通信原理 第1章 緒論

2023/2/31/81通信原理任通菊2/812023/2/3通信原理是信息與通信工程學(xué)科的核心課程。講授模擬與數(shù)字通信系統(tǒng)的基本理論、主要技術(shù)與分析方法，說(shuō)明典型實(shí)際系統(tǒng)與應(yīng)用。內(nèi)容包括：基本知識(shí)、模擬傳輸、數(shù)字基帶傳輸、數(shù)字頻帶傳輸、模擬信號(hào)數(shù)字化與PCM、信號(hào)空間與最佳傳輸理論、現(xiàn)代數(shù)字傳輸技術(shù)等。本課程討論典型系統(tǒng)并包含實(shí)驗(yàn)與仿真學(xué)時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力，促進(jìn)創(chuàng)新素質(zhì)的提升。課程簡(jiǎn)介3/812023/2/3本課程講授通信系統(tǒng)的基本理論、主要技術(shù)與分析方法，說(shuō)明典型實(shí)際系統(tǒng)與應(yīng)用。通過(guò)學(xué)習(xí)，學(xué)生要能夠系統(tǒng)地掌握和理解相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，具備常規(guī)模擬與數(shù)字通信系統(tǒng)的理論知識(shí)、初步分析能力與與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技能，養(yǎng)成一定的工程與系統(tǒng)分析素質(zhì)，并對(duì)通信工程專業(yè)的基本內(nèi)容有更好的認(rèn)識(shí)。

課程目標(biāo)4/812023/2/3本課程強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，旨在通過(guò)實(shí)驗(yàn)與仿真增進(jìn)學(xué)生領(lǐng)悟所學(xué)內(nèi)容，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)與專業(yè)理論知識(shí)、分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力，促進(jìn)創(chuàng)新素質(zhì)提升。課程基礎(chǔ)：《隨機(jī)信號(hào)分析》、《信號(hào)與系統(tǒng)》后續(xù)課程：

《移動(dòng)通信》、《衛(wèi)星通信》、《計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)》5/812023/2/3本課程對(duì)畢業(yè)要求的支撐1.畢業(yè)要求2理解工程活動(dòng)中涉及的重要經(jīng)濟(jì)與管理因素2.畢業(yè)要求3理解信息論、模擬與數(shù)字通信原理、基本編碼理論、典型通信系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)3.畢業(yè)要求5了解信息與通信技術(shù)基本發(fā)展，關(guān)注與分析經(jīng)典創(chuàng)新案例6/812023/2/34.畢業(yè)要求7了解與通信技術(shù)相關(guān)的職業(yè)和行業(yè)方法、政策和法律、法規(guī)5.畢業(yè)要求9在基礎(chǔ)知識(shí)上具備擴(kuò)展學(xué)習(xí)的能力，具有技術(shù)知識(shí)與課程內(nèi)容的自學(xué)經(jīng)歷7/812023/2/3成績(jī)構(gòu)成：上課時(shí)間:1~14周考核方式:一頁(yè)紙開卷答疑時(shí)間：課前，課后，周三下午答疑地點(diǎn)：科B樓232

上課時(shí)間及考核方法平時(shí)20%＋實(shí)驗(yàn)10%＋期末70%

愛課程---中國(guó)大學(xué)慕課----通信原理（李曉峰）----完成每章的單元測(cè)驗(yàn)、每章的作業(yè)、每講的課堂討論題、最終的考試。共四部分點(diǎn)進(jìn)討論區(qū)后就可以發(fā)言。類似于論壇回帖8/812023/2/32.《通信原理教程》樊昌信等電子工業(yè)出版社3.《通信原理簡(jiǎn)明教程》南利平清華大學(xué)出版社4.《現(xiàn)代通信原理》曹志剛等清華大學(xué)出版社1.《通信原理》（合訂本）周炯槃等北京郵電大學(xué)出版社5.《數(shù)字與模擬通信系統(tǒng)》LeonW.Couch著電子工業(yè)出版社6.LeonW.CouchII.Digitalandanalogcommunicationsystems,6thed.北京：科學(xué)出版社影印參考書9/812023/2/37.

JohnG.Proakis,Masoud

Salehi.Communicationsystemsengineering,2nded.改編版，高等教育出版社8.SimonHaykin著.沈連豐等譯.通信系統(tǒng)（第4版）.北京：電子工業(yè)出版社10/812023/2/3

我命在我，不在天地。天助自助者。主動(dòng)還是被動(dòng)是成功與失敗的關(guān)鍵。梅花香自苦寒來(lái)。上好每堂課，課后讀教材，做好每次作業(yè)。愛課程---中國(guó)大學(xué)慕課----通信原理（李曉峰）學(xué)會(huì)讀書，讀專業(yè)書，讀文學(xué)作品（修身養(yǎng)性）。

從現(xiàn)在做起。11/812023/2/3第1章緒論12/812023/2/3本章講授通信的基本概念、術(shù)語(yǔ)和入門知識(shí)。使學(xué)生對(duì)通信的研究方向、應(yīng)用環(huán)境、基本模型及系統(tǒng)有一個(gè)初步的了解。主要學(xué)習(xí)內(nèi)容有：掌握：基本術(shù)語(yǔ)、模擬與數(shù)字消息、信息概念及其度量、信道模型與噪聲問(wèn)題。

理解：數(shù)字與模擬通信系統(tǒng)特點(diǎn)、框圖及基本指標(biāo)、無(wú)線電波傳播，山農(nóng)公式與信道容量。了解：典型通信系統(tǒng)、常見消息、常用信道、頻帶13/812023/2/31.1通信的基本概念1.2歷史回顧1.3信源與常見的消息1.4信道1.5頻帶與電波傳播1.6數(shù)字與模擬通信系統(tǒng)1.7通信網(wǎng)絡(luò)14/812023/2/31.1

通信的基本概念現(xiàn)代信息社會(huì)中，充分利用與交流信息——通信通信原理——闡述通信及其系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論、技術(shù)與分析方法。15/812023/2/3

1.幾個(gè)術(shù)語(yǔ)

通信(communication)通信就是溝通信息。信息(information)信息是我們感興趣的事物的狀態(tài)及狀態(tài)變化。

消息(message)

消息是信息的載體。

信號(hào)(signal)

信號(hào)是消息的載體。16/812023/2/32.通信系統(tǒng)（CommunicationSystems）TransmitterReceiverChannel信源：把消息轉(zhuǎn)換為原始電信號(hào)信宿:把原始電信號(hào)轉(zhuǎn)換為消息原始信息信號(hào)原始信息信號(hào)通信系統(tǒng)——發(fā)送器，信道與接收器。InformationsourceInformationsink終端：1）發(fā)信者——信源

2）收信者——信宿17/812023/2/3發(fā)送設(shè)備的基本功能是將信源和信道匹配起來(lái)，即將信源產(chǎn)生的信號(hào)變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào)。接收設(shè)備的基本功能是完成發(fā)送設(shè)備的反變換，它的任務(wù)是從帶有干擾的接收信號(hào)中正確恢復(fù)出相應(yīng)的原始信息信號(hào)來(lái)。信道是指?jìng)鬏斝盘?hào)的物理媒質(zhì)。有線和無(wú)線信道均有多種物理媒質(zhì)。18/812023/2/3要強(qiáng)調(diào)的是在通信中，信息是接收方所未知的，消息越感出乎意料，信息量就越大。通信系統(tǒng)中還存在噪聲，噪聲也是無(wú)法預(yù)知的，噪聲限制了通信的能力。噪聲源:發(fā)信者收信者發(fā)送器接收器信道噪聲源19/812023/2/3

信號(hào)波形的帶寬。信號(hào)波形的功率和能量。

信號(hào)波形的抗干擾能力如何？在發(fā)送端：產(chǎn)生該波形的代價(jià)如何？在接收端：檢測(cè)該波形的代價(jià)又如何？

信號(hào)波形(信息承載波形)的設(shè)計(jì)要考慮的因素：20/812023/2/3摩爾斯電報(bào)系統(tǒng)——最古老的電信系統(tǒng)，傳送文字消息。誕生于1837年，以不同長(zhǎng)度的聲音組合表示字符——電碼信號(hào)。電子系統(tǒng)——通過(guò)電信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的傳遞術(shù)語(yǔ)：“通信”與“電信”。（communication）（telecommunication）01100000110000011000021/812023/2/3基于信源和信宿的關(guān)系，分為兩種基本通信方式：廣播方式：信息同時(shí)送到多個(gè)收信者點(diǎn)—點(diǎn)方式：一個(gè)信源對(duì)一個(gè)收信者基于傳輸方向的特點(diǎn)：?jiǎn)喂は到y(tǒng)：只能沿一個(gè)固定方向傳輸信息。如，收音廣播、電視廣播、遙測(cè)、遙控、無(wú)線尋呼雙工系統(tǒng)：能夠同時(shí)沿兩個(gè)方向傳輸信息。如，電話通信。半雙工系統(tǒng)：任何時(shí)候只能沿一個(gè)方向傳輸信息，但可以切換傳輸方向。如，對(duì)講機(jī)通信。

通信系統(tǒng)分類22/812023/2/31.2

歷史回顧（自學(xué)）要求：了解到200多年來(lái)通信的發(fā)展歷程：電報(bào)與電話通信的重要作用收音、電視廣播、衛(wèi)星通信、移動(dòng)電話系統(tǒng)等重要的系統(tǒng)數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化過(guò)程信息論與通信理論的發(fā)展通信朝著數(shù)字化、寬帶化、網(wǎng)絡(luò)化、綜合化、移動(dòng)與個(gè)人化方向發(fā)展請(qǐng)大家自學(xué)該小節(jié)并查閱相關(guān)資料，關(guān)注與了解通信發(fā)展中的一些重要進(jìn)展及其背景，體會(huì)技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展過(guò)程23/812023/2/31.3消息與信源TransmitterReceiverChannel原始信息信號(hào)原始信息信號(hào)24/812023/2/31.3.1數(shù)字與模擬信源1.最基本的消息—文字與語(yǔ)音Digitalandanaloginformationsource25/812023/2/3(2)模擬信源:產(chǎn)生的消息的狀態(tài)（取值）是連續(xù)變化的、數(shù)目無(wú)限的。如：鍵盤。2.數(shù)字與模擬信源如：漢字集。(1)數(shù)字信源:產(chǎn)生的消息的狀態(tài)（取值）是離散的、數(shù)目是有限的。如：計(jì)算機(jī)的輸出如：語(yǔ)音源。26/812023/2/3消息符號(hào)（messagesymbol）：數(shù)字消息源的每一種狀態(tài)（取值）稱為一種消息符號(hào)消息符號(hào)集：數(shù)字消息源的所有狀態(tài)（取值）的集合一般：具有N種取值的數(shù)字信源數(shù)字消息源:消息符號(hào)、消息符號(hào)集、數(shù)字消息序列（數(shù)字信號(hào)）27/812023/2/3數(shù)字消息序列：其中xm

取中N個(gè)值之一。圖1.3.1數(shù)字消息信號(hào)示例28/812023/2/33.數(shù)字與模擬信源的基本指標(biāo)

符號(hào)速率：M元數(shù)字信源：指數(shù)字信源具有M種符號(hào)二元數(shù)字信源：具有2種符號(hào)，可以用1位二進(jìn)制編碼表示，稱為1bit.多元數(shù)字信源：如M元，可以用n位二進(jìn)制編碼表示

數(shù)字信源的基本指標(biāo):消息符號(hào)數(shù)字信源的元數(shù)：指數(shù)字信源包含的消息符號(hào)的數(shù)目一般，，n取滿足該不等式的最小值Symbolrate29/812023/2/3例：假設(shè)計(jì)算機(jī)的終端鍵盤上有110字符，每個(gè)字符用二進(jìn)制代碼組來(lái)表示。問(wèn)每個(gè)字符需要用幾位二進(jìn)制代碼?解:故需要7bits代碼來(lái)表示每個(gè)字符.英文字母：8bitASCII漢字：16bit，兩個(gè)字節(jié)摩爾斯碼：不等長(zhǎng)編碼30/812023/2/3習(xí)題1.1考慮手機(jī)短消息通信，以你自己或其他某人的經(jīng)驗(yàn)，試估計(jì)（1）按鍵速率；（2）假定每個(gè)中文字符轉(zhuǎn)換為2字節(jié)表示，短消息的二元符號(hào)速率是多少？解：（1）經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，按鍵速率為2.03

key/s

（2）短消息的二元符號(hào)速率為31/812023/2/3

模擬信源的基本指標(biāo):如：語(yǔ)音的音量電信號(hào)（赫茲，Hz）

模擬消息信號(hào)的頻譜大多在0赫茲附近-----基帶信號(hào)32/812023/2/3數(shù)字消息——用離散型隨機(jī)變量描述N元消息源:數(shù)字消息序列——隨機(jī)變量序列1.3.2隨機(jī)信號(hào)與確定信號(hào)隨機(jī)性——信息對(duì)于接收者必須是新的，即事先未知的且無(wú)法預(yù)知的。數(shù)字信號(hào)（波形）——隨機(jī)波形33/812023/2/3模擬消息——用連續(xù)型隨機(jī)變量描述模擬消息信號(hào)是隨機(jī)過(guò)程x(t)，概率密度函數(shù)fx(t)(x)通信系統(tǒng)中的確定信號(hào)：正弦波與矩形脈沖等，用于協(xié)助傳送消息信號(hào)通信系統(tǒng)中常常傳送：34/812023/2/31.3.3信息的度量消息攜帶的信息量的大小與消息出現(xiàn)的不確定程度有關(guān)。信息(information)是事物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及存在方式的不確定性的描述。

消息(message)

消息是信息的載體，是通信系統(tǒng)傳遞的具體內(nèi)容。35/812023/2/3單個(gè)消息的信息量

設(shè):離散信源X蘊(yùn)含的信息量為：消息攜帶的信息量的大小與消息出現(xiàn)的不確定程度有關(guān)。對(duì)于單條消息，其pi越小，則Ii越大；Ii大小與消息的內(nèi)容是否有實(shí)際意義無(wú)關(guān)36/812023/2/3以2為底時(shí)單位是“比特”（bit—binaryunit的縮寫）以e為底時(shí)單位是“奈特”（nat—natureunit的縮寫）以10為底時(shí)單位是“哈特”（Hart—Hartley的縮寫）注意：2.信源熵H(X)數(shù)字信源每個(gè)符號(hào)出現(xiàn)所帶來(lái)的平均信息量Entropy37/812023/2/3例1.1二元消息源X1、X2與X3的取值及概率為：

解：求它們的熵。38/812023/2/3例1.2數(shù)字信源X—4元等概，Y—2元等概，求它們的熵。

解：39/812023/2/33.信息速率（熵率）信源的信息速率為:其中:

H

為信源熵，

T

為發(fā)送一個(gè)消息符號(hào)的時(shí)間，Rs=1/T

為信源的符號(hào)速率，

R

為每秒內(nèi)發(fā)送的信息量從信息的角度看，熵與熵率是信源的基本指標(biāo)。40/812023/2/3例：計(jì)算信息速率。某電話鍵盤:0,1,…9,*,#，其中P[*]=P[#]=0.005，P[0]=P[1]=…=P[9]=0.099。如果按鍵速率為2keys/s,計(jì)算該信源的信息速率解:作業(yè)：41/812023/2/3（自學(xué)）要求：了解各種消息源的特點(diǎn)及基本指標(biāo)數(shù)據(jù)速率：約3bps42/812023/2/3模擬消息數(shù)字語(yǔ)音速率：64kbps43/812023/2/3模擬消息44/812023/2/3模擬消息45/812023/2/3數(shù)字消息46/812023/2/31.4

信道TransmitterReceiverChannel原始信息信號(hào)原始信息信號(hào)信道——介于發(fā)信者與收信者之間，供消息信號(hào)經(jīng)過(guò)的通道，是傳輸電、電磁波或光信號(hào)的物理媒質(zhì)。47/812023/2/3兩大類：（1）有線信道：雙絞線、電纜、波導(dǎo)與光纖；（2）無(wú)線信道：大氣、真空與海水等。48/812023/2/3線性系統(tǒng)H(f)其中:So:線性系統(tǒng)無(wú)失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件

幅頻響應(yīng)是平坦的

相頻響應(yīng)是頻率的線性函數(shù)

線性系統(tǒng)無(wú)失真?zhèn)鬏數(shù)臈l件49/812023/2/3系統(tǒng)群時(shí)延

無(wú)失真?zhèn)鬏斠螅海ǔ?shù)）x(t)的絕對(duì)帶寬050/812023/2/31.4.1信道的影響1.衰減及加性噪聲（以相加的形式混入的噪聲）。噪聲是隨機(jī)的，典型的為熱噪聲。外來(lái)干擾：1）自然界的干擾，如雷電等；2）人為干擾。衰減因子51/812023/2/3引入乘性噪聲2.信道的傳輸特性可能引起信號(hào)的畸變，使信號(hào)發(fā)生某種形式的失真。變參信道——參數(shù)特性是時(shí)變的，甚至是隨機(jī)變化的。信道的影響：信道衰減加性噪聲外來(lái)干擾信號(hào)畸變52/812023/2/31.4.2加性噪聲信道模型加性信道一般模型：加性高斯白噪聲信道（AWGN）——通常n(t)為熱噪聲，具有高斯白噪聲特性，功率譜密度值：，反映的是每Hz頻帶內(nèi)噪聲的平均功率。瓦/赫茲實(shí)際信道是復(fù)雜的，把信道簡(jiǎn)化為加性噪聲模型有利于簡(jiǎn)化通信系統(tǒng)的數(shù)學(xué)分析。AdditiveWhiteGaussianNoise信號(hào)功率與噪聲強(qiáng)度信道帶寬53/812023/2/3全通濾波器:帶通濾波器:低通濾波器:理想信道模型:理想的

線性時(shí)不變系統(tǒng)54/812023/2/3（自學(xué)）要求：了解各種信道的特點(diǎn)及基本指標(biāo)（帶寬）55/812023/2/356/812023/2/3光纖有以下的一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：頻帶寬，容量大：潛在帶寬可達(dá)Hz2.傳輸損耗低：無(wú)中繼傳輸幾百公里。3.光信號(hào)不受電磁干擾，抗噪聲好、保密性強(qiáng)。4.體積小、質(zhì)量輕、易于使用；材料豐富、價(jià)格低廉。長(zhǎng)途電話網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)中常用光纖作為其傳輸媒質(zhì)。

57/812023/2/358/812023/2/359/812023/2/360/812023/2/31.5

頻帶與電波傳播

61/812023/2/31.5.1頻帶的名稱頻帶——某個(gè)頻率范圍。

信號(hào)的頻帶（帶寬）——信號(hào)的絕大部分能量或功率集中的頻率范圍。信道的頻帶（帶寬）——信道能傳送信號(hào)的頻率范圍。62/812023/2/3海底通信等調(diào)幅廣播等短波廣播等頻帶的位置、常用名稱與典型的通信用途：

頻率與波長(zhǎng)關(guān)系：（要有效地輻射電磁能量，天線的物理尺寸必須大于電磁波波長(zhǎng)的1/10）63/812023/2/3頻帶的位置、常用名稱與典型的通信用途：

調(diào)頻廣播、電視廣播等微波通信、電視廣播、個(gè)人通信系統(tǒng)等光通信64/812023/2/3幾千赫茲以上的信號(hào)可以用于無(wú)線電通信，電波傳播模式主要由其頻率值決定。1.5.2無(wú)線電波的傳播地波模式天波模式視線傳播模式65/812023/2/3中頻、低頻、甚低頻3MHz以下地波模式——電波沿地表面彎曲傳播的方式。較低頻率電波的主要傳播方式，如，MF的調(diào)幅(AM）廣播。波長(zhǎng)幾百米至幾十千米噪聲：熱噪聲、雷電、外臺(tái)干擾66/812023/2/3天波模式——電波經(jīng)天空中的電離層反射而折回地面的傳播方式。HF（3~30MHz）電波主要以天波模式傳播。位于地面上方60~400km處D,E,F1,F2層波長(zhǎng)幾十米67/812023/2/3電離層——大氣層中環(huán)繞地球的離子層?；疽?guī)律：白天由于太陽(yáng)充足，D層濃度高，能大量吸收2MHz以下的電波；夜晚D層濃度低，電波可達(dá)F層，30MHz以下的電波反射回來(lái)。常見問(wèn)題是：1.多徑傳播，造成頻率選擇性衰落。2.電離層是時(shí)變的，因而短波信道也是時(shí)變的。加性噪聲：熱噪聲、雷電、外臺(tái)干擾68/812023/2/32.也可以用于地面的視距傳播1.30M以上的電磁波向上傳播時(shí)會(huì)穿過(guò)電離層而不被反射回來(lái)，可以用于衛(wèi)星通信和外太空通信視線傳播模式——電波像光波作直線傳播的方式，是VHF及更高的頻率（30MHz以上）電波的主要工作模式。可用于衛(wèi)星和外太空通信。波長(zhǎng)幾毫米至幾米加性噪聲：熱噪聲、宇宙噪聲（視距傳播）69/812023/2/3視距的計(jì)算：在地面應(yīng)用時(shí)，地球表面的彎曲限制了傳播的距離。微波中繼，接力式的傳信號(hào)。而且中繼站架得很高。衛(wèi)星中繼70/812023/2/31.5.3無(wú)線頻譜及其管理無(wú)線信道是人類共有的自由空間，開放給所有發(fā)送與接收用戶的共享資源。為了維護(hù)秩序，協(xié)調(diào)通信應(yīng)用，減少干擾，各個(gè)國(guó)家都建立了有關(guān)政府部門進(jìn)行管理。國(guó)際機(jī)構(gòu)為國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）負(fù)責(zé)，其前身是:國(guó)際電話與電報(bào)咨詢委員會(huì)（CCITT）和國(guó)際無(wú)線電咨詢委員會(huì)（CCIR）。請(qǐng)同學(xué)們自學(xué)該小節(jié)，弄明白通信行業(yè)的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、研究與開發(fā)中需要遵循的一些與通信技術(shù)相關(guān)的職業(yè)和行業(yè)方法、政策和法律、法規(guī)”（自學(xué)）71/812023/2/3FrequencyDivisionMultiplexing管理無(wú)線頻帶的基本方法1.5.4頻分復(fù)用（FDM）頻分復(fù)用——

多個(gè)信號(hào)錯(cuò)開頻率位置共用頻帶的方法FDM這種思想也大量用在有線信道內(nèi)。從FDM可見，帶寬是信道本質(zhì)上的資源。72/812023/2/31.6數(shù)字與模擬

通信系統(tǒng)

模擬通信系統(tǒng)——信道中傳輸模擬波形的通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)——信道中傳輸數(shù)字波形的通信系統(tǒng)。73/812023/2/3(補(bǔ)充)

數(shù)字波形與模擬波形（傳輸波形）

對(duì)于數(shù)字信源數(shù)字波形：信號(hào)的傳信息的參量只取有限個(gè)值。例1：二進(jìn)制波形（二電平波形）碼元寬度數(shù)字基帶信號(hào)頻譜在零頻附近Ts：Timeslot74/812023/2/3例2：M進(jìn)制波形（M電平波形）碼元寬度Ts：Timeslot門限75/812023/2/3

對(duì)于模擬信源模擬波形：信號(hào)的傳信息的參量的取值是連續(xù)變化的模擬波形在模擬通信系統(tǒng)中傳輸。模擬波形經(jīng)過(guò)A/D變換變成數(shù)字波形，也可以在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸。76/812023/2/31.6.1模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)——信道中傳輸模擬波形的通信系統(tǒng)。信源調(diào)制器發(fā)射機(jī)信道接收機(jī)解調(diào)器信宿噪聲發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備系統(tǒng)的核心：調(diào)制與解調(diào)單元?；鶐盘?hào)基帶信號(hào)分為模擬基帶傳輸和模擬頻帶傳輸77/812023/2/3調(diào)制：基帶信號(hào)頻帶信號(hào)modulation是調(diào)制的逆過(guò)程。解調(diào)：頻帶信號(hào)基帶信號(hào)demodulation

調(diào)制解調(diào)器（modem）模擬通信系統(tǒng)的核心單元：調(diào)制與解調(diào)78/812023/2/3借助于正弦波攜帶信息---載波R(t)

或θ(t)（或兩者同時(shí)）隨信息m(t)變化。依據(jù)變化方式的不同，調(diào)制有各種制式，相應(yīng)的帶寬與抗噪聲能力也不同。79/812023/2/31.6.2數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)——信道中傳輸數(shù)字波形的通信系統(tǒng)。一個(gè)較為完善的現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)：

基本的——白色實(shí)線框；可選的——灰色虛線框。80/812023/2/3發(fā)送端接收端收發(fā)兩端結(jié)構(gòu)基本對(duì)稱，相應(yīng)的單元彼此互逆。81/812023/2/3基本的數(shù)字通信系統(tǒng)模型：數(shù)字通信系統(tǒng)分為基帶傳輸系統(tǒng)與頻帶傳輸系統(tǒng)兩大類。格式化脈沖基帶調(diào)制頻帶調(diào)制發(fā)射機(jī)信道接收機(jī)頻帶解調(diào)格式化信源信宿脈沖基帶檢測(cè)噪聲基帶信號(hào)基帶信號(hào)發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備同步脈沖成型網(wǎng)絡(luò)82/812023/2/3發(fā)格式化：把來(lái)自信源的消息信號(hào)整理為二進(jìn)制序列。收格式化：把收到的二進(jìn)制序列還原為原始消息信號(hào)。

格式化：對(duì)于模擬信源，格式化還包括A/D和D/A變換。

脈沖基帶調(diào)制和基帶檢測(cè)脈沖基帶調(diào)制:

把二進(jìn)制序列變換成二元或多元傳輸波形脈沖基帶檢測(cè):把二元或多元傳輸波形還原為二進(jìn)制序列。通過(guò)對(duì)基帶波形進(jìn)行抽樣和判決實(shí)現(xiàn)。

同步單元為整個(gè)數(shù)字傳輸系統(tǒng)提供各種定時(shí)時(shí)鐘，使各個(gè)單元能夠正確、有序地工作。83/812023/2/3信源編碼單元：對(duì)數(shù)字序列實(shí)現(xiàn)壓縮編碼，以降低消息中的冗余度，提高傳輸效率。加密單元：提供保密性，防止非授權(quán)用戶獲取信息或注入錯(cuò)誤信息。信道編碼單元：為了改善傳輸?shù)目煽啃裕ㄐ诺兰m錯(cuò)編碼）復(fù)用單元：把用戶的多種消息信號(hào)合并在一起傳輸。頻譜擴(kuò)展單元：展寬傳輸信號(hào)的頻譜，提高其抗干擾能力與保密性，同時(shí)，（擴(kuò)頻）擴(kuò)頻技術(shù)還是一種常用的多址接入技術(shù)。多址接入單元：使多個(gè)用戶可以從不同的地址進(jìn)入同一信道，共享通信資源。83/52發(fā)送端信號(hào)處理84/812023/2/3發(fā)送端接收端

收端的多址接入單元、頻譜解擴(kuò)單元、解復(fù)用單元、信道譯碼單元、解密單元、信源譯碼單元的功能分別是發(fā)端對(duì)應(yīng)單元的逆功能。信號(hào)處理信號(hào)處理85/812023/2/3數(shù)字通信系統(tǒng)(相比模擬系統(tǒng))突出的優(yōu)點(diǎn)：（1）信號(hào)狀態(tài)有限，抗干擾能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)低誤碼率。中繼再生可以避免噪聲積累，利于長(zhǎng)距離傳輸；（2）由信道糾錯(cuò)編碼技術(shù)可進(jìn)一步降低誤碼率；（3）易于進(jìn)行加密處理；（4）易于進(jìn)行壓縮，以減少冗余度，提高傳輸效率。（5）易于不同種類的信源數(shù)據(jù)，共用數(shù)字通信系統(tǒng)；

易于集成，使設(shè)備微型化，成本低。（6）便于計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)通信；缺點(diǎn)：（1）通常需要更多的帶寬；（2）復(fù)雜的同步系統(tǒng)。天生抗噪性、潛在標(biāo)準(zhǔn)性、便利的實(shí)現(xiàn)性86/812023/2/3characteristicsmeasure1.6.3通信系統(tǒng)的基本性能指標(biāo)通信系統(tǒng)的基本性能指標(biāo)：有效性——給定的時(shí)間內(nèi)能傳輸?shù)男畔?nèi)容的多少；可靠性——接收到的信息的準(zhǔn)確程度。87/812023/2/3

數(shù)字通信系統(tǒng)比特率:Rb

每秒傳輸?shù)腷it（0、1代碼）數(shù)單位:bits/sb/sbps1.數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性：頻帶利用率：平均每赫茲所能提供的傳輸速率（bps/Hz）。B:數(shù)字波形的帶寬Rb:數(shù)字波形的bit率88/812023/2/32.數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性