第1章 通信系统基本知识
通信的目的是传输信息。通信系统的作用是将信息从信源发送到一个或多个目的地。对于电通信而言，首先要把消息变成电信号，然后经过发送设备，将信号送入信道，在接收端利用接收设备对接收信号作相应处理后，送给信宿再转换为原来的消息。这一过程可用图1-1所示的通信系统一般模型来概括。
信息源发送设备(发送端)噪声源信道接收设备(接收端)受信者
图1-1
通信系统一般模型
图1-1中各部分功能简述如下。 1. 信息源
信息源（简称信源）的作用是把各种消息转换成原始电信号。根据消息的种类不同，信源可分为模拟信源和数字信源。模拟信源输出连续的模拟信号，如话筒（声音→音频信号）、摄像机（图像→视频信号）；数字信源输出离散数字信号，如电传机（键盘字符→数字信号）、计算机等各种数字终端。并且，模拟信源送出的信号经数字化处理后也可以送出数字信号。
2. 发送设备
发送设备的作用是产生适合于在信道中传输的信号，即使发送信号的特性和信道特性相匹配，具有抗信道干扰的能力，并且具有足够的功率以满足远距离传输的需要。因此，发送设备涵盖的内容很多，可能包含变换、放大、滤波、编码、调制等过程。对于多路传输系统，设备中还应包括多路复用器。
3. 信道
信道是一种物理媒质，用来将来自发送设备的信号传送到接收端。在无线信道中，信道可以是自由空间；在有线信道中，可以是明线、电缆和光纤。有线信道和无线信道均有多种物理媒质。信道既给信号以通路，也会对信号产生各种干扰和噪声。信道的固有特性及引入的干扰与噪声直接关系到通信的质量。
4. 接收设备
接收设备的功能是将信号放大和反变换（如译码、解调等），其目的是从受到减损的接收信号中正确恢复出原始信号。对于多路复用信号，接收设备中还包括解除多路复用，实现正确分路的功能。此外，它还要尽可能减小在传输过程中噪声与干扰带来的影响。
5. 受信者
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受信者（简称信宿）是传送消息的目的地，其功能与信源相反，即把原始电信号还原成相应的消息，如扬声器等。
按照信道中传输的电信号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。
（一） 模拟通信系统模型
模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统，其模型如图1-2所示，其中包含两种重要变换。第一种变换是，在发送端把连续消息变换成原始电信号，在接收端进行相反的变换，这种变换由信源和信宿来完成。这里所说的原始电信号通常称为基带信号，基带的含义是指信号的频谱从零频附近开始，如语音信号的频率范围为300Hz~3400Hz，图像信号的频率范围为0~6MHz。由于这些基带信号无法通过无线电直接传输，因此，模拟通信系统中常常需要进行第二种变换：把基带信号调制到适合在信道中传输的信号，并在接收端进行解调还原基带信号。在实际系统中可能还有滤波、放大、天线辐射等过程。
模拟信源(发送端)噪声源调制器信道解调器(接收端)受信者
图1-2
模拟通信系统模型
（二） 数字通信系统模型
数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统，如图1-3所示。数字通信涉及的技术问题主要有信源编码与译码、信道编码与译码、数字调制与解调、同步以及加密与解密等。
信息源信源编码信道编码数字调制数字解调信道译码信源译码受信者加密信道解密噪声源
图1-3
数字通信系统模型
1） 信源编码与译码
信源编码有两个基本功能：一是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，从而降低传输带宽，提高通信的有效性；二是完成模/数（A/D）转换，将信源模拟信号转换成数字信号，以实现模拟信号的数字化传输。信源译码是信源编码的逆过程。
2） 信道编码与译码
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信道编码的目的是增强数字信号