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1、第一章 绪论,通信的目的是为了信息的传递和交换，而实用通信系统的实现得依靠三个方面的技术支持。第一，能将声音、文字、图像和数据等含有信息的具体表现形式与电信号进行相互转换的传感技术；第二，能对电信号进行加密、交换等处理的电信号处理技术；第三，能对电信号(或光信号)进行有效变换并切实传输的信息传送技术。,1.1 通信的基本系统模型 1.2 通信传输的信号及形成 1.3 通信系统中的噪声和干扰 1.4 通信电子电路的学习特点,1.1 通信的基本系统模型,图中的发送设备和接收设备是直接为远距离信号流动提供技术支持的设备，基带信号是需要传送的信息信号，信道是信号流动的物理通路。,图1-1-1 通信系统
2、框图,基带信号本身可以是通过电话机、电报机、话筒或摄像机等物体前端的“输入变换器”得到的输出电信号，也可以是数字终端或其它电子设备输出的电信号。 通信系统中的信道是指能携带，并传输信号的媒质空间。常见的信道通常有光信道和电磁信道两类。,1.1.1 通信系统中的电磁信道及信号 人们通常将电磁信道分为无线信道和有线信道两类。无线信道是指无明显边界的电波传播空间，如无线通信的空间信号通路。有线信道是针对边界明显、空间范围相对较窄的信号传播通路，如有线通信用的架空明线、同轴电缆、视频电缆和波导管等。,常见的共存方式有“空分”、“频分”和“时分”三种，其共同特点是共存具有可实现性，以及共存信号的可提取性
3、(或识别性)。“空分”是指利用不同的空间来实现多路信号的实时传送和处理，如有线情况下，可以利用不同的电路或不同的电缆来区分不同的空间，又如无线空间可以依靠天线的指向性和发射信号功率大小来粗略控制和区分不同的空间。,“频分”是指利用同一空间下的不同频率范围来实现多路信号的实时传送和处理。这一方法的关键在于每一路信号的频率范围是有限的，即“频带信号”(相应的通信称为 “频带通信”)。若信号带宽无限，则不能采用频分的方法。“时分”是将实时传送和处理的信号通过压缩、突发和反压缩的方法，在同一空间、同一频段内采用不同时间间隔，即时隙，实现多路信号的实时传送和处理。,(1) 无线信道中的信号是以电磁波的形
4、式传播的，通过天线可以完成电信号与电磁波的相互转换。 (2) 一般来说，电磁波的传播空间可以通过天线的方向性和发射功率来限制，但这一限制是不严格的。,1.1.2 发送和接收设备的功能 调制是远距离传输的基础。它的主要技术作用是将基带信号变换成符合特定信道传输要求的信号形式；同时，也是在一个物理通路中传输多路信号，以及提高信号抗干扰能力的技术基础。,在理想情况下，它是从信道中提取出发端调制输出的有用信号，并进行与调制相反的处理，从而恢复出原基带信号的电路。这个过程通常称为解调。当然，由于信道中噪声和干扰的存在，接收设备所恢复的基带信号与原基带信号之间必然会存在差异，这一差异称为失真。,1.2 通
5、信传输的信号及形成,通常将基带信号在信道内直接传输的情况称为基带传输，如常用的有线广播。 而这个高频信号本身如同一个运载信息的工具，因而该高频信号称为载波(或载频)信号。与信息相对应的基带信号则称为调制信号，调制器输出的信号称为已调信号(或已调波)。与调制过程对应的接收过程称为解调过程。图1-2-1为调制、解调的示意框图。,图1-2-1 调制、解调的示意框图,在“频带通信” 系统中，载波信号应该选用高频正弦信号，相应的调制称为正弦型调制。 若为数字调制，则称为幅度键控(ASK)或称为通断键控OOK(on-off keying)、移相键控(Phase-shift keying，PSK)和频率键控
6、(Frepuency-shift keying，FSK)三种；若为模拟调制，则称为幅度调制(AM、DSB等)、频率调制(FM)和相位调制(PM)三种。 通常将图1-2-3(a)所示的这类表示数字信息的模拟信号称为数字的模拟信号。,图1-2-3 幅度调制已调波示意图,还需说明的是：数字基带信号占用的频率范围较宽，其主要能量集中在低频范围内，因此它适于在近距离电路中传输，例如计算机内部、本地的电话网或短距离PCM通信。 各个载波的频率间隔必须足够大，以使各个已调信号的频谱不但不会重叠，而且还存在一定的间隔，这个间隔通常被称为防护带。,我国规定调频广播电台的各台已调波的频率间隔不能小于9kHz。我们
7、将这种利用不同频率范围传输不同信号的方式称为频分多路复用技术，相应的传输称为频带传输。 实际通信系统中，除了用频分复用方式可以实现多路通信外，还可以利用图1-2-5所示的“时分复用(TDM)”方式来实现多路通信。,图1-2-5两路数字基带信号的时分复用示意图,通常将通过这类方式完成的多路通信技术称为时分多路复用技术。 通常，我们将数字信号和数字的模拟信号统称为数据信号。与数据信号对应的通信称为数据通信；否则就是模拟通信。,1.3 通信系统中的噪声和干扰,通信系统接收端所接收到的信号中，除有用信号外，还包含有各种各样的无用信号对有用信号形成的干扰和噪声。,1.3.1 通信系统中的抗干扰方法 即使
8、干扰噪声较大，也可以根据原基带数字信号的编码规律与收到的数字基带信号进行比较的方法来发现干扰和噪声的存在，并通过本地的纠错电路，或者通过另一信号通路要求发射端重发的方法来实现无误码或少误码的传输。,第一，设法使接收端能收到更强的有用信号，如缩短已调波传输的距离，或增大发射端的发射强度(衡量信号强弱的技术指标是信噪比)；第二，将接收到的信号送入具有识别功能的选通电路中进行有用信号的提取；第三，在多路频带通信中采用隔离带和对通信信道实行人为频段划分的方法使接收有用信号时减少其它人为信号的干扰；第四，在发射端采用输出信号频率范围有限的调制方式和其它技术，尽可能减少无用频率信号的送出，以利于减少对其它
9、通信和自身信号的干扰。,抑制噪声和干扰的信号选通电路有两类。一类是频带选通电路，它由选频滤波器(见附录A)来实现，这类电路能识别按频分方式共存于电路输入端的有用频率和无用频率，从而将无用频率范围内的噪声和干扰去掉，即减弱在有用时域波形上累加的噪声强度。另一类是能识别有用频带内干扰和噪声的选通电路，但这类电路的局限性较大，一般不具有通用性。,1.3.2 噪声和等效噪声带宽 干扰和噪声的主要形式有如下几种。 第一，设备不理想形成的干扰。 第二，雷电和工业干扰。 第三，随机噪声的起伏干扰。,为了讨论对输出信号有影响的输入噪声功率，设电路输入的实际噪声功率谱为S()，电路传递函数的幅频特性为Hv()，可得输出噪声信号的功率谱Xo()为 Xo()S()Hv2( ),这时，我们假设输入等效噪声具有如图1-3-2所示的均匀功率谱，即白噪声。白噪声的强度为S(0)，0是电路通频带的中心频率。那么，等效噪声带宽Bn定义为 Bnoxo（）d/ S(0),
