第1章緒論-通信的基本概念及系統(tǒng)模型

1通信原理第1章緒論——通信的基本概念&通信系統(tǒng)模型2基礎(chǔ)課程《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》《信號(hào)與系統(tǒng)》《數(shù)字電子技術(shù)》《數(shù)字信號(hào)處理》《信息論與編碼》《高頻電子線路》3為什么要學(xué)習(xí)《通信原理》？4通信系統(tǒng)（設(shè)備）開發(fā)的一般步驟：通過選片：DSP、FPGA或嵌入式系統(tǒng)芯片進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，繼而進(jìn)行軟件開發(fā)通過數(shù)學(xué)建模，設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)，通過數(shù)學(xué)分析得到通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)通過數(shù)學(xué)軟件工具M(jìn)atlab等來對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真，驗(yàn)證其正確性5學(xué)習(xí)《通信原理》的目的：

解決通信系統(tǒng)開發(fā)的前兩步。對(duì)現(xiàn)存的各種通信系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，通過數(shù)學(xué)分析得出各系統(tǒng)的性能指標(biāo)，總結(jié)出這些系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，并對(duì)缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)。要求能夠通過Matlab對(duì)通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真，給出相關(guān)的仿真圖。6常用通信術(shù)語；模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的區(qū)別；基帶信號(hào)與已調(diào)信號(hào)的區(qū)別；通信系統(tǒng)的組成、分類及通信方式；數(shù)字通信系統(tǒng)的主要特點(diǎn)；本節(jié)知識(shí)要點(diǎn)：71.1常用術(shù)語（1）通信利用電（或光）信號(hào)將消息中所包含的信息從信源傳送到一個(gè)或多個(gè)目的地。（2）消息信息的物理表現(xiàn)形式，如文字、符號(hào)、數(shù)據(jù)、話音和活動(dòng)圖片等。（3）信息消息的內(nèi)涵，即消息中所包含的受信者原來不知而待知的有效內(nèi)容。（4）信號(hào)消息的電的表現(xiàn)形式，即與消息相對(duì)應(yīng)的電量或光量。在電通信中，消息的傳遞是通過它的物質(zhì)載體——電信號(hào)來實(shí)現(xiàn)的。消息攜載在電信號(hào)的某一參量上（如連續(xù)波的幅度、頻率、相位；脈沖波的幅度、寬度和位置）。8通信系統(tǒng)的定義：傳遞信息所需的一切技術(shù)設(shè)備的總和。1.2.1通信系統(tǒng)的一般模型1.2.2模擬通信系統(tǒng)模型1.2.3數(shù)字通信系統(tǒng)模型1.2通信系統(tǒng)的模型？91.2.1通信系統(tǒng)的一般模型信息源發(fā)送設(shè)備信道噪聲源接收設(shè)備受信者信息源（信源）：把各種消息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)（基帶信號(hào)），即完成非電量——電量的轉(zhuǎn)換。例：電話聽筒、麥克風(fēng)等屬于模擬信源，送出的是模擬信號(hào)。電傳機(jī)、計(jì)算機(jī)等屬于數(shù)字信源，送出的是數(shù)字信號(hào)。發(fā)送設(shè)備：將信源和信道匹配起來，其目的是把信源產(chǎn)生的消息信號(hào)變換成適合于在信道中傳輸?shù)男盘?hào)。變換方法有很多種，如調(diào)制、放大、濾波、編碼等。發(fā)送端101.2.1通信系統(tǒng)的一般模型信息源發(fā)送設(shè)備信道噪聲源接收設(shè)備受信者信道：將來自發(fā)送設(shè)備的信號(hào)傳送到接收端的物理媒質(zhì)。分為有線和無線兩大類。信道既給信號(hào)以通路，也會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生損耗和干擾。噪聲源：集中表示分布于通信系統(tǒng)中各處的噪聲。接收設(shè)備：從受到減損的接收信號(hào)中正確恢復(fù)出原始電信號(hào)。受信者（信宿）：把原始電信號(hào)還原成相應(yīng)的消息，如揚(yáng)聲器等。接收端111.2.2模擬通信系統(tǒng)模型

1.2.2.1模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的區(qū)別（1）區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)：按照信號(hào)參量的取值方式不同。

若代表消息的信號(hào)參量取值連續(xù)（不可數(shù)、無窮多），例如麥克風(fēng)輸出電壓，則為模擬信號(hào)；若代表消息的信號(hào)參量取值離散（可數(shù)的、有限個(gè)），例如電報(bào)信號(hào)、計(jì)算機(jī)輸入輸出信號(hào)，則為數(shù)字信號(hào)；121.2.2.1模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的區(qū)別例：(a)話音信號(hào)tm(t)0-3T-2T-TT2T3Ttm(t)0-3T-2T-TT2T3T(b)抽樣信號(hào)模擬信號(hào)1.2.2模擬通信系統(tǒng)模型

131.2.2.1模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的區(qū)別例：2FSK信號(hào)數(shù)字信號(hào)1.2.2模擬通信系統(tǒng)模型

141.2.2.1模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的區(qū)別結(jié)論：

區(qū)別模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的關(guān)鍵，是看攜載消息的信號(hào)參量（如幅值、頻率、相位）的取值是連續(xù)的還是離散的，而不是看時(shí)間。1.2.2模擬通信系統(tǒng)模型

151.2.2.2系統(tǒng)模型

利用模擬信號(hào)來傳遞信息的通信系統(tǒng)兩種重要變換：模擬消息原始電信號(hào)（基帶信號(hào)）基帶信號(hào)已調(diào)信號(hào)（帶通信號(hào)）1.2.2模擬通信系統(tǒng)模型

16信息源基帶信號(hào)、載波信號(hào)和已調(diào)信號(hào)

基帶信號(hào)：來自信源的消息信號(hào),即原始電信號(hào)（也稱調(diào)制信號(hào)）。它可以是模擬的也可以是數(shù)字的?；鶐У暮x是指信號(hào)的頻譜從零頻附近開始，如話音信號(hào)的頻率范圍是300Hz~3400Hz，圖像信號(hào)的頻率范圍是0~6MHz。載波信號(hào)：指未受調(diào)制的高頻振蕩信號(hào)。已調(diào)信號(hào)：參量受到調(diào)制后的已調(diào)載波信號(hào)。已調(diào)信號(hào)具有三個(gè)基本特征：（1）攜帶有信息；（2）適合在信道中傳送；（3）信號(hào)的頻譜具有帶通形式，且中心頻率遠(yuǎn)離零頻，因而又稱頻帶信號(hào)（帶通信號(hào)）1.2.2模擬通信系統(tǒng)模型

171.2.3.1系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號(hào)來傳遞信息的通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)模型1.2.3數(shù)字通信系統(tǒng)模型

18信源編碼與譯碼目的:（1）完成模/數(shù)轉(zhuǎn)換（2）將數(shù)字信號(hào)進(jìn)行壓縮處理，提高信息傳輸?shù)挠行裕p少碼元數(shù)目或降低碼元速率）加密與解密目的：保證所傳信息的安全（密鑰）信道編碼與譯碼目的：增強(qiáng)抗干擾能力（加入監(jiān)督碼元）數(shù)字調(diào)制與解調(diào)目的：形成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘?hào)同步目的：使收發(fā)兩端的信號(hào)在時(shí)間上保持步調(diào)一致數(shù)字通信系統(tǒng)模型1.2.3數(shù)字通信系統(tǒng)模型

191.2.3.2數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)：與模擬通信相比，數(shù)字通信具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：（1）抗干擾能力強(qiáng)，且噪聲不累積（利用中繼技術(shù)）；（2）傳輸差錯(cuò)可控（利用信道編碼技術(shù)）；（3）便于進(jìn)行信號(hào)加工、處理、變換和存儲(chǔ)，從而可以將來自不同信源的信號(hào)綜合到一起傳輸；（4）易于集成，使通信設(shè)備小型化；（5）易于加密處理，且保密性好。1.2.3數(shù)字通信系統(tǒng)模型

20數(shù)字通信的缺點(diǎn)：（1）占用較大的傳輸帶寬；（2）對(duì)同步要求高，因而系統(tǒng)設(shè)備較復(fù)雜。1.2.3數(shù)字通信系統(tǒng)模型

211.3.1通信系統(tǒng)的分類按通信業(yè)務(wù)分類按信號(hào)特征分類按傳輸媒介分類按工作波段分類按信號(hào)復(fù)用方式分類按調(diào)制方式分類電報(bào)通信、電話通信、數(shù)據(jù)通信、圖像通信……模擬通信、數(shù)字通信有線通信、無線通信長(zhǎng)波通信、中波通信、短波通信……FDMATDMACDMA基帶傳輸、帶通（調(diào)制）傳輸221.3.2通信方式按消息傳遞的方向時(shí)間關(guān)系分類按數(shù)據(jù)代碼排列的時(shí)序分類按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類按同步方式分類單工通信半雙工通信全雙工通信并行通信串行通信點(diǎn)到點(diǎn)通信（專線通信）點(diǎn)到多點(diǎn)通信多點(diǎn)之間通信（網(wǎng)通信）同步通信異步通信通信雙方或者多方之間的工作方式231.3.2通信方式單工通信：消息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞桨腚p工通信：通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時(shí)收發(fā)的工作方式全雙工通信：通信雙方可同時(shí)進(jìn)行收發(fā)消息的工作方式241.3.2通信方式并行傳輸：將代表信息的數(shù)字信號(hào)碼元序列以成組