[信息与通信]1第一章 通信绪论.ppt

第1章 绪论 主要内容： 通信系统的基本概念及模型。 信息及其度量。 信道及信道容量 通信系统的主要技术指标。 重点： 通信系统模型。 信息及度量。 1.1 通信系统的基本概念 1.1.1 通信的概念 通信是信息传输或交换的过程。这个过程可以是单向的，比如广播、电视通信；这个过程也可以是双向的，如电话通信，对讲机通信等。通信是指借助现代电子通信设备实现的通信，即通常所说的电通信或电信。 通信的目的是传输或交换消息中包含的信息。消息也称原始消息，如语言、文字、图片等。信息是消息中对接收者有意义的部分。在电通信系统中，消息必须转化为电信号才能实现传输。所以，信号是消息的载体。这里所说的电信号包含两种类型：一种是在电路中传输的电压或电流信号，另一种是在自由空间传播的电磁波信号。 1.1 通信系统的基本概念 1.1.2 通信系统的模型 通信系统是指完成通信这一过程的全部设备、软件和传输媒介的总称。需要指出的是：通信软件在现代通信系统中的地位越来越重要，甚至可以替代传统通信系统中的硬件电路，使通信系统的功能变得更强大，支撑的业务更多，可靠性更高，设备体积更小巧。因此，在定义通信系统的概念时，应加入通信软件这一关键内容。图1-1所示为通信系统的基本模型。 图1-1中，信源的作用是产生或形成消息。消息有许多种类型，如语言、文字、图像、数据等。从时间上看，消息有连续消息和离散消息两种，前者如语言，活动图像等；后者如电报，数据等。 1.1 通信系统的基本概念 发送设备的作用是将消息变换为适合在信道中传送的信号。变换的方式很多，有时可以将信号直接在信道中传送，有时需将信号的频谱进行搬移，有时需进行A/D转换等。通常将信号分为两类：当信号的波形和取值均为时间的连续函数时，称为模拟信号；当信号的波形和取值均为时间的离散函数时，则称为数字信号。 信道是信号从发送设备传输接收设备的媒介或通道，其传输性能直接影响到通信的质量。信道种类繁多，如常见的有电话线、电缆、同轴电缆、光纤、自由空间等，概括起来有两类：有线信道和无线信道。 1.1 通信系统的基本概念 噪声或干扰存在于通信系统的各处，并引起传输信号的失真，影响通信的质量。在图1-1中为方便起见将噪声源集中表示在一个方框里。 接收设备与发送设备的作用相反，用来将信号转换为消息。信宿是消息传输的对象，信源进行通信的目的就在于将消息传输到信宿，信源和信宿既可以是人也可以是设备。因此，有时它们也分别被称为发终端和收终端。 图1-1是通信系统的基本模型，能反映各种通信系统的共性。有时根据通信系统研究对象或关心问题的不同，会出现一些更具体的通信系统的模型。比较常见的有模拟通信系统模型和数字通信系统模型两种。 1.1 通信系统的基本概念 模拟通信系统模型如图1-2所示。由于调制在模拟通信系统中起关键作用，其他如放大、滤波等过程都可认为是线性的而把它们合并到信道中。因此，发送设备和接收设备简化为调制器和解调器。调制的目的在于变换信号，使信号适合信道的传输特性或简化传送设备。 数字通信系统模型如图1-3所示。 信源编码的目的是对信源产生的信号进行数字压缩编码及加密。如果信源产生的消息是模拟的，则首先要对其进行模拟/数字转换，如果消息本身就是离散的，则直接进行编码。信道编码也称检纠错编码， 1.1 通信系统的基本概念 其编码方式是通过在信息码元中插入若干特定规律的监督码，在接收端就可以发现或纠正在传输中出现的误码，从而提高通信系统的可靠性。数字调制在本质上和模拟调制是相同的，都是把要传输的信号（调制信号）叠加到适合信道传输的高频载波上去，只是在数字通信系统中调制信号是数字信号而已。在接收端经过数字解调、信道解码和信源解码后可正确地恢复消息，在此过程中同步起到至关重要的作用。由于同步存在于数字信号接收的诸多环节中，因此图1-3种用一个方框集中来表示。 图1-3所示的数字通信系统也称数字频带传输系统，如果经过信道编码的数字信号不经数字调制就直接经信道传输到接收端， 1.1 通信系统的基本概念 则称该系统为数字基带传输系统。相应地，数字基带传输系统在接收端也没有数字解调环节。 1.1.3通信系统的分类 通信系统没有固定的分类方法，通信系统可从不同的角度对其进行分类。例如，早期的移动电话通信系统，既可称之为模拟通信系统，又可称之为无线通信系统，还可称之为移动通信系统。 通常通信系统可从以下角度进行分类。 1．按传输信号的性质分 （1）模拟通信系统:在用户线上传输模拟信号的通信方式称为“模拟通信”；如图1-2。 （2）数字通信系统:用数字信号作为载体来传输信息，或者用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式 ；如图1-3。 1.1 通信系统的基本概念 2．按传输媒质的不同分 （1）有线通信系统：借助线缆线路传送信