第1讲 通信的基本概念、通信系统的组成

交换设备
终端
终端
终端 ... 终端
A
B
C
N
终端C
终端N
(b)
(c)
图1-8 按网络形式划分的通信方式 （a）两点间直通方式；（b）分支方式；
（c）交换方式
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第1章 绪论
注： ●分支方式及交换方式均属网通信的范畴。
与点与点直通方式相比，有其特殊的一面。例：通信网中有 一套具体的线路交换与消息交换的规定、协议等；通信网中既 有信息控制问题，也有网同步问题等。 ●网通信的基础仍是点与点之间的通信。 ●本课程只研究：点对点通信，而不涉及通信网的其它问题 （移动通信、计算机通信、程控交换等）。
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第1章 绪论
对于模拟通信来说，系统的有效性和可靠性具体可用系 统频带利用率和输出信噪比（或均方误差）来衡量。
对于数字通信系统而言，系统的可靠性和有效性具体可 用误码率和传输速率来衡量。
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第1章 绪论
1. 4. 2 信息及其度量
（1）信息
定义：消息中包含的有意义的内容。 “信息”一词在概念上与消息的意义相似，但它的含义却更具 普遍性、抽象性。消息可以有各种各样的形式，但消息的内容可 统一用信息来表述。 （2）信息量 传输信息的多少可直观地使用“信息量”进行衡量。
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第1章 绪论
1. 4 通信系统的主要性能指标
1. 4. 1 一般通信系统的性能指标
一般通信系统的性能指标归纳起来有以下几个方面: （1）有效性：通信系统传输消息的“速率”问题，即快慢问题。 （2）可靠性：通信系统传输消息的“质量”问题，即好坏问题。 （3）适应性：通信系统对环境条件的适应性。 （4）经济性：系统的成本问题。 （5）保密性：系统对所传信号的加密措施。对军用系统尤为重要。 （6）标准性：系统的接口、各种结构及协议是否合乎国家、国际标 准。 （7）维修性：系统是否维修方便。 （8）工艺性：通信系统各种工艺要求。 通信的任务是快速、准确地传递信息，从研究消息传输的角度来说， 有效性和可靠性是评价通信系统优劣的主要性能指标 。
通信（communication）是信号与系统的集合。
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第1章 绪论
• 信号：是消息的载荷者，与消息一一对应的东西。在 电信系统里，载荷者为“电”，对应－－消息被载荷 在电信号的某参量上，如电压、电流或电波等物理量 （进一步还可以是该物理量的幅度、相位或频率等）。 此时的信号为电信号，习惯上简称为信号（signal）。
注： ●加密/解密 、编码/译码不为必须 ，但一旦存 在，必须成对；
●关键－－必需含调制/解调器。
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第1章 绪论
2. 数字基带传输通信系统
基带
信
信号
源
形成
器
信道
接收 滤波
器
抽 样 判 决
信 宿
噪声源
同步脉冲
图1-图4 1数- 4字图基图带图传图输图 系图 图统图模图型图
信源
发送设备
发送端
信道 噪声源
接收设备
信宿
接收端
图1-1 通信系统的一般模型
信源（信息源，也称发终端）：把待传输的消息转 换成原始电信号，如电话系统中电话机可看成是信源。
发送设备：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。
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第1章 绪论
➢ 1.1 通信的基本概念 ➢ 1.2 通信系统的组成 ➢ 1.3 通信系统分类及通信方式 ➢ 1.4 通信系统的主要性能指标
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第1章 绪论
1. 1 通信的基本概念
通信的定义：是指由一地向另一地进行消息 的有效传递。
•古代：烽火台、驿站。 •近代：鸡毛信、消息树。 •现代：电话、广播、电视。
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6. 按收信者是否运动分：移动通信和固定通信。 另外，通信还有其它一些分类方法，如按多地址方式可分
为频分多址通信（FDMA）、时分多址通信（TDMA）、 码分多址（CDMA）、空分多址（SDMA）通信等；按用 户类型可分为公用通信和专用通信等。
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模拟 受信者
图 1- 5 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图 图
图1-5 模拟信号数字化传输系统模型
关键：模拟信号数字化及其反之。 A/D转换器组成：抽样、量化、编码。
发端将模拟信号数字化，即进行A/D转换； 接收端需进行相反的转换，即D/A转换。
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5. 按业务的不同分：话务通信和非话务通信；
●电话业务在电信领域中一直占主导地位，它属于人与人之间的通信。 ●非话务通信主要包括数据传输、计算机通信、电子信箱、电报、传 真、可视图文及会议电视、图像通信等。 电话通信最为发达，其它通信常借助于公共的电话通信系统进行。未 来的综合业务数字通信网中，各种用途的消息都能在一个统一的通信 网中传输。 ●另:从广义的角度来看，广播、电视、雷达、导航、遥控、遥测等 也应列入通信的范畴。但已从通信中派生出来，形成了独立的学科。
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2. 按信道中所传信号特征分：模拟通信系统与数字通信系统； 3. 按工作频段分：长波通信、中波通信、短波通信、微波通 信等。地波、天波、反射波、视距波 4. 按调制方式分：基带传输和频带传输（AM、SSB、DSB、VSB；
ASK、FSK、PSK、DPSK；PAM、PCM、△M等）；
信源
发送设备
发送端
信道 噪声源
接收设备
信宿
接收端
信道：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。
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。 非人为加入。
接收设备：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（受信者、收终端）：将复原的原始电信号转 换成相应的消息。
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1. 3. 2 通信方式
1. 按消息传送的方向与时间分
通信方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信三种。
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发端
发
终 端 A
收
发
终 端 A
收
信道 信道
信道 信道
收端
收
终 端 B
发
收
终 端 B
发
(a)单工 (b)半双工 (c)全双工
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2. 按数字信号排序分 可将通信方式分为串序传输和并序传输。
●在一切有意义的通信中，虽然消息的传递意味着信息的传递，
但对接收者而言，某些消息比另外一些消息的传递具有更多的信 息。
例:非常可能发生的事情：“今年秋季比去年秋季冷”。 极不可能发生的事情：“今年秋季比去年冬季冷”。
事件愈不可能发生，愈会使人感到意外和惊奇，信息量就愈大。
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长）； （3）频谱具有带通形式Biblioteka Baidu且中心频率远离零频－－
频带信号。
如：卫星电视信号（中心频率6/4GHz、带宽36MHz）
相应地，原始电信号的频谱具有低通形式，直流/ 低频分量丰富－－基带信号。
如：话音信号：300～3.4kHz;电视基带信号：0～8MHz。
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通信的目的是传递消息，消息（message）具 有不同的形式，例如：语言、文字、数据、 图像、符号等等。
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要素
• 一地、另一地：发信、收信方。 • 消息：有待于传输的语音、图象、符号、数字、图片等－
－概率论意义上的“事件”。消息带有需要送给收信者的 信息（information）。消息以信号的形式在系统中进行传 输。 • 系统：电子系统、语音系统、声光系统等。 • 通信系统：完成通信这一过程的全部技术设备和传输媒介。
注：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：可能包括译码器、解密器等。 关键：不含调制/解调器。
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第1章 绪论
3. 模拟信号数字化传输通信系统
解决问题：模拟信源、数字通信系统。
模拟 信息源
由抽样、量化、 编码组成的模数 转换器
数字通信 系统
数模 转换器
（5）分类
●数字基带传输通信系统
●数字频带传输通信系统
●模拟信号的数字传输
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第1章 绪论
1. 数字频带传输通信系统 －－数字通信系统的一般模型
信 源
加 密 器
编 码 器
调 制 器
信道
解 调 器
译 码 器
解 密 器
信 宿
噪声源
同步
图图1-13- 3数图字图频图带图传图输图通图信图系图 统图 的图 模型
1. 2. 3 数字通信系统
（1）定义：信道中传输数字信号的系统，称为数字通 信系统。 （2）基本特征
●消息或信号具有“数字”的特性； ●强调已调参量与代表消息的数字信号之间的一一对 应关系（模拟：强调变换的线性特性，即强调已调参量 与代表消息的基带信号之间的比例特性）。
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1. 2. 4 数字通信的主要特点
1. 数字通信的主要优点 （1）抗干扰能力强； （2）差错可控； （3）易加密； （4）易于与现代技术相结合。
2. 亟待解决的问题 （1）提高频带利用率 ； （2）简化系统设备结构。
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第1章 绪论
1. 3 通信系统分类及通信方式
1. 3. 1 通信的分类 1. 按传输媒质分：有线通信和无线通信；
发
接
发
接
送
收
送
收
设
设
设
设
备
备
备
备
( a) 图 图 图 图
( b) 图 图 图 图
图 1- 7 图 图 图 图 图 图 图 图 图
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3. 按通信网络形式分 通信的网络形式通常可分为三种：两点间直通方
式、分支方式和交换方式。
终端A (a)
转接站
终端B
终端A 终端B
通信原理电子教案
广东海洋大学信息学院 2012年9月
《通信原理》电子教案
授课班级：通信1103班、通信1104班 授课教师：广东海洋大学信息学院 梁能
第1章 绪论
第1章 绪论
本章主要介绍通信的基本概念，使学生对通信的基本 概念、术语以及本课程所要研究的主要对象有一个初步了 解。本章是通信原理与技术的基础。 研究内容：
• 模拟信号、数字信号。 • 传输电信号的通信系统为电信通信系统，常简称之通
信系统。
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第1章 绪论
通信的再定义：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。
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第1章 绪论
1. 2 通信系统的组成
1.2.1 通信系统的一般模型
●调制信号（基带信号） ←→已调信号（频带信号）
（2）信号受噪声干扰的影响－－噪声背景下的信号传输。
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第1章 绪论
（2）调制的功用 ●提高频率，便于辐射； ●频率分配； ●实现频分复用； ●改善系统性能。
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第1章 绪论
已调信号有三个基本特性： （1）携带有消息； （2）适合在信道中传输 （如辐射：天线尺寸>1/10 波
●有线通信是指传输媒质为架空明线、电缆、光缆、波导 等形式的通信，其特点是媒质能看得见，摸得着。
●无线通信是指传输消息的媒质为看不见、摸不着的媒质 （如电磁波）的一种通信形式。
●有线通信可进一步再分类，如明线通信、电缆通信、光 缆通信等。
●无线通信常见的形式有微波通信、短波通信、移动通信、 卫星通信、散射通信和激光通信、红外通信等，其形式较 多。
第1章 绪论
（3）数字通信的主要特点
●抗干扰能力强：抗噪声性能好、消除噪声积累；
●信道噪声或干扰所造成的差错，原则上是可以控制的－－
差错可控：检错、纠错；
●易加密（进行人为的扰乱）；
●易于与现代技术相结合（数字终端、计算机等）。
（4）数字通信需要解决的问题： ●差错可控：通过差错控制编码即信道编码实现； ●加密：通过加密、解密实现； ●节拍一致：位同步/帧同步。
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第1章 绪论
1. 2. 2 模拟通信系统
信道中传输模拟信号的系统，称为模拟通信系统。可由一般 通信系统模型略加改变而成。
信源
调制器
信道
解调器
信宿
发送端
噪声源
接收端
1.研究的问题 图 1- 2 图 图 图 图 图 图 图 图
（1）模拟通信系统中两种重要变换：
●消息←→原始电信号（基带信号）
第1章 绪论
（2）信息量 ●事件愈不可能发生，愈会使人感到意外和惊奇，信息量
就愈大。 ●度量消息中所含的信息量的方法，必须能够用来估计任
何消息的信息量，且与消息种类无关。 ●消息中所含信息的多少也应和消息的重要程度无关。 另：由概率论可知，事件的不确定程度，可用事件出现的