【正文】 通信系統(tǒng)的組成 通信系統(tǒng)分類與通信方式 信息及其度量 主要性能指標(biāo) 通信發(fā)展趨勢(shì) 第 1 章緒論 返回主目錄 第 1 章 緒論 消息與信息 消息 ——文字 、 書(shū)信 、 電報(bào) 、 電話 、 廣播 、 電視 、 遙控 、 遙測(cè)等 ， 這些都是消息傳遞的方式或信息交流的手段 ， 用于表達(dá)信息 。 但是這些語(yǔ)言 、 文字 、 數(shù)據(jù)或圖像本身不是信息而是消息 。 信息 ——是消息中所包含的人們?cè)瓉?lái)不知而待知的內(nèi)容 。 因此 ，通信的根本目的在于傳輸含有信息的消息 ， 否則 ， 就失去了通信的意義 。 基于這種認(rèn)識(shí) ， “ 通信 ” 也就是 “ 信息傳輸 ”或 “ 消息傳輸 ” 。 實(shí)現(xiàn)通信的方式很多 ， 隨著社會(huì)的需求 、 生產(chǎn)力的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步 ， 目前的通信越來(lái)越依賴?yán)?“ 電 ” 來(lái)傳遞消息的電通信方式 。 由于電通信迅速 、 準(zhǔn)確 、 可靠且不受時(shí)間 、 地點(diǎn) 、 距離的限制 ， 因而近百年來(lái)得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用 。 當(dāng)今 ， 在自然科學(xué)領(lǐng)域涉及 “ 通信 ” 這一術(shù)語(yǔ)時(shí) ， 一般均是指 “ 電通信 ” 。 廣義來(lái)講 ， 光通信也屬于電通信 ， 因?yàn)楣庖彩且环N電磁波 。 本書(shū)中的通信均指電通信 。 通信是從一地向另一地傳遞和交換信息 。 實(shí)現(xiàn)信息傳遞所需的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總和稱為通信系統(tǒng) ?；邳c(diǎn)與點(diǎn)之間的通信系統(tǒng)的模型可用圖 1 1 來(lái)描述 。 圖 1 1通信系統(tǒng)的一般模型 信 源 —— 是消息的產(chǎn)生來(lái)源 ， 其作用是把各種消息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào) ， 稱之為 消息信號(hào) 或 基帶信號(hào) 。 電話機(jī) 、 電視攝像機(jī)和電傳機(jī) 、 計(jì)算機(jī)等各種數(shù)字終端設(shè)備就是信源 。 模擬信源與數(shù)字信源 模擬信源輸出的是模擬信號(hào)；而數(shù)字信源輸出信號(hào)是離散的數(shù)字信號(hào) 。 發(fā)送設(shè)備 —— 將信源和信道匹配起來(lái)的設(shè)備 ， 它將信源產(chǎn)生的消息信號(hào)變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào) 。 變換方式有調(diào)制變換方式 、 信源編碼 、 信道編碼 。 信 道 —— 是指?jìng)鬏斝盘?hào)的物理媒質(zhì) 。 分為有線信道和無(wú)線信道 。 在有線信道中 ， 信道可以是明線 、 電纜或光纖；在無(wú)線信道中 ， 信道是自由空間 。 噪聲源 —— 不是人為加入的設(shè)備 ， 而是通信系統(tǒng)中各種設(shè)備以及信道中所固有的 。 噪聲按產(chǎn)生的來(lái)源可分為內(nèi)部噪聲和外部噪聲 ， 外部噪聲是從信道引入的 ， 為了分析方便 ， 把噪聲源視為各處噪聲的集中表現(xiàn)而抽象加入到信道 。 接收設(shè)備 —— 完成發(fā)送設(shè)備的反變換的設(shè)備 ， 即進(jìn)行解調(diào) 、 譯碼 、 解碼等 。 它的任務(wù)是從帶有干擾的接收信號(hào)中正確恢復(fù)出相應(yīng)的原始基帶信號(hào)來(lái) ， 對(duì)于多路復(fù)用信號(hào) ， 還包括解除多路復(fù)用 ， 實(shí)現(xiàn)正確分路 。 受信者 —— 是傳輸信息的歸宿點(diǎn)， 其作用是將復(fù)原的原始信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息。 圖 1 1 概括地描述了一個(gè)通信系統(tǒng)的組成 ， 它反映了通信系統(tǒng)的共性 ， 因此稱之為通信系統(tǒng)的一般模型 。 根據(jù)研究的對(duì)象以及所關(guān)注的問(wèn)題不同 ， 圖 1 1 模型中的各小方框的內(nèi)容和作用將有所不同 ， 因而相應(yīng)有不同形式的更具體的通信模型 。 今后的討論就是圍繞著通信系統(tǒng)的模型而展開(kāi)的 。 連續(xù)消息 : 消息的狀態(tài)連續(xù)變化或是不 可信源消息分為兩大類 ： 數(shù) 的 ， 如語(yǔ)音 、 活動(dòng)圖片等 離散消息 : 消息的狀態(tài)是可數(shù)的或離散 的 ,如符號(hào) 、 數(shù)據(jù)等 。 消息的載體是電信號(hào) ， 電信號(hào)的變化體現(xiàn)在某一參量的變化上 （ 如連續(xù)波的 幅度 、 頻率 或 相位 ； 脈沖波的 幅度 、 寬度 或 位置 ） 。 信號(hào)分類 —— 按信號(hào)參量的取值方式不同可把信號(hào)分為兩類 ，即 模擬信號(hào) 和 數(shù)字信號(hào) 。 模擬信號(hào) ——凡信號(hào)參量的取值是連續(xù)的或取無(wú)窮多個(gè)值的 ，且直接與消息相對(duì)應(yīng)的信號(hào) ， 均稱為模擬信號(hào) 。 如電話機(jī)送出的語(yǔ)音信號(hào) 、 電視攝像機(jī)輸出的圖像信號(hào)等 。 模擬信號(hào)有時(shí)也稱連續(xù)信號(hào) ， 這個(gè)連續(xù)是指信號(hào)的某一參量可以連續(xù)變化 ， 或者說(shuō)在某一取值范圍內(nèi)可以取無(wú)窮多個(gè)值 ， 而不一定在時(shí)間上也連續(xù) ， 如圖 1 2(b)所示的抽樣信號(hào) 。 Of ( t )t( a )f ( n T )tP A M 信號(hào)( b )O 圖 1 – 2 模擬信號(hào)波形 數(shù)字信號(hào) ——凡信號(hào)參量只能取有限個(gè)值 ， 并且常常不直接與消息相對(duì)應(yīng)的信號(hào) ， 均稱為數(shù)字信號(hào) ， 如電報(bào)信號(hào) 、 計(jì)算機(jī)輸入 /輸出信號(hào) 、 PCM信號(hào)等 。 數(shù)字信號(hào)有時(shí)也稱離散信號(hào) ， 這個(gè)離散是指信號(hào)的某一參量是離散變化的 ， 而不一定在時(shí)間上也離散 ， 如圖 1 3(b)所示的 2PSK信號(hào) 。 圖 1 3 (a) 連續(xù)信號(hào)； (b) 抽樣信號(hào) (a) 二進(jìn)制波形； (b) 2PSK 波形 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1Of ( nT )t0 0 1 1 1 0 0 1數(shù)字信息P S K 波形( a )( b ) 模擬通信系統(tǒng) 通信系統(tǒng)分為 數(shù)字通信系統(tǒng) 1. 模擬通信系統(tǒng)模型 模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng) 。 基帶 信號(hào)是指信號(hào)的頻譜從零頻附近開(kāi)始 ， 由于這種信號(hào)具有頻率很低的頻譜分量 ， 一般不宜直接傳輸 ， 這就需要把基帶信號(hào)變換成其頻帶適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào) ， 并可在接收端進(jìn)行反變換 。 完成這種變換和反變換作用的通常是調(diào)制器和解調(diào)器 。 經(jīng)過(guò)調(diào)制以后的信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào) 。 已調(diào)信號(hào)有三個(gè)基本特征： 一是攜帶有信息 ， 二是適合在信道中傳輸 ， 三是信號(hào)的頻譜具有帶通形式且中心頻率遠(yuǎn)離零頻 ， 因而已調(diào)信號(hào)又稱頻帶信號(hào) 。 消息從發(fā)送端到接收端的傳遞過(guò)程中 ， 主要有兩種變換：1） 、 基帶信號(hào)變?yōu)轭l帶信號(hào) （ 調(diào)制變換 ） 2） 、 頻帶信號(hào)變?yōu)榛鶐盘?hào) （ 解調(diào)變換 ） 另外通信系統(tǒng)中可能還有濾波 、 放大 、 天線輻射 、 控制等過(guò)程 。 由于調(diào)制與解調(diào)兩種變換對(duì)信號(hào)的變化起決定性作用 ， 而其他過(guò)程對(duì)信號(hào)不會(huì)發(fā)生質(zhì)的變化 ， 只是對(duì)信號(hào)進(jìn)行了放大或改善了信號(hào)特性 ， 因而不在通信原理討論范疇