绪论——通信的基本概念及系统模型

1、1第第 1 章章 绪论绪论通信的基本概念通信的基本概念&通信系统模型通信系统模型2概率论与数理统计概率论与数理统计信号与系统信号与系统数字电子技术数字电子技术数字信号处理数字信号处理信息论与编码信息论与编码高频电子线路高频电子线路3为什么要学习为什么要学习通信原理通信原理？4通信系统（设备）开发的一般步骤：通信系统（设备）开发的一般步骤：通过选片：通过选片：DSP、FPGA或嵌入式系或嵌入式系统芯片进行统芯片进行硬件设计，硬件设计，继而进行软继而进行软件开发件开发通过数学通过数学建模，设建模，设计通信系计通信系统，通过统，通过数学分析数学分析得到通信得到通信系统的性系统的性能指标能指标

2、通过数学通过数学软件工具软件工具Matlab等等来对通信来对通信系统进行系统进行仿真，验仿真，验证其正确证其正确性性5学习学习通信原理通信原理的目的：的目的： 解决通信系统开发的解决通信系统开发的前两步前两步。对现存的各种通信系统进行对现存的各种通信系统进行数学建模数学建模，通过数学分析得，通过数学分析得出各系统的出各系统的性能指标性能指标，总结出这些系统的优点和缺点，总结出这些系统的优点和缺点，并对缺点进行改进。并对缺点进行改进。要求能够通过要求能够通过Matlab对通信系统进行对通信系统进行仿真仿真，给出相关的，给出相关的仿真图。仿真图。6 常用通信术语；常用通信术语； 模拟信号与数字信号

3、的区别；模拟信号与数字信号的区别； 基带信号与已调信号的区别；基带信号与已调信号的区别； 通信系统的组成、分类及通信方式；通信系统的组成、分类及通信方式； 数字通信系统的主要特点；数字通信系统的主要特点；本节知识要点：本节知识要点：7（1）通信）通信 利用利用电（或光）信号电（或光）信号将消息中所包含的将消息中所包含的信息信息从信源传送到从信源传送到一个或多个目的地。一个或多个目的地。（2）消息）消息 信息的信息的物理表现形式物理表现形式，如文字、符号、数据、话音和活动，如文字、符号、数据、话音和活动图片等。图片等。（3）信息）信息 消息的消息的内涵内涵，即消息中所包含的受信者原来不知而待知的

4、，即消息中所包含的受信者原来不知而待知的有效内容。有效内容。（4）信号）信号 消息的消息的电的表现形式电的表现形式，即与消息相对应的电量或光量。在，即与消息相对应的电量或光量。在电通信中，消息的传递是通过它的物质载体电通信中，消息的传递是通过它的物质载体电信号来实现电信号来实现的。消息携载在电信号的的。消息携载在电信号的某一参量某一参量上（如连续波的幅度、频率、上（如连续波的幅度、频率、相位；脉冲波的幅度、宽度和位置）。相位；脉冲波的幅度、宽度和位置）。8 通信系统的定义：通信系统的定义： 传递信息所需的一切技术设备的总和。传递信息所需的一切技术设备的总和。1.2.1 通信系统的一般模型通信系

5、统的一般模型1.2.2 模拟通信系统模型模拟通信系统模型1.2.3 数字通信系统模型数字通信系统模型1.2 通信系统的模型通信系统的模型？9信息源信息源发送设备发送设备信道信道噪声源噪声源接收设备接收设备受信者受信者信息源（信源）信息源（信源）：把各种消息转换成：把各种消息转换成原始电信号（基带信号）原始电信号（基带信号），即完成非电量即完成非电量电量的转换。例：电话听筒、麦克风等属于电量的转换。例：电话听筒、麦克风等属于模拟信源模拟信源，送出的是模拟信号。电传机、计算机等属于，送出的是模拟信号。电传机、计算机等属于数字信数字信源源，送出的是数字信号。，送出的是数字信号。发送设备发送设备：将信

6、源和信道匹配起来，其目的是把信源产生的消：将信源和信道匹配起来，其目的是把信源产生的消息信号变换成适合于在信道中传输的信号。变换方法有很多种，息信号变换成适合于在信道中传输的信号。变换方法有很多种，如调制、放大、滤波、编码等。如调制、放大、滤波、编码等。发送端发送端10信息源信息源发送设备发送设备信道信道噪声源噪声源接收设备接收设备受信者受信者信道信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。分为：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。分为有线有线 和和 无线无线 两大类。信道既给信号以通路，也会对信号产生两大类。信道既给信号以通路，也会对信号产生损耗和干扰。损耗和干扰。噪声源噪声源

7、：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。接收设备接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。 受信者（信宿）受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如扬声器：把原始电信号还原成相应的消息，如扬声器等。等。接收端接收端111.2.2.1 模拟信号和数字信号的区别模拟信号和数字信号的区别（1）区分标准：）区分标准：按照按照信号参量的取值方式信号参量的取值方式不同。不同。 若代表消息的信号参量取值连续（不可数、无穷多），例如麦若代表消息的信号参量取值连续（不可数、无穷多），例如麦克风输出电压，则为克风输

8、出电压，则为模拟信号模拟信号； 若代表消息的信号参量取值离散（可数的、有限个）若代表消息的信号参量取值离散（可数的、有限个） ，例如电，例如电报信号、计算机输入输出信号，则为报信号、计算机输入输出信号，则为数字信号数字信号；121.2.2.1 模拟信号和数字信号的区别模拟信号和数字信号的区别例：例：(a) (a) 话音信号话音信号tm(t)0-3T -2T-TT2T3Ttm(t)0-3T -2T-TT2T3T(b) (b) 抽样信号抽样信号模模拟拟信信号号131.2.2.1 模拟信号和数字信号的区别模拟信号和数字信号的区别例：例：2FSK信号信号数字信号数字信号141.2.2.1 模拟信号和数

9、字信号的区别模拟信号和数字信号的区别 结论：结论： 区别模拟信号和数字信号的关键，是看区别模拟信号和数字信号的关键，是看携载消息携载消息的信号参量（如幅值、频率、相位）的取值是连续的的信号参量（如幅值、频率、相位）的取值是连续的还是离散的，而不是看时间还是离散的，而不是看时间。151.2.2.2 系统模型系统模型 利用利用模拟信号模拟信号来传递信息的通信系统来传递信息的通信系统两种重要变换：两种重要变换：模拟消息模拟消息 原始电信号（基带信号）原始电信号（基带信号）基带信号基带信号 已调信号（带通信号）已调信号（带通信号）16信息源基带信号、载波信号基带信号、载波信号和和已调信号已调信号 基带

10、信号：基带信号：来自来自信源信源的消息信号的消息信号, 即即原始电信号原始电信号（也（也称称调制信号调制信号）。它可以是）。它可以是模拟模拟的也可以是的也可以是数字数字的。的。基带基带的含义是指信号的频谱从零频附近开始，如话的含义是指信号的频谱从零频附近开始，如话音信号的频率范围是音信号的频率范围是300Hz3400Hz，图像信号的频，图像信号的频率范围是率范围是06MHz。载波信号：载波信号：指未受调制的高频振荡指未受调制的高频振荡信号。信号。已调信号：已调信号：参量受到调参量受到调制后的已调载波信号。制后的已调载波信号。已调信号具有三个基本特征：已调信号具有三个基本特征：（1）携带有信息；

11、）携带有信息；（2）适合在信道中传送；）适合在信道中传送；（3）信号的频谱具有带通形式，且中心频率远离零频，因而又称频）信号的频谱具有带通形式，且中心频率远离零频，因而又称频带信号（带通信号）带信号（带通信号）171.2.3.1 系统模型系统模型数字通信系统是利用数字通信系统是利用数字信号数字信号来传递信息的通信系统来传递信息的通信系统 数字通信系统模型数字通信系统模型 18信源编码与译码目的信源编码与译码目的: （1）完成模）完成模/数转换数转换 （2）将数字信号进行压缩处理，提高信息传输的有效性（减少码元数）将数字信号进行压缩处理，提高信息传输的有效性（减少码元数目或降低码元速率）目或降低

12、码元速率）加密与解密目的：加密与解密目的：保证所传信息的安全（密钥）保证所传信息的安全（密钥）信道编码与译码目的：信道编码与译码目的：增强抗干扰能力（加入监督码元）增强抗干扰能力（加入监督码元）数字调制与解调目的：数字调制与解调目的：形成适合在信道中传输的带通信号形成适合在信道中传输的带通信号 同步目的：同步目的：使收发两端的信号在时间上保持步调一致使收发两端的信号在时间上保持步调一致 数字通信系统模型数字通信系统模型 191.2.3.2 数字通信系统的优缺点：数字通信系统的优缺点：与模拟通信相比，数字通信具有以下主要优点：与模拟通信相比，数字通信具有以下主要优点：（1）抗干扰能力强，且噪声不

13、累积（利用中继技术）；）抗干扰能力强，且噪声不累积（利用中继技术）；（2）传输差错可控（利用信道编码技术）；）传输差错可控（利用信道编码技术）；（3）便于进行信号加工、处理、变换和存储，从而可以将）便于进行信号加工、处理、变换和存储，从而可以将来自不同信源的信号综合到一起传输；来自不同信源的信号综合到一起传输；（4）易于集成，使通信设备小型化；）易于集成，使通信设备小型化；（5）易于加密处理，且保密性好。）易于加密处理，且保密性好。 20数字通信的缺点：数字通信的缺点：（1）占用较大的传输带宽；）占用较大的传输带宽；（2）对同步要求高，因而系统设备较复杂。）对同步要求高，因而系统设备较复杂。

14、21按通信业务按通信业务分类分类按信号特征按信号特征分类分类按传输媒按传输媒介分类介分类按工作波按工作波段分类段分类按信号复按信号复用方式分用方式分类类按调制方按调制方式分类式分类电报通信、电报通信、电话通信、电话通信、数据通信、数据通信、图像通信图像通信 模拟通信、模拟通信、数字通信数字通信有线通信、有线通信、无线通信无线通信长波通信、长波通信、中波通信、中波通信、短波通信短波通信 FDMATDMACDMA基带传输、基带传输、 带通（调带通（调制）传输制）传输22按消息传递的方按消息传递的方向时间关系分类向时间关系分类按数据代码排列按数据代码排列的时序分类的时序分类按系统结构分类按系统结构分

15、类 按同步方式分类按同步方式分类单工通信单工通信半双工通信半双工通信全双工通信全双工通信并行通信并行通信串行通信串行通信点到点通信（专点到点通信（专线通信）线通信）点到多点通信点到多点通信多点之间通信多点之间通信（网通信）（网通信）同步通信同步通信异步通信异步通信通信双方或者多方之间的工作方式通信双方或者多方之间的工作方式23单工通信：单工通信：消息只能单方向传输的工作方式消息只能单方向传输的工作方式半双工通信：半双工通信：通信双方都能收发消息，但不能同时收发的工通信双方都能收发消息，但不能同时收发的工作方式作方式全双工通信：全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方式通信双方可同时进行收发消息的工作方式 24并行传输：并行传输：将代表信息的数字信号码元序列以成组的方式在将代表信息的数字信号码元序列以成组的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输两条或两条以上的并行信