第一章第一講

通信原理第一章緒論

第一章緒論第一章緒論1.1引言1.2通信系統(tǒng)模型1.3通信系統(tǒng)的分類及通信方式1.4信息及其度量1.5通信系統(tǒng)的性能指標

第一章緒論1.1引言1.1.1通信概念1.1.2通信網(wǎng)概念1.1.3通信網(wǎng)的構(gòu)成第一章緒論1.1.1通信概念信息的傳遞過程稱為通信.1.1.2通信網(wǎng)概念為了完成多用戶中任意兩個用戶之間信源與信宿之間的通信過程,一般需要建立一個網(wǎng)絡，這個多用戶通信系統(tǒng)互連的通信體系稱之為通信網(wǎng)。通信系統(tǒng)內(nèi)容引入第一章緒論1.1.3通信網(wǎng)的構(gòu)成1、終端設(shè)備：電話、電報、監(jiān)視器（攝像頭）等2、傳輸設(shè)備：電纜、光纜、微波、衛(wèi)星等3、交換設(shè)備：程控交換、ATM交換、光交換等4、協(xié)議和準則通信網(wǎng)形成第一章緒論通信技術(shù)與計算機技術(shù)相結(jié)合，成為社會的高級神經(jīng)中樞。電信發(fā)明史1837年：莫爾斯發(fā)明有線電報1876年：貝爾發(fā)明有線電話1918年：調(diào)幅無線電廣播、超外差接收機問世1936年：商業(yè)電視廣播開播 ……………后面講述中，“通信”這一術(shù)語是指“電通信”，包括光通信，因為光也是一種電磁波。在電通信系統(tǒng)中，消息的傳遞是通過電信號來實現(xiàn)的。

第一章緒論1.2通信系統(tǒng)模型1.2.1通信系統(tǒng)模型1.2.2模擬通信模型和數(shù)字通信模型第一章緒論1.2.1通信系統(tǒng)模型實現(xiàn)信息傳遞所需的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總和稱為通信系統(tǒng)。第一章緒論1、信源信源是消息的產(chǎn)生地，其作用是把各種消息轉(zhuǎn)換成原始電信號，稱之為消息信號或基帶信號。如：電話機、電視攝像機和電傳機、計算機等各種數(shù)字終端設(shè)備就是信源。模擬信源，輸出的是模擬信號；數(shù)字信源，輸出離散的數(shù)字信號。第一章緒論2、發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備的基本功能是將信源和信道匹配起來，即將信源產(chǎn)生的消息信號變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘?。變換方式是多種多樣的，在需要頻譜搬移的場合，調(diào)制是最常見的變換方式。對數(shù)字通信系統(tǒng)來說，發(fā)送設(shè)備常常又可分為信源編碼與信道編碼。第一章緒論3、信道信道是指傳輸信號的物理媒質(zhì)。在無線信道中，信道可以是大氣、自由空間（電磁波）在有線信道中，信道可以是明線、電纜或光纖。有線和無線信道均有多種物理媒質(zhì)。第一章緒論媒質(zhì)的固有特性及引入的干擾與噪聲直接關(guān)系到通信的質(zhì)量。根據(jù)研究對象的不同，需要對實際的物理媒質(zhì)建立不同的數(shù)學模型，以反映傳輸媒質(zhì)對信號的影響。第一章緒論4、噪聲源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，并且是人們所不希望的。噪聲的來源是多樣的，它可分為:內(nèi)部噪聲和外部噪聲外部噪聲往往是從信道引入的為了分析方便，把噪聲源視為各處噪聲的集中表現(xiàn)而抽象加入到信道。第一章緒論5、接收設(shè)備接收設(shè)備的基本功能是完成發(fā)送設(shè)備的反變換，即進行解調(diào)、譯碼、解碼等。其任務是從帶有干擾的接收信號中正確恢復出相應的原始基帶信號來。對于多路復用信號，還包括解除多路復用，實現(xiàn)正確分路。第一章緒論6、信宿信宿是傳輸信息的歸宿點。其作用是將復原的原始信號轉(zhuǎn)換成相應的消息。第一章緒論1.2.2模擬通信模型和數(shù)字通信模型按信號參量的取值方式不同可把信號分為模擬信號和數(shù)字信號。1、模擬信號凡信號參量的取值是連續(xù)的或取無窮多個值的，且直接與消息相對應的信號，均稱為模擬信號，如：電話機送出的語音信號、電視攝像機輸出的圖像信號等。第一章緒論2、數(shù)字信號凡信號參量只能取有限個值，并且常常不直接與消息相對應的信號，均稱為數(shù)字信號，如：電報信號、計算機輸入/輸出信號、PCM信號等。注：數(shù)字信號有時也稱離散信號，這個離散是指信號的某一參量是離散變化的，而不一定在時間上也離散。第一章緒論模擬信號波形(a)連續(xù)信號；(b)抽樣信號第一章緒論數(shù)字信號波形(a)二進制波形；(b)2PSK波形第一章緒論按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，可相應地把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。第一章緒論3、模擬通信系統(tǒng)模型第一章緒論信源發(fā)出的原始電信號是基帶信號，基帶的含義是指信號的頻譜從零頻附近開始，如:語音信號為300~3400Hz，圖像信號為0~6MHz。調(diào)制器的作用是將這種具有低頻分量的基帶信號（一般不宜直接傳輸）變換成其頻帶適合在信道中傳輸?shù)男盘枺ㄒ颜{(diào)信號）解調(diào)器完成與調(diào)制器相反的變換。第一章緒論已調(diào)信號有三個基本特征：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離零頻，因而已調(diào)信號又稱頻帶信號。第一章緒論兩種變換連續(xù)消息與基帶信號的變換基帶信號與頻帶信號之間的變換實際通信系統(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，只是對信號進行了放大或改善了信號特性，因而被認為是理想的而不予討論。第一章緒論模擬通信的主要特點

1）抗干擾能力差

2）不易于保密通信

3）設(shè)備不易于大規(guī)模集成

4）不適應飛速發(fā)展的計算機通信的要求

5）簡單、易于實現(xiàn)。第一章緒論4、數(shù)字通信系統(tǒng)模型

技術(shù)問題主要有信源編碼/譯碼、信道編碼/譯碼、數(shù)字調(diào)制/解調(diào)、數(shù)字復接、同步以及加密等。第一章緒論在某些有線信道中，若傳輸距離不太遠且通信容量不太大時，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)。第一章緒論信源編碼與譯碼作用一: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。作用二:是當信息源給出的是模擬語音信號時，信源編碼器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以實現(xiàn)模擬信號的數(shù)字化傳輸。信源編碼方法：PCM、ADPAM、DM等信源譯碼是信源編碼的逆過程。第一章緒論信道編碼與譯碼為了減少傳輸差錯，信道編碼器對傳輸?shù)男畔⒋a元按一定的規(guī)則加入保護成分（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)則進行解碼，從解碼過程中發(fā)現(xiàn)錯誤或糾正錯誤。信道編碼：線性分組碼、卷積碼、循環(huán)碼等。第一章緒論加密與解密在需要實現(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)送端相同的密碼復制品對收到的數(shù)字序列進行解密，恢復原來信息，叫解密。第一章緒論數(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。基本的數(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。第一章緒論同步與數(shù)字復接同步是使收、發(fā)兩端的信號在時間上保持步調(diào)一致。同步是保證數(shù)字通信系統(tǒng)有序、準確、可靠工作的不可缺少的前提條件。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)同步數(shù)字復接就是依據(jù)時分復用基本原理把若干個低速數(shù)字信號合并成一個高速的數(shù)字信號，以擴大傳輸容量和提高傳輸效率。第一章緒論模擬信號經(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)數(shù)字信號也可以在模擬通信系統(tǒng)中傳輸計算機數(shù)據(jù)可以通過模擬電話線路傳輸，但這時必須使用調(diào)制解調(diào)器（Modem）將數(shù)字基帶信號進行正弦調(diào)制，以適應模擬信道的傳輸特性。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