通 信 原 理 教 程,主讲人:,第1章 绪论,11 通信的基本概念 通信：由一地向另一地传递消息。 消息形式：符号、文字、语音、音乐、数据、图片、活动图像等。 通信方法：电通信和光通信等。 电通信：利用电磁波携带消息进行传输。 特点：迅速、准确、可靠，几乎不受时间、空间、地点、距离的限制。 应用：广泛。 光通信：利用光波携带消息进行传输。光也是电磁波，也属于电通信一类。 消息：通信中传输的具体对象，例如，电话中的语音，电视中的活动图像，电报中的电文，遥测系统中的数据等。 消息类型：连续（模拟）消息和离散消息。,第1章 绪论,连续消息：语音、视频、活动图像等； 离散消息：书信、电报、数据等。 “连续”或“离散”是对时间而言的。 信号：消息的载荷者，与消息一一对应。 连续信号（模拟信号）：信号为时间的连续函数。 离散信号：当信号参量（如电信号的幅度、频率、相位等）的改变，在时间上是离散的。 数字信号：信号参量的变化，不仅在时间上离散，取值也离散，并且有限。,第1章 绪论,12 通信系统模型 通信系统：完成通信过程的全部设备和传输介质。信源：产生消息。离散信源产生离散消息；连续信源产生连续消息。 发送设备：将消息转换为适合信道传输的信号。 信道：信号传输的通道。 噪声源：噪声散布在系统各点，为了分析方便，图中将噪声源集中表示。 接收设备：完成解调、解码等任务，将信号转换为消息。 信宿 ：消息传输的对象。 信源和信宿可以是人，也可以是设备，统称为发终端和收终端。,13 模拟通信系统模型 模拟通信系统：传输模拟信号的通信系统。发送设备简化为调制器，接收设备简化为解调器。调制在通信系统中主要用来变换信号。 基带信号（低通信号）：由消息变换过来的原始信号。 特点：其频谱由零频附近开始延伸到某个通常小于几兆赫的有限值。 基带传输：基带信号直接传输。 调制和解调对信号变换起着决定性的作用，它们是保证通信质量的关键。其它处理过程都可以看作是理想的，可将它们合并到信道中去。,第1章 绪论,14 数字通信系统模型 数字通信系统：传输数字信号的通信系统。编码：为了某种目的而对数字信号进行的变换。 信源编码：用来提高传输有效性而对信号采取的处理功能。数字加密在此归并到了信源编码中。 信道编码：提高传输可靠性的纠错编码。 编码器：进行编码的设备。 译码：将接收的编码信号恢复成编码前的信号。 同步: 在数字通信系统中是不可缺少的。它的位置往往不固定。,第1章 绪论,第1章 绪论,15 通信系统的分类 1.按照业务类型 分为语音通信和非语音通信。电话通信是语音通信最典型的例子；互联网是非语音通信的典型代表。 2.按照传输方式 分为基带传输系统和频带传输系统。基带传输系统用于传输基带信号，如市话系统、计算机局域网等。已调信号是一种频带信号，频带传输系统用于传输调制以后的信号，如广播系统、卫星通信系统等。 3.按照信号类型 分为模拟通信系统和数字通信系统。模拟通信系统用于传输模拟信号，如无线电广播系统。数字通信系统用于传输数字信号，如计算机网络等。,第1章 绪论,4.按照信道类型 信道分为有线信道和无线信道，因此，通信系统可分为有线通信系统和无线通信系统。电话网、有线电视网等是有线通信系统。电视广播系统、卫星通信系统等是无线通信系统。 从其他角度来分类： 若按照复用方式，可分为频分复用通信系统、时分复用通信系统、波分复用通信系统、码分复用通信系统等。 若按照多址方式，可分为频分多址通信系统、时分多址通信系统、码分多址通信系统等。,第1章 绪论,16 传输方式 串行和并行传输；单工、半双工和全双工传输；同步和异步传输。 1. 串行传输和并行传输 （1）串行传输 数据一位接一位地在一条信道上传输。收发双方要保持位同步和字符同步。 收发双方只需要一条传输通道。实现容易，是一种常用传输方式。 （2）并行传输 一个字符的所 有比特同时传 送，每一位单 独使用一条通 道。,第1章 绪论,2.异步传输和同步传输 (1) 异步传输 也称为起止式传输，每次只传 送一个字符，用起始位和停止 位来指示被传输字符的开始和 结束。(2) 同步传输 以一个数据块为传输单位。,第1章 绪论,3 单工、半双工与全双工传输 按照信号传输方向和时间的关 系分为： （1）单工传输 信号只能在一个方向传输。 （2）半双工传输 信号可以在两个方向上传输， 但不能同时传输，必须是交 替进行。一个时间只能允许 向一个方向传送。 （3）全双工传输 信号可以同时在两个方向上传输。信道是一种双向信道。,第1章 绪论,1.7 通信系统的主要性能指标 通信系统的性能指标是衡量通信系统质量好坏的一个标准。 涉及系统的有效性、可靠性、适应性、标准性、经济性以及维护使用等。 对消息的传输，有效性和可靠性是最主要的。 有效性是指 “速度”问题，要求高效率地传输消息。讨论如何以最合理、最经济的方法来传输最大数量的消息。 可靠性是指质量问题，要求可靠地传输消息。 二者相互矛盾。 模拟通信系统和数字通信系统对于这两个指标要求的具体内容有所不同。 1.模拟通信系统 （1)有效性 可用传输带宽来衡量，同样的消息，占用的传输带宽越窄，其有效性就越好。多路复用技术可以用来提高系统传输的有效性。,第1章 绪论,(2)可靠性 通常用系统的输出信噪比来衡量。接收端恢复出的信号与发送端的调制信号是有差别的，这种差别受两个方面影响： （a）信号传输时叠加上了噪声，使信号产生了失真，称为加性干扰。 （b）信道传输特性不理想使信号产生了畸变，称为乘性干扰。 第一种干扰，无论信号有无，它始终是存在的。 第二种干扰，只有信号存在时才存在。 乘性干扰可通过采取某些措施校正，加性干扰不可克服，主要讨论加性干扰的影响。 加性干扰造成的影响通常用系统的输出信噪比来衡量，输出信噪比越高，通信质量就越好。输出信噪比除与信号功率和噪声功率大小有关外，还与调制方式有关，改变调制方式，可以改善系统的性能。,第1章 绪论,2.数字通信系统 有效性和可靠性是用数字信号的传输速率和差错率来分别度量。 （1）有效性 可用传输速率来衡量。传输速率有码元速率和比特速率之分。 （a）码元速率 又称传码率，是指每秒钟传送的码元数目，而不管码元是何进制，单位为“波特”(Band)，通常用符号“B”表示。码元速率T为码元周期。 （b）比特速率 也称信息速率，是指每秒钟传送的信息量（比特数），单位：（b/s）。,第1章 绪论,二进制：每个码元含有1bit的信息，Rb和RB 在数值上相等。多进制：Rb和RB不相等。信息速率和码元速率的关系：M-码元状态数，T- M进制码元周期。 例：四进制码元速率为1200B，其信息速率为2400b/s。 注意：在进行差错控制编码传输时，计算信息速率不应包括校验位。 （2）可靠性 用差错率来衡量，是衡量系统正常工作时，消息传输可靠程度的重要性能指标。 表示方法：误码率和误比特率。,第1章 绪论,（a）误码率 错误接收码元数在传输码元总数中所占的比例。更确切地说，是指码元在传输中被错误接收的概率。（b）误比特率 错误接收的比特数在传输总比特数中所占的比例。或者确切地说，是指传输每比特信息被错误接收的概率。,