4模拟通信系统

第一章 通信系统概述

1.1 通信系统模型

一、通信的定义

1.信息：对收信者来说未知的、待传送、交换、存储或提取的内容

﹙包括语音、图象、文字等﹚

人与人之间要互通情报，交换消息，这就需要消息的传递。古代的烽火台、金鼓、旌旗，现代的书信、电报、电话、传真、电子信箱、可视图文等，都是人们用来传递信息的方式。

2.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一参量上。

3．通信就是由一地向另一地传递消息。

二、电通信

1．定义

利用“电”来传递信息，是一种最有效的传输方式，这种通信方式称为电通信。

2．特点

电通信方式能使消息几乎在任意的通信距离上实现既迅速、有效，而又准确、可靠的传递。

电通信一般指电信，即指利用有线电、无线电、光和其它电磁系统，对于消息、情报、指令、文字、图象、声音或任何性质的消息进行传输。

（1）模拟信号与数字信号：按信号随时间分布的特性信号可分为模拟和数字信号。

模拟信号：信号的取值是连续的。

数字信号：信号的取值是离散的。

（2）基带信号与频带信号：按信号随频率分布的特性信号可分为基带和频带信号。

基带信号：发信源发出的信号。

频带信号：通过调制将基带信号变换为频带信号。

基带传输：在信道中直接传输的信号 (如直流电报、实线电话和有线广播等)。

频带传输: 通过调制将基带信号变换为更适合在信道中传输的形式。（FM、AM、MODEM）

三、通信系统的模型

1.通信系统的一般模型

(1)通信系统：通信系统是指完成信息传输过程的全部设备和传输媒介。

(2)通信系统的基本模型

收信者 发信源 发送设备 信 道 接收设备

噪声源

 发信源：是消息的产生来源，其作用是将消息变换成原始电信号。变换：将非电物理量转换为掂量。

信源可分为模拟信源和离散信源。模拟信源(如电话机、电视摄像机)输出幅度连续的信号；离散信源(如电传机、计算机)输出离散的数字信号。

第一章 绪论

1. 什么是通信系统？画出数据通信系统的一般模型图，并简要介绍。

（1）通信系统是实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒介的总和

（2）信源→发送设备→传输系统→接收设备→信宿

↑

噪声源 源系统→→→传输系统→→→目的系统

（3）信源：把各种消息转换为原始电信号

信宿：把电信号还原成消息

发送设备：匹配信源与传输媒介：调制 接收设备：完成发送设备的反变换：解调

信道：信号传输媒介

噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声

2. 试分析数字通信和模拟通信的优缺点。

（1）模拟通信系统：以模拟信号为传输对象的传输方式称为模拟传输，以模拟信号来传达

消息的通信方式称为模拟通信，传输模拟信号的通信系统称为模拟传输系统。

缺点：抗干扰能力差

保密性差

不能适应计算机通信的需求

（2）数字通信系统：以数字信号为传输对象的传输方式称为数字传输，以数字信号来传达

消息的通信方式称为数字通信，传输数字信号的通信系统称为模拟数字系统。

优越性：抗干扰能力强{数字信号可多次再生，自动检错、纠错}

具有良好的灵活性和通用性 便于加密

数字通信设备易于大规模集成

什么是消息？什么是信息？什么是信息技术（Information technology，IT）？

基本概念：

1. 1948年，晶体管的发明与香农定理的提出激起了数字通信系统的发展

2. 按照信号特征分类，通信系统可分为模拟通信系统和数字通信系统。

第二章 练习题

1. 信息的概念

a) 信息和消息的区别是什么？

解：消息具有两个特点：一是能被通信双方所理解，二是可以相互传递

信息是指包含在消息中对通信者有意义的那部分内容

消息是信息的载体

b) 信息量的定义和单位是什么？

解：一条消息包含信息的多少称为信息量

定义：

当底数分别为2，e和10时，单位为比特，奈特和哈特莱

c) 设某信源产生a、b、c、d四个符号，若各符号的出现相互独立，且其出现概率分

说出模拟调制中体现通信系统的可靠性和有效性的例子

学通信的都知道通信原理中的有效性和可靠性是衡量通信系统的两个重要指标，两者相互制衡相互矛盾，就比如鱼与熊掌一样不可兼得。

举个通俗的例子，比如小时候写作业，你写的很快，但是错了一大堆，你的同桌张三写的很慢但是正确率很高。这时候你们写作业的速度就相当于有效性，正确率就是可靠性。设计通信系统的时候需要寻找两者之间的制衡，相当于把作业写的相对快还正确。

现在正式回归正题，大家知道通信系统可以分为模拟通信系统和数字通信系统，而两者的有效性和可靠性性能指标衡量标准又被分开讨论。

其中模拟通信系统的有效性用信号带宽来描述，可靠性用输出信噪比来描述（信号的功率/噪声的功率）。怎么理解呢？大家都知道收音机有调频（FM）和调幅（AM）吧。听过的人都知道调频收音机的声音相对更清楚一点（没有听过怎么办？我听过相信我），为什么会更清楚呢，因为他的信号功率比噪声功率更大呀，那种死啦啦的噪音小呀，然后呢，是不是信噪比大，可靠性大。我前面说过，鱼和熊掌不可兼得，他的带宽呢，大家可以查一查调频广播的频率范围大概为87.6M到108M，带宽为20M左右，而调幅为535k到1600k，带宽为1M，这时候大家就知道了，调幅他有效性好呀，占的带宽相比调频小了很多，可不能委屈了咱调幅，咱也是有优点的！

咱再来说数字通信系统衡量好坏的标准，其中有效性用频带利用率来衡量，可靠性咱用差错率（包括误码率和误信率）。频带利用率可以用下面一个例题来解释（里面一些公式都是基础的哦都应该会的哦）单位忘写了 是bit/（s·Hz）

一、通信系统

1、通信的目的是传输信息。通信系统组成：信息源、发送设备、信道、接收设备、受信者。

信息源/信源：把各种消息转换成电信号。模拟信源（连续、不可数）和数字信源（离散、可数）。

发送设备：产生适于信道中传输的信号，即发送信号的特性和信道特性匹配。具有抗干扰能力并具有足够的功率满足远距离传输需要。有变换、放大、滤波、编码、调制等过程。

信道：物理煤质，将发送设备的信号传送到接收端。信道的固有特性及引入的干扰与噪声直接关系质量。

接收设备：将信号放大和反变换（如译码、解调等），从受到减损的接收信号中正确恢复原始电信号。

受信者/信宿：传送消息的目的地，即将电信号还原成相应的消息。如扬声器。

2、模拟通信系统

1）经过调制的信号为已调信号：携带有信息；适应信道中传输。频带具有带通形式，也称带通/频带信号。

2）有效性用有效传输频带衡量。可靠性用接收端解调器输出信噪比衡量（输出信噪比↑，质量↑）。

A、以自由空间为信道的无线电传输无法传输基带信号，需要调制。调制是质的变化，其他不是。

数字通信系统DCS

1）信息源、信源编码、加密、信道编码、数字调制、信道、数字解调、信道译码、解密、信源译码、受信者。

2）信源编码：提高信息传输的有效性，即通过某种数据压缩技术设法减少码元数目和降低码元速率（码元速率决定传输所占的带宽，传输带宽反映通信有效性）；完成A/D转换。

信道编码：增强数字信号的抗干扰能力。

数字调制：把数字基带信号的频谱搬移到高频处。ASK、FSK、PSK、DPSK（相对/差分相移键控）。

3）有效性（传输速率、频带利用率），可靠性（差错率：误码率eP和误信率bP）

讨论效率时信息速率更重要（频带利用率=bR/B），而码元速率决定了发送信号所需的带宽。

A、数字基带传输系统无需调制和解调。