通信原理讲义.doc

通信原理
电子讲义

第一章绪论

知识结构
通信系统的组成
通信系统的分类及通信方式
信息及其量度
通信系统的主要性能指标教学目的了解通信系统的基本概念、模型以及性能指标；
掌握信息及其度量、有效性和可靠性这两个性能指标的计算。教学重点数字通信系统的组成及各部分作用
信息量、信息熵、码元速率、信息速率、误码率的计算教学难点信源编码与信道编码的区分及关系
信息熵的概念教学方法及课时-多媒体授课（4学时）（分2个单元）备注
单元一（2学时）
§1.1引言
本节知识要点：通信的定义通信的目的消息的载体
广义的“通信”的概念：通信是指由一地向另一地进行消息的有效传递。
通信的目的：传递消息。
消息的形式：消息具有不同的形式，例如：语言、文字、数据、图像、符号等等。
消息的载体：信号（如电压电流信号、光信号、电磁场信号等等）。
狭义的“通信”的概念：利用电子等技术手段，借助电信号（含光信号）实现从一地向另一地进行消息的有效传递称为通信。

§1.2通信系统的组成及其模型
本节知识要点：
通信系统的一般模型模拟通信系统数字通信系统数字通信的优点
§1.2.1通信系统的一般模型
实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质的总和称为通信系统。以基本的点对点通信为例，通信系统的组成（通常也称为一般模型）如图1-1所示。

图1-1点对点通信系统的一般模型
图中，信源（信息源，也称发终端）的作用是把待传输的消息转换成原始电信号。信源输出的信号称为基带信号。
所谓基带信号是指没有经过调制（进行频谱搬移和变换）的原始电信号，其特点是信号频谱从零频附近开始，具有低通形式。根据原始电信号的特征，基带信号可分为数字基带信号和模拟基带信号，相应地，信源也分为数字信源和模拟信源。
发送设备的基本功能是将信源和信道匹配起来，即将信源产生的原始电信号（基带信号）变换成适合在信道中传输的信号。变换方式是多种多样的，在需要频谱搬移的场合，调制是最常见的变换方式；对传输数字信号来说，发送设备又常常包含信源编码和信道编码等。
信道是指信号传输的通道，可以是有线的，也可以是无线的，甚至还可以包含某些设备。图中的噪声源，是信道中的所有噪声以及分散在通信系统中其它各处噪声的集合。
在接收端，接收设备的功能与发送设备相反，即进行解调、译码、解码等。它的任务是从带有干扰的接收信号中恢复出相应的原始电信号来。
信宿（也称受信者或收终端）是将复原的原始电信号转换成相应的消息，如xx机将对方传来的电信号还原成了声音。
图1-1给出的是通信系统的一般模型，按照信道中所传信号的形式不同，可进一步具体化为模拟通信系统和数字通信系统。
§1.2.2模拟通信系统的模型
我们把信道中传输模拟信号的系统称为模拟通信系统。
它主要包含两种重要变换：一是把连续消息变换成电信号（发端信息源完成）和把电信号恢复成最初的连续消息（收端信宿完成）。由信源输出的电信号（基带信号）由于它具有频率较低的频谱分量，一般不能直接作为传输信号而送到信道中去。
因此，模拟通信系统里常有第二种变换，即将基带信号转换成其适合信道传输的信号，这一变换由调制器完成。
在收端同样需经相反的变换，它由解调器完成。经过调制后的信号通常称为已调信号。
已调信号有三个基本特性：一是携带有消息，二是适合在信道中传输，三是频谱具有带通形式，且中心频率远离零频。因而已调信号又常称为频带信号。

必须指出，从消息的发送到消息的恢复，事实上并非仅有以上两种变换，通常在一个通信系统里可能还有滤波、放大、天线发射与接收、控制等过程。对信号传输而言，由于上面两种变换对信号形式的变化起着决定性作用，它们是通信过程中的重要方面。而其它过程对信号变化来说，没有发生质的作用，只不过是对信号进行了放大和改善信号特性等，因此，这些过程我们认为都是理想的，而不去讨论它。
§1.2.3数字通信系统的模型
信道中传输数字信号的系统，称为数字通信系统。数字通信系统可进一步细分为数字频带传输通信系统、数字基带传输通信系统、模拟信号数字化传输通信系统。
数字频带传输通信系统
数字通信的基本特征是，它的消息或信号具有“离散”或“数字”的特性。点对点的数字通信系统模型一般可用图1-3所示。

数字基带传输通信系统
与频带传输系统相对应，我们把没有调制器/解调器的数字通信系统称为数字基带传输通信系统，如图1-4所示。

图中基带信号形成器可能包括编码器、加密器以及波形变换等，接收滤波器亦可能包括译码器、解密器等。
模拟信号数字化传输通信系统
上面论述的数字通信系统中，信源输出的信号均为数字基带信号，实际上，在日常生活中大部分信号（如语音信号）为连续变化的模拟信号。那么要实现模拟信号在数字系统中的传输，则必须在发端将模拟信号数字化，即进行A/D转