通讯原理1.doc

前言

前言前言

前言课程名称

课程名称课程名称

课程名称：

：：

：通信原理

通信原理通信原理

通信原理

( Principles of communications )

( Principles of communications )( Principles of communications )

( Principles of communications )

教材

教材教材

教材:

::

:通信原理

通信原理通信原理

通信原理（

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第6

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6 版

版版

版）

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）

曹丽娜

曹丽娜曹丽娜

曹丽娜樊昌信

樊昌信樊昌信

樊昌信编著

编著编著

编著国防工业出版社

国防工业出版社国防工业出版社

国防工业出版社

课程性质

课程性质课程性质

课程性质：

：：

：专业必修课

专业必修课专业必修课

专业必修课

课程内容

课程内容课程内容

课程内容：

：：

：讲授点对点之间的信息传输原理

讲授点对点之间的信息传输原理讲授点对点之间的信息传输原理

讲授点对点之间的信息传输原理，

，，

，主要讨论各

主要讨论各主要讨论各

主要讨论各

种传输方式的组成原理和性能指标

种传输方式的组成原理和性能指标种传输方式的组成原理和性能指标

种传输方式的组成原理和性能指标。

。。

。包括五大部分

包括五大部分包括五大部分

包括五大部分：

：：

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1

11

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、通信的基础知识

通信的基础知识通信的基础知识

通信的基础知识（

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- 4

44

4章

章章

章）

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信息及其度量

信息及其度量信息及其度量

信息及其度量

通信系统组成及其主要性能指标

通信系统组成及其主要性能指标通信系统组成及其主要性能指标

通信系统组成及其主要性能指标前言

前言前言

前言确知

确知确知

确知、

、、

、随机信号的频谱特性分析

随机信号的频谱特性分析随机信号的频谱特性分析

随机信号的频谱特性分析

信道与噪声

信道与噪声信道与噪声

信道与噪声、

、、

、信道容量

信道容量信道容量

信道容量

2

22

2、

、、

、模拟通信系统原理

模拟通信系统原理模拟通信系统原理

模拟通信系统原理（

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（第

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第5

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5章

章章

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3

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、数字通信系统原理

数字通信系统原理数字通信系统原理

数字通信系统原理（

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4

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、模拟信号的数字传输原理

模拟信号的数字传输原理模拟信号的数字传输原理

模拟信号的数字传输原理（

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9章

章章

章）

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5

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、、

、其他

其他其他

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：：

：差错控制编码

差错控制编码差错控制编码

差错控制编码、

、、

、同步原理

同步原理同步原理

同步原理

课时分配

课时分配课时分配

课时分配：

：：

：理论

理论理论

理论72

7272

72学时

学时学时

学时，

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，实验

实验实验

实验27

2727

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学时学时

学时

第一章

第一章第一章

第一章绪论

绪论绪论

绪论(2

(2(2

(2学时

学时学时

学时）

））

）

第二章

第二章第二章

第二章确知信号

确知信号确知信号

确知信号(2

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(2学时

学时学时

学时）

））

）

第三章

第三章第三章

第三章随机过程

随机过程随机过程

随机过程(6

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(6学时

学时学时

学时）

））

）前言

前言前言

前言第四章

第四章第四章

第四章信道

信道信道

信道(4

(4(4

(4学时

学时学时

学时）

））

）

第五章

第五章第五章

第五章模拟调制系统

模拟调制系统模拟调制系统

模拟调制系统(8

(8(8

(8学时

学时学时

学时）

））

）

第六章

第六章第六章

第六章数字基带传输系统

数字基带传输系统数字基带传输系统

数字基带传输系统(8

(8(8

(8学时

学时学时

学时）

））

）

第七章

第七章第七章

第七章数字带通传输系统

数字带通传输系统数字带通传输系统

数字带通传输系统(10

(10(10

(10学时

学时学时

学时）

））

）

第九章

第九章第九章

第九章模拟信号的数字传输

模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输

模拟信号的数字传输(8

(8(8

(8学时

学时学时

学时）

））

）

第十章

第十章第十章

第十章数字信号的最佳接收

数字信号的最佳接收数字信号的最佳接收

数字信号的最佳接收(8

(8(8

(8学时

学时学时

学时）

））

）

第十一章

第十一章第十一章

第十一章差错控制编码

差错控制编码差错控制编码

差错控制编码(8

(8(8

(8学时

学时学时

学时）

））

）

第十三章

第十三章第十三章

第十三章同步原理

同步原理同步原理

同步原理(4

(4(4

(4学时

学时学时

学时）

））

）

总复习

总复习总复习

总复习(4

(4(4

(4学时

学时学时

学时）

））

）前言

前言前言

前言先修课程

先修课程先修课程

先修课程：

：：

：信号与系统

信号与系统信号与系统

信号与系统、

、、

、概率与数理统计

概率与数理统计概率与数理统计

概率与数理统计、

、、

、积分变换

积分变换积分变换

积分变换、

、、

、

模拟

模拟模拟

模拟、

、、

、数字电路

数字电路数字电路

数字电路、

、、

、高频电子电路

高频电子电路高频电子电路

高频电子电路、

、、

、信息论基础等

信息论基础等信息论基础等

信息论基础等

后续课程

后续课程后续课程

后续课程：

：：

：程控交换

程控交换程控交换

程控交换、

、、

、移动通信

移动通信移动通信

移动通信、

、、

、扩频通信

扩频通信扩频通信

扩频通信、

、、

、光纤通信

光纤通信光纤通信

光纤通信、

、、

、

卫星通信等

卫星通信等卫星通信等

卫星通信等

网络课堂

网络课堂网络课堂

网络课堂：

：：

：:7777/moodle/

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密钥

密钥密钥

密钥：

：：

：txylly

txyllytxylly

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几点说明

几点说明几点说明

几点说明：

：：

：1

11

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、、

、本课程全面研究通信系统的一般原理和性

本课程全面研究通信系统的一般原理和性本课程全面研究通信系统的一般原理和性

本课程全面研究通信系统的一般原理和性

能

能能

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，它的一切分析

它的一切分析它的一切分析

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、、

、研究都是在

研究都是在研究都是在

研究都是在“

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过程

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”的基础上

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前言2

22

2、

、、

、本课程不是从具体电路出发

本课程不是从具体电路出发本课程不是从具体电路出发

本课程不是从具体电路出发，

，，

，而是从系统的物理模型

而是从系统的物理模型而是从系统的物理模型

而是从系统的物理模型、

、、

、

数学模型着手进行分析

数学模型着手进行分析数学模型着手进行分析

数学模型着手进行分析，

，，

，要掌握好所要求的基本概念

要掌握好所要求的基本概念要掌握好所要求的基本概念

要掌握好所要求的基本概念

3

33

3、

、、

、本课程是一门概念性

本课程是一门概念性本课程是一门概念性

本课程是一门概念性、

、、

、理论性很强的课程

理论性很强的课程理论性很强的课程

理论性很强的课程，

，，

，要适当多

要适当多要适当多

要适当多

做些练习题

做些练习题做些练习题

做些练习题，

，，

，以加深对基本概念的理解和掌握一般的分析

以加深对基本概念的理解和掌握一般的分析以加深对基本概念的理解和掌握一般的分析

以加深对基本概念的理解和掌握一般的分析

方法

方法方法

方法

4

44

4、

、、

、本课程是一门承上启下的专业基础课

本课程是一门承上启下的专业基础课本课程是一门承上启下的专业基础课

本课程是一门承上启下的专业基础课，

，，

，要求有一定的

要求有一定的要求有一定的

要求有一定的

知识面

知识面知识面

知识面，

，，

，且与计算机紧密联系在一起

且与计算机紧密联系在一起且与计算机紧密联系在一起

且与计算机紧密联系在一起。

。。

。通信原理

通信原理通信原理

通信原理、

、、

、通信技

通信技通信技

通信技

术和通信系统构成了通信全部

术和通信系统构成了通信全部术和通信系统构成了通信全部

术和通信系统构成了通信全部。

。。

。所以要进行一定的实验和

所以要进行一定的实验和所以要进行一定的实验和

所以要进行一定的实验和

参观实践

参观实践参观实践

参观实践，

，，

，以了解通信原理

以了解通信原理以了解通信原理

以了解通信原理、

、、

、通信技术

通信技术通信技术

通信技术。

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。第

第第

第1 章

章章

章绪论

绪论绪论

绪论1.1 通信的基本概念

通信的基本概念通信的基本概念

通信的基本概念1.2 通信系统的组成

通信系统的组成通信系统的组成

通信系统的组成1.3 通信系统分类及通信方式

通信系统分类及通信方式通信系统分类及通信方式

通信系统分类及通信方式1.3 通信系统分类及通信方式

通信系统分类及通信方式通信系统分类及通信方式

通信系统分类及通信方式1.4信息及其度量

信息及其度量信息及其度量

信息及其度量1.5 通信系统主要性能指标

通信系统主要性能指标通信系统主要性能指标

通信系统主要性能指标1.6 小结

小结小结

小结主要内容

主要内容主要内容

主要内容通信系统的组成

通信系统的组成通信系统的组成

通信系统的组成、

、、

、分类

分类分类

分类信息及其度量

信息及其度量信息及其度量

信息及其度量评价通信系统性能的指标

评价通信系统性能的指标评价通信系统性能的指标

评价通信系统性能的指标对本课程所要研究的对象有一个初步了解

对本课程所要研究的对象有一个初步了解对本课程所要研究的对象有一个初步了解

对本课程所要研究的对象有一个初步了解

1

11

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、、

、信息

信息信息

信息（

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美国数学家

美国数学家美国数学家

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、信息论的创始人香农指出

信息论的创始人香农指出信息论的创始人香农指出

信息论的创始人香农指出：

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：“

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信息是用信息是用

信息是用

来消除随机不定性的东西

来消除随机不定性的东西来消除随机不定性的东西

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不确定程度越大

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，它所含的信息越多

它所含的信息越多它所含的信息越多

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，越少

越少越少

越少

举例

举例举例

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：看电视剧

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看电视剧打游戏

打游戏打游戏

打游戏1.1

通信的基本概念

通信的基本概念通信的基本概念

通信的基本概念2

22

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、、

、IT

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（信息技术

信息技术信息技术

信息技术、

、、

、information technology

information technology information technology

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信息技术是与信息处理和信息传递有关的技术

信息技术是与信息处理和信息传递有关的技术信息技术是与信息处理和信息传递有关的技术

信息技术是与信息处理和信息传递有关的技术

信息处理

信息处理信息处理

信息处理举例

举例举例

举例：

：：

：遥感观测

遥感观测遥感观测

遥感观测

信息传递

信息传递信息传递

信息传递快递公司运送货物是属于

快递公司运送货物是属于快递公司运送货物是属于

快递公司运送货物是属于IT

ITIT

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吗吗

吗？

？？

？

我们把以电信号的形式传递的信息才叫信息

我们把以电信号的形式传递的信息才叫信息我们把以电信号的形式传递的信息才叫信息

我们把以电信号的形式传递的信息才叫信息

广泛地

广泛地广泛地

广泛地，

，，

，数据与信息的采集

数据与信息的采集数据与信息的采集

数据与信息的采集、

、、

、表示

表示表示

表示、

、、

、处理

处理处理

处理、

、、

、安全

安全安全

安全、

、、

、传

传传

传

输

输输

输、

、、

、交换

交换交换

交换、

、、

、显现

显现显现

显现、

、、

、管理

管理管理

管理、

、、

、组织

组织组织

组织、

、、

、存储

存储存储

存储、

、、

、检索等都属于

检索等都属于检索等都属于

检索等都属于IT

ITIT

IT3

33

3、

、、

、通信

通信通信

通信（

（（

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communication ）

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我们研究的通信是指从一个地方通过电信号或光信号

我们研究的通信是指从一个地方通过电信号或光信号我们研究的通信是指从一个地方通过电信号或光信号

我们研究的通信是指从一个地方通过电信号或光信号

的形式向另一地方进行消息的有效传递与交换

的形式向另一地方进行消息的有效传递与交换的形式向另一地方进行消息的有效传递与交换

的形式向另一地方进行消息的有效传递与交换（

（（

（严格地讲

严格地讲严格地讲

严格地讲

是电信

是电信是电信

是电信）

））

）

通信传递的是电或光信号

通信传递的是电或光信号通信传递的是电或光信号

通信传递的是电或光信号，

，，

，信号是我们传递信息的物

信号是我们传递信息的物信号是我们传递信息的物

信号是我们传递信息的物

质载体

质载体质载体

质载体

现代通信的业务主要有

现代通信的业务主要有现代通信的业务主要有

现代通信的业务主要有：

：：

：电报

电报电报

电报、

、、

、电话

电话电话

电话、

、、

、传真

传真传真

传真、

、、

、广播

广播广播

广播、

、、

、

电视

电视电视

电视、

、、

、因特网等

因特网等因特网等

因特网等

4

44

4、

、、

、通信系统

通信系统通信系统

通信系统（

（（

（communication system

communication system communication system

communication system ）

））

）

通信系统是实现信息传递所需的一切技术设备和传输

通信系统是实现信息传递所需的一切技术设备和传输通信系统是实现信息传递所需的一切技术设备和传输

通信系统是实现信息传递所需的一切技术设备和传输

媒质的总和

媒质的总和媒质的总和

媒质的总和。

。。

。

举例

举例举例

举例：

：：

：移动电话

移动电话移动电话

移动电话通信的发展简史

通信的发展简史通信的发展简史

通信的发展简史：

：：

：

按照人类交流方式与技术的不同

按照人类交流方式与技术的不同按照人类交流方式与技术的不同

按照人类交流方式与技术的不同，

，，

，可以把通信历史划分以下

可以把通信历史划分以下可以把通信历史划分以下

可以把通信历史划分以下

几个阶段

几个阶段几个阶段

几个阶段：

：：

：

第一阶段

第一阶段第一阶段

第一阶段语言

语言语言

语言

第二阶段

第二阶段第二阶段

第二阶段文字

文字文字

文字、

、、

、邮政

邮政邮政

邮政

第三阶段

第三阶段第三阶段

第三阶段印刷术

印刷术印刷术

印刷术、

、、

、出版物

出版物出版物

出版物

第四阶段

第四阶段第四阶段

第四阶段电报

电报电报

电报、

、、

、电话

电话电话

电话、

、、

、广播

广播广播

广播

第五阶段

第五阶段第五阶段

第五阶段通信与计算机的结合

通信与计算机的结合通信与计算机的结合

通信与计算机的结合、

、、

、网络

网络网络

网络1.2.1通信系统的一般模型

通信系统的一般模型通信系统的一般模型

通信系统的一般模型基于点与点之间的通信系统的模型可用图

基于点与点之间的通信系统的模型可用图基于点与点之间的通信系统的模型可用图

基于点与点之间的通信系统的模型可用图1-1来描述

来描述来描述

来描述。

。。

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1.2 通信系统的组成

通信系统的组成通信系统的组成

通信系统的组成信息源发送设备信息接收设备受信者

噪声源

发送端接收端图

图图

图1

11

1–1

1. 1

1. 通信系统的一般模型

通信系统的一般模型通信系统的一般模型

通信系统的一般模型

各部分的功能

各部分的功能各部分的功能

各部分的功能：

：：

：

1

11

1、

、、

、信息源

信息源信息源

信息源(

((

(简称信源

简称信源简称信源

简称信源，

，，

，也称发终端

也称发终端也称发终端

也称发终端)

))

)：

：：

：把各种可能消息转换成

把各种可能消息转换成把各种可能消息转换成

把各种可能消息转换成

原始电信号

原始电信号原始电信号

原始电信号，

，，

，将这个原始电信号称为消息信号或基带信号

将这个原始电信号称为消息信号或基带信号将这个原始电信号称为消息信号或基带信号

将这个原始电信号称为消息信号或基带信号。

。。

。

信源分为模拟信源和数字信源

信源分为模拟信源和数字信源信源分为模拟信源和数字信源

信源分为模拟信源和数字信源基带的含义是指信号的频谱从零频附近开始

基带的含义是指信号的频谱从零频附近开始基带的含义是指信号的频谱从零频附近开始

基带的含义是指信号的频谱从零频附近开始，

，，

，如

如如

如

语音信号为

语音信号为语音信号为

语音信号为300~3400Hz

300~3400Hz300~3400Hz

300~3400Hz，

，，

，图像信号为

图像信号为图像信号为

图像信号为0~6MHz

0~6MHz0~6MHz

0~6MHz。

。。

。电话机

电话机电话机

电话机、

、、

、电视摄像机属于模拟信源

电视摄像机属于模拟信源电视摄像机属于模拟信源

电视摄像机属于模拟信源，

，，

，输出的是模拟信号

输出的是模拟信号输出的是模拟信号

输出的是模拟信号；

；；

；

电传机

电传机电传机

电传机、

、、

、计算机终端属于数字信源

计算机终端属于数字信源计算机终端属于数字信源

计算机终端属于数字信源，

，，

，输出离散的数字信号

输出离散的数字信号输出离散的数字信号

输出离散的数字信号。

。。

。

2

22

2、

、、

、发送设备

发送设备发送设备

发送设备：

：：

：对基带信号完成某种变换

对基带信号完成某种变换对基带信号完成某种变换

对基带信号完成某种变换，

，，

，以适合在信道中

以适合在信道中以适合在信道中

以适合在信道中

传输

传输传输

传输，

，，

，即

即即

即：

：：

：使发送信号的特性和信道特性相匹配

使发送信号的特性和信道特性相匹配使发送信号的特性和信道特性相匹配

使发送信号的特性和信道特性相匹配，

，，

，具有抗信

具有抗信具有抗信

具有抗信

道干扰的能力

道干扰的能力道干扰的能力

道干扰的能力，

，，

，具有足够的功率以满足远距离传输的需要

具有足够的功率以满足远距离传输的需要具有足够的功率以满足远距离传输的需要

具有足够的功率以满足远距离传输的需要。

。。

。

对于模拟通信系统

对于模拟通信系统对于模拟通信系统

对于模拟通信系统，

，，

，调制是最常见的变换方式

调制是最常见的变换方式调制是最常见的变换方式

调制是最常见的变换方式。

。。

。

对于数字通信系统

对于数字通信系统对于数字通信系统

对于数字通信系统，

，，

，发送设备常常又可分为信源编码与信道

发送设备常常又可分为信源编码与信道发送设备常常又可分为信源编码与信道

发送设备常常又可分为信源编码与信道对于数字通信系统

对于数字通信系统对于数字通信系统

对于数字通信系统，

，，

，发送设备常常又可分为信源编码与信道

发送设备常常又可分为信源编码与信道发送设备常常又可分为信源编码与信道

发送设备常常又可分为信源编码与信道

编码

编码编码

编码。

。。

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3

33

3、

、、

、信道

信道信道

信道：

：：

：传输信号的物理媒质

传输信号的物理媒质传输信号的物理媒质

传输信号的物理媒质（

（（

（信号传输的物理通道

信号传输的物理通道信号传输的物理通道

信号传输的物理通道）。

）。）。

）。

无线信道

无线信道无线信道

无线信道：

：：

：大气

大气大气

大气、

、、

、自由空间

自由空间自由空间

自由空间

有线信道

有线信道有线信道

有线信道：

：：

：明线

明线明线

明线、

、、

、电缆

电缆电缆

电缆、

、、

、光纤

光纤光纤

光纤。

。。

。

传输过程中存在噪声干扰

传输过程中存在噪声干扰传输过程中存在噪声干扰

传输过程中存在噪声干扰。

。。

。媒质的固有特性及引入的干扰与噪声直接关系到通信的质量

媒质的固有特性及引入的干扰与噪声直接关系到通信的质量媒质的固有特性及引入的干扰与噪声直接关系到通信的质量

媒质的固有特性及引入的干扰与噪声直接关系到通信的质量。

。。

。

不同的传输媒质对信号的影响不同

不同的传输媒质对信号的影响不同不同的传输媒质对信号的影响不同

不同的传输媒质对信号的影响不同，

，，

，处理时需建立不同的数

处理时需建立不同的数处理时需建立不同的数

处理时需建立不同的数

学模型

学模型学模型

学模型，

，，

，以反映传输媒质对信号的影响

以反映传输媒质对信号的影响以反映传输媒质对信号的影响

以反映传输媒质对信号的影响。

。。

。

4

44

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、、

、接收设备

接收设备接收设备

接收设备：

：：

：完成发送设备的反变换

完成发送设备的反变换完成发送设备的反变换

完成发送设备的反变换，

，，

，从带有干扰的接收信

从带有干扰的接收信从带有干扰的接收信

从带有干扰的接收信

号中正确恢复出相应的原始基带信号来

号中正确恢复出相应的原始基带信号来号中正确恢复出相应的原始基带信号来

号中正确恢复出相应的原始基带信号来，

，，

，对于多路复用信号

对于多路复用信号对于多路复用信号

对于多路复用信号，

，，

，

还包括解除多路复用

还包括解除多路复用还包括解除多路复用

还包括解除多路复用，

，，

，实现正确分路

实现正确分路实现正确分路

实现正确分路。

。。

。

对于模拟通信系统

对于模拟通信系统对于模拟通信系统

对于模拟通信系统，

，，

，解调

解调解调

解调对于模拟通信系统

对于模拟通信系统对于模拟通信系统

对于模拟通信系统，

，，

，解调

解调解调

解调

对于数字通信系统

对于数字通信系统对于数字通信系统

对于数字通信系统，

，，

，译码

译码译码

译码、

、、

、解码

解码解码

解码

5

55

5、

、、

、信息宿

信息宿信息宿

信息宿（

（（

（简称信宿

简称信宿简称信宿

简称信宿，

，，

，也称受信者

也称受信者也称受信者

也称受信者、

、、

、收终端

收终端收终端

收终端）

））

）：

：：

：将复原的

将复原的将复原的

将复原的

原始信号转换成相应的消息

原始信号转换成相应的消息原始信号转换成相应的消息

原始信号转换成相应的消息。

。。

。1.2.2模拟通信模型和数字通信模型

模拟通信模型和数字通信模型模拟通信模型和数字通信模型

模拟通信模型和数字通信模型模拟信号

模拟信号模拟信号

模拟信号：

：：

：信号参量的

信号参量的信号参量的

信号参量的取值是连续的

取值是连续的取值是连续的

取值是连续的或

或或

或取无穷多个值

取无穷多个值取无穷多个值

取无穷多个值的

的的

的，

，，

，且

且且

且

直接与消息相对应

直接与消息相对应直接与消息相对应

直接与消息相对应的信号

的信号的信号

的信号。

。。

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如电话机送出的语音信号

如电话机送出的语音信号如电话机送出的语音信号

如电话机送出的语音信号、

、、

、电视摄像机输出的图像信号等

电视摄像机输出的图像信号等电视摄像机输出的图像信号等

电视摄像机输出的图像信号等。

。。

。

模拟信号有时也称连续信号

模拟信号有时也称连续信号模拟信号有时也称连续信号

模拟信号有时也称连续信号，

，，

，这个连续是指信号的某一参量

这个连续是指信号的某一参量这个连续是指信号的某一参量

这个连续是指信号的某一参量

可以连续变化

可以连续变化可以连续变化

可以连续变化，

，，

，或者说在某一取值范围内可以取无穷多个值

或者说在某一取值范围内可以取无穷多个值或者说在某一取值范围内可以取无穷多个值

或者说在某一取值范围内可以取无穷多个值，

，，

，

而

而而

而不一定在时间上也连续

不一定在时间上也连续不一定在时间上也连续

不一定在时间上也连续，

，，

，如图

如图如图

如图1

11

1-

--

- 2(b)

2(b)2(b)

2(b)所示的抽样信号

所示的抽样信号所示的抽样信号

所示的抽样信号而

而而

而不一定在时间上也连续

不一定在时间上也连续不一定在时间上也连续

不一定在时间上也连续，

，，

，如图

如图如图

如图1

11

1-

--

- 2(b)

2(b)2(b)

2(b)所示的抽样信号

所示的抽样信号所示的抽样信号

所示的抽样信号O

f (t)t(a)f (nT )tPAM信号(b)O图

图图

图1 –2 模拟信号波形

模拟信号波形模拟信号波形

模拟信号波形

(a)连续信号

连续信号连续信号

连续信号；

；；

；(b)抽样信号

抽样信号抽样信号

抽样信号数字信号

数字信号数字信号

数字信号：

：：

：信号参量

信号参量信号参量

信号参量只能取有限个值

只能取有限个值只能取有限个值

只能取有限个值，

，，

，并且

并且并且

并且常常不直接与消

常常不直接与消常常不直接与消

常常不直接与消

息相对应

息相对应息相对应

息相对应的信号

的信号的信号

的信号。

。。

。

如电报信号

如电报信号如电报信号

如电报信号、

、、

、计算机输入

计算机输入计算机输入

计算机输入/

//

/输出信号

输出信号输出信号

输出信号、

、、

、PCM

PCMPCM

PCM信号等

信号等信号等

信