1、第一讲 概述,信息的传递和交换的过程称为通信。,1.1.1 通信及通信系统的组成,图1-1 通信系统模型,1.1 数字通信系统的基本概念,通信系统模型中各部分的功能为：(1)信源信源是指发出信息的信息源。(2) 变换器变换器的功能是把信源发出的信息变换成适合于在信道上传输的信号。,图 1 - 1 概括地描述了一个通信系统的组成，它反映了通信系统的共性，因此称之为通信系统的一般模型。,(3)信道,信道是信号的传输通道。如果按范围分，信道可以分为狭义信道和广义信道。狭义信道是指纯的传输媒介；广义信道则是传输媒介加上两边相应的通信设备或变换设备。,如果按传输媒介的类型分，信道可以分为有线信道和无线信
2、道。有线信道主要包括双绞线、对称电缆、同轴电缆、光纤等；无线信道是指传输电磁信号的自由空间，如微波、卫星等信道。,电梯用综合电缆,75射频同轴电缆,室外非金属光缆布线,金属光缆,(4)反变换器,反变换器是变换器的逆变换。反变换器的功能就是把从信道上接收的信号变换成信息接收者可以接收的信息。,(5)信宿,信宿是指信息传送的终点，也就是信息接收者。(6)噪声源模型中的噪声源是以集中形式表示的，即把发送、传输和接收端各部分的干扰噪声集中地由一个噪声源来表示。,1信息与信号的概念,1.1.2 信息、信号及分类,信息定义为“用来消除不定性的东西”。信号是携带信息的载体。,模拟信号图1-1(a)所示的信号
3、是模拟信号。模拟信号的特点是幅度连续。图1-1(a)信号波形在时间上也是连续的，我们将时间上连续的信号叫连续信号。图1-1(b)是图1-1(a)的抽样信号，其波形在时间上是离散的，但幅度取值仍是连续的，所以图1-1(b)仍然是模拟信号。,图1-2 模拟信号,模拟信号：取值是连续的或取无穷多个值 的信号。,数字信号数字信号的特点是：幅值被限制在有限个数值之内，它不是连续的，而是离散的。 图1-2(a)是二进码，每一个码元只取两个幅值(0，A)；图1-2(b)是四电平码，其每个码元只取四个幅值(3，1，-1，-3)中的一个。 数字信号与模拟信号的区别是根据幅度取值上是否离散而定的。,图1-3 数字
4、信号,1.1.3 模拟通信与数字通信,根据在信道上传输的信号形式的不同，可分为两类通信方式：模拟通信和数字通信。,1模拟通信,模拟通信是以模拟信号的形式传递消息。模拟通信采用频分复用实现多路通信。频分复用（是用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率范围）,图1-4 模拟通信系统模型,（2）数字通信系统的构成,图1-5 数字通信系统的构成模型,2数字通信,（1）数字通信的概念数字通信是以数字信号的形式传递消息。数字通信采用时分复用实现多路通信。,时分复用是用脉冲调制的方法使不同信号占据不同的时间区间。,图中发送终端是把原始信息变换成原始电信号。信源编码的功能把模拟信号变换成数字信号，即完成模数变
5、换的任务。信道编码完成自动检错或纠错功能。 调制器的作用是对数字信号进行频率搬移。 信道是指传输信号的通道。接收端的解调、信道解码、信源解码等几个方框的功能与发送端几个对应的方框正好相反。,（1）信源编码与译码,信源编码的作用：,一是将模拟信号转换成数字信号，即模/数转换。第二讲中将讨论模拟信号数字化传输的一种方式：脉冲编码调制(PCM)。,二是设法减少码元数目和减少冗余信息， 即数据压缩。,码元：数字通信中传输的一个接一个按节拍传送的数字信号单元。,信源译码是信源编码的逆过程。,（2） 信道编码与译码,为了减少差错，信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分（监督元），组成所谓“抗干
6、扰编码”。接收端的信道译码器按一定规则进行解码，从解码过程中发现错误或纠正错误，从而提高通信系统抗干扰能力，实现可靠通信。 ,（3） 加密与解密,在需要实现保密通信的场合，为了保证所传信息的安全，人为将被传输的数字序列扰乱，即加上密码，这种处理过程叫加密。在接收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的数字序列进行解密，恢复原来信息，叫解密。,（4） 数字调制与解调,数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的频带信号。,S(t) Acos(t+) S(t)Acos(t+) 信源 载波信号 已调信号,同步是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的不可缺少的前提条件。同步是使收
7、、发两端的信号在时间上保持步调一致。按照同步的功用不同，可分为载波同步、位同步、群同步和网同步。,（5） 同步,图 1 - 5 是数字通信系统的一般化模型， 实际的数字通信系统不一定包括图 1 - 1中的所有环节。 如在某些有线信道中，若传输距离不太远且通信容量不太大时，数字基带信号无需调制，可以直接传送，称之为数字信号的基带传输，其模型中就不包括调制与解调环节。,1.2 数字通信的特点,1抗干扰能力强，无噪声积累 2便于加密处理 3采用时分复用实现多路通信 4设备便于集成化、微型化 5占用信道频带宽,5、 数字通信的主要不足,占用带宽大；模拟电话4KHz,数字电话20-64KHz需要同步。,
8、抗干扰分析,1.3 数字通信系统的主要性能指标,衡量数字通信系统性能好坏的指标是有效性和可靠性两项指标。,1.3.1 有效性指标,有效性指标具体包括以下三项内容。,1信息传输速率(R),2符号速率( ),3频带利用率,1信息传输速率(R),信息传输速率简称传信率，也叫数码率(常用 表示)。它的定义是：每秒所传输的信息量（比特数或二进制码元数），单位为bit/s。,2符号速率( )符号速率也叫码元速率，它的定义是：1秒所传输的码元数目(这里的码元可以是多进制的，也可以是二进制的)，其单位为“波特”(Bd)。信息传输速率只与符号速率的关系为： （1-2）,3频带利用率真正用来衡量数字通信系统传输效
9、率的指标（有效性）应当是频带利用率，即单位频带内的传输速率。具体公式为（1-3）（1-4）,例：信号码元时间长度为,当（1）采用8电平传输时，求信息传输速率 和符号传输速率。（2）若系统的带宽为,，求频带利用率为多少,，,解：（1）符号传输速率和信息传输速率为,（2）频带利用率为,1.3.2 可靠性指标,反映数字通信系统可靠性的主要指标是误码率和信号抖动。,1误码率误码率的定义为：在传输过程中发生误码的码元个数与传输的总码元之比。即（1-5）,误码情况分析,2信号抖动在数字通信系统中，信号抖动是指数字信号码相对于标准位置的随机偏移。,模拟通信：一般指的是信源发出的、信宿接收的和信道传输的都是模拟信号的通信过程或方式。因此，模拟通信系统可以说是以模拟信道传输模拟信号系统。,数字通信（Digital communication)-指信源发出和信宿接收的是模拟信号，而信道传输的是数字信号的通信过程或方式。因此，数字通信系统可以说是以数字信号的形式传输模拟信号的系统。,数据通信：(Data communication)是随计算机和计算机网络的发展而出现的一种新的通信方式，它是指信源、信宿处理的都是数字信号，而传输信道既可以是数字信道也可以是模拟信道的通信过程(方式)。通常，数据通信主要指计算机(或数字终端)之间的通信。,三种通信系统(方式)的简单示意图,
