、空間通信脈沖模擬調(diào)制脈幅調(diào)制PAM中間調(diào)制方式、遙測脈寬調(diào)制PDM(PWM)中間調(diào)制方式脈位調(diào)制PPM遙測、光纖傳輸脈沖數(shù)字調(diào)制脈碼調(diào)制PCM市話、衛(wèi)星、空間通信增量調(diào)制DM軍用、民用電話差分脈碼調(diào)制DPCM電視電話、圖像編碼其他語言編碼方式ADPCM、APC、LPC中低速數(shù)字電話續(xù)表（2）調(diào)制方式按照信道中所傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分成模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。3．按信號特征分類4．按傳輸媒質(zhì)分類有線通信系統(tǒng)：無線通信系統(tǒng)：是用導(dǎo)線（如架空明線、同軸電纜、光導(dǎo)纖維、波導(dǎo)等）作為傳輸媒質(zhì)完成通信的，如市內(nèi)電話、有線電視、海底電纜通信等。是依靠電磁波在空間傳播達(dá)到傳遞消息的目的的，如短波電離層傳播、微波視距傳播、衛(wèi)星中繼等。按照信道中所傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，相應(yīng)地把通信系統(tǒng)按通信設(shè)備的工作頻率不同可分為長波通信、中波通信、短波通信、遠(yuǎn)紅外線通信等。表1-2列出了通信使用的頻段、常用的傳輸媒質(zhì)及主要用途。

5．按工作波段分類工作波長和頻率的換算公式為λ=式中，λ為工作波長，f為工作頻率，c為光速。按通信設(shè)備的工作頻率不同可分為長波通信、中頻率范圍

波長符號傳輸媒質(zhì)用途3Hz~30kHz104~108m甚低頻VLF有線線對長波無線電音頻、電話、數(shù)據(jù)終端長距離導(dǎo)航、時(shí)標(biāo)30~300kHz103~104m低頻LF有線線對長波無線電導(dǎo)航、信標(biāo)、電力線通信300kHz~3MHz102~103m中頻MF同軸電纜短波無線電調(diào)幅廣播、移動(dòng)陸地通信、業(yè)余無線電3~30MHz10~102m高頻HF同軸電纜短波無線電移動(dòng)無線電話、短波廣播定點(diǎn)軍用通信、業(yè)余無線電30~300MHz1~10m甚高頻VHF同軸電纜米波無線電電視、調(diào)頻廣播、空中管制、車輛、通信、導(dǎo)航表1–2通信波段與常用傳輸媒質(zhì)頻率范圍波長符號傳輸媒質(zhì)用途3Hz~30kHz續(xù)表（2）頻率范圍波長符號傳輸媒質(zhì)用途300MHz~3GHz10~100cm特高頻UHF波導(dǎo)分米波無線電微波接力、衛(wèi)星和空間通信、雷達(dá)3~30GHz1~10cm超高頻SHF波導(dǎo)厘米波無線電微波接力、衛(wèi)星和空間通信、雷達(dá)30~300GHz1~10mm極高頻EHF波導(dǎo)毫米