通信原理讲义
第一章 绪论
1．1 通信系统的组成
１.1．1 通信一般系统模型
点对点通信模型:反映了通信系统的共性。
1．1．2 模拟通信与数字通信
消息可以分成两类
ﻩﻩ离散消息：消息的状态是可数的或离散型的（如符号、文字等）,也称为数字消息。
连续消息：状态连续变化的消息（如语音、图像）,也称为模拟消息。
消息与电信号之间必须建立单一的对应关系。通常,消息被载荷在电信号的某以参量上。
ﻩﻩ数字信号:电信号的参量携带离散消息，该参量离散取值。
模拟信号:电信号的参量携带连续消息，参量连续取值。
相应的通信系统分成两类
ﻩ数字通信系统
ﻩﻩ模拟通信系统
模拟信号与数字信号之间可以相互转换
在信息源中使用模-数（数-模)转换器,接受端使用数－模（模－数)转换器。
数字通信比模拟通信更能适应对通信技术越来越高的要求
（1） 数字传输的抗干扰能力强，中继时可以消除噪声的积累；
（2） 传输差错可以控制；
（3） 便于使用现代数字信号处理技术对信息进行处理； 信息源 发送设备 信道 接收设备 受信者
噪声源 （发送端） （接收端） 消息 原始电信号
传输信号
传输信号
原始电信号
消息
（4） 易于加密处理;
（5） 可以综合传递各种消息,增强系统功能。
模拟通信系统模型（点对点）
基带信号：携带信息，但具有频率很低的频谱分量,不适宜传输的原始电信号。
已调信号：基带信号经过调之后转换成其频带适合信道传输的信号，也称频带信号。
调制器:将基带信号转变为频带信号的设备。
解调器：将频带信号转变为基带信号的设备。
模拟通信强调变换的线性特性,既已调参量与基带信号成比例。
数字通信系统模型（点对点）
强调已调参量与基带信号之间的一一对应。
数字通信需要解决的问题:
（2） 编码与解码：通过差错控制编码消除噪声或干扰造成的差错;
（3） 加密和解密：对基带信号进行人为“搅乱”；
第一章 绪论
§ 1—1 通信的基本概念
一、消息(message)：是物质或精神状态的一种反映，在不同时期具有不同的表现形式。例如：语言、文字、音乐、数据、图片或活动图像等都是消息。
二、信息(information)：消息中所包含的有效内容。
三、信号(signal)
信号是信息的物理表现形式，或者说是传递信息的函数，而信息是信号的具体内容。例：交通灯的红、绿灯是信号，它要传递的信息是：红—停止，绿—通行。
信号根据载体的不同，可以是电的，磁的，光的，声的，热的，机械的等各种信号。信号根据其变化规律，可以分为离散时间信号和连续时间信号两类。离散时间信号：也称为序列，时间离散，幅值连续。连续时间信号：时间连续，幅值可以连续也可以量化(离散)。
信号按其控制参量的取值方式不同分为：模拟信号和数字信号。控制参量如连续信号的幅值、频率或相位；脉冲信号的幅度、宽度或位置等。电信号的参量取值连续(不可数，无穷多)，称为模拟信号。如话筒送出的话音信息在一定的取值范围内连续变化。电信号的参量仅取有限值，称为数字信号。如电报信号，计算机输入/输出信号，PCM信号等。消息的传递是通过它的物理载体——电信号来实现的，即把消息寄托在电信号的某一参量上。
四、通信(communication)
通信(communication)是指在不同地点间双方或多方进行的信息传输。实现通信的方式和手段很多，如手势、语言、旌旗、消息树、烽火台和击鼓传令等；现代社会的电报电话、广播、电视、遥控、遥测、因特网、数据和计算机通信等，这些都是消息传递的方式和信息交流的手段。
五、电信(telecommunication)
电信是指电通信，简称电信。在电通信系统中，消息的传递方式是通过电信号来实现的。如1837年莫尔斯发明的有线电报就是利用金属线连接的发报机和收报机，以点、划和空格的形式来传递信息，开创了电信的时代。
第一章 绪论
本章小节
常用通信术语
通信系统的组成和分类，通信方式
数字通信系统的主要特点
离散信源的信息量，平均信息量（熵）
码元速率，信息速率，频带利用率，误码率
基本概念与学习要点
1.1 常用术语
通信：克服距离上的障碍，交换和传递消息。
消息：有待于传输的文字、符号、数据和语音、活动图片等。前者称为离散消息（指消息状态是可数的或离散的），后者称为连续消息（指消息状态连续变化）。
信号：与消息一一对应的电量。它是消息的物质载体，即消息是寄托在电信号的某参量上，若该参量是离散取值的，这样的信号则称为数字信号。若电信号的该参量连续取值，则称为模拟信号。
通信系统：传递信息所需的一切技术设备的总和。按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。
1.2 通信系统的组成
1.通信系统的一般模型
通信系统的一般模型如下图1-1所示
图1-1
1) 信源和收信者（信宿）
信源是发出信息的源，其作用是把消息转换成原始电信号。信源可分为模拟信源和数字信源。模拟信源（如电话机、电视摄像机）输出连续幅度的模拟信号；数字信源（如电传机、计算机等各种数字终端设备）输出离散的数字信号。信宿是传输信息的归宿点，其作用是将复原的原始信号转换成相应的消息。
2) 发送设备
发送设备的基本功能是将信源和信道匹配起来，即将信源产生的消息信号变换成适合在信息 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。对数字通信系统来说，发送设备常常又可分为信源编码与信道编码。
3) 信道
信道是指传输信号的通道，可以是有线的，也可以是无线的，有线和无线均有多种传输媒质。信道 既给信号以通路，也对信号产生各种干扰和噪声。传输媒质的固有特性和干扰直接关系到通信的质量。
4) 接受设备
1.2 数据通信基础
1.2.1 模拟数据通信和数字数据通信
1.信息、数据和信号
（1）通信的目的是交换信息(Information)；信息的载体可以是数字、文字、语音、图形或图像；计算机产生的信息一般是字母、数字、符号、图形或图像的组合；为了传送这些信息，首先要将每一个字母、数字、符号或图形、图像用二进制代码表示。
（2）数据通信是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号或图形、图像的二进制代码0、1比特序列的过程。
（3）ASCII码
ASCII码是目前应用最广泛的是美国信息交换标准编码ASCII码(American Standard
Code for Information Interchange)；ASCII码本来是一个信息交换编码的国家标准，但后来被国际标准化组织ISO接受，成为国际标准ISO 646，又称为国际5号码。因此，它被用于计算机内码，也是数据通信中的编码标准。
ASCII码采用7位二进制比特编码，可以表示128个字符。字符分为图形字符与控制字符两类。图形字符包括数字、字母、运算符号、商用符号等。
例如：数字5的ASCII编码为0110101；字母A的ASCII编码为1000001；控制字符用于数据通信收发双方动作的协调与信息格式的表示。例如，控制字符“发送结束EOT”的ASCII编码为0000100。
2 多媒体(multimedia)网络应用问题
在多媒体技术中，语音与图像首先都要进行数字化处理，并将文本、图形、图像与语音的数字信息之间建立逻辑连接，集成为一个交互式系统；利用数字通信系统来实现多媒体信息的动态、实时传输是当前数据通信技术研究的重要内容之一；与文本、图形信息传输相比较，语音、图像信息传输的特点是：要求数据通信系统具有高带宽与低延时的特性。
（1）以传送数字化的语音信号为例：
*每秒钟对语音信号进行22,050 次取样；
*每次取样值用1 byte表示；
