最新1.1 通信系统的基本模型
1-2 通信系统的模型(数字通信系统优点)
2.数字基带传输通信系统 特点：没有调制器与解调器的数字系统。 3.模拟信号数字化传输通信系统 特点：模拟信号在数字系统中传输：A/D转 换与D/A转换。
数字通信与模拟通信比较
优点
抗干扰能力强，可消除噪声积累
采用差错控制技术，改善传输质量 便于与各种数字终端接口，利用现代计算技术对
通Байду номын сангаас原理
南京信息职业技术学院
通信系统模型
通信系统的一般模型（点对点通信）
信源 发送端
发送设 备
信道
接收设 备 接收端
信宿
噪声源 图1.1 通信系统一般 模型
模拟通信系统模型
定义：信道中传输模拟信号的系统称为 模拟通信系统。
模拟通信系统模型可由图 1.1 略加演变而成， 如图 1.2 所示。
信息进行处理、存储、变换 便于加密处理，保密性强 便于集成化，使通信设备微型化
缺点
占据系统频带宽，频带利用率不高
对同步要求高，系统设备比较复杂
数字通信系统的模型
定义：信道中传输数字信号的系统称为数
字通信系统。
分类：数字频带传输通信系统、数字基带
传输通信系统和模拟信号数字化传输通信 系统。
1.数字频带传输系统
同步 信 源 编 码 器 加 密 器 调 制 器 信 道 解 调 器 解 密 器 译 码 器 信 宿
噪声源 图1.3 数字频带通 信系统的一般模型
信息源 调制器 信道 解调器 信宿
发送端
噪声源 图1.2 模拟通信系统 一般模型
接收端
从理论上基带、基带信号、已调信号存在以下关系。
信源发出的原始电信号是基带信号。
基带的含义是指：频谱从零频附近开始的信 号（如语音）。
通信系统模型综述
通信系统模型综述一、通信系统一般模型通信的目的是传输信息，进行信息的时空转移。
通信系统的作用就是将信息从信源发送到一个或多个目的地。
实现通信的方式和手段很多，如手势、语言、旌旗、烽火台和击鼓传令，以及现代社会的电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、因特网和计算机通信等，这些都是消息传递的方式和信息交流的手段。
伴随着人类的文明、不和科学技术的发展，电信技术也是以一日千里的速度飞速发展，如今，在自然科学领域涉及“通信”这一术语时，一般指“电通信”。
广义来讲，光通信也属于电通信，因为光也是一种电磁波。
在电通信系统中，消息的传递是通过电信号来实现的，首先要把消息转换成电信号，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做相应的处理后，送给信宿再转换为原来的消息，这一过程可用下图的通信系统一般模型来概括。
上图各部分的功能简述如下：图11.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—>音频符号）、摄像机（—>视频信号）；数字信源则输出离散的数字信号，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，发送设备还包括多路复用器。
3.信道信道是一种物理煤质，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煤质。
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和噪声直接关系到通信的质量。
简述通信系统的一般模型__概述及解释说明
简述通信系统的一般模型概述及解释说明1. 引言1.1 概述通信系统是现代社会中不可或缺的一部分，它在人们之间传递信息、交流思想起到了至关重要的作用。
随着科技的发展，各种通信系统得以建立和完善，从最初的传统有线电话到如今的移动通信网络，都为人们提供了全球范围内快速、可靠、安全的信息传输与沟通手段。
本文将简要介绍通信系统的一般模型，并对其组件、功能和工作原理进行解释说明。
同时，本文还将深入探讨通信系统中的关键要点，以便读者更好地理解和运用相关知识。
1.2 文章结构本文主要分为六个部分：引言、通信系统的一般模型、通信系统的要点一、通信系统的要点二、通信系统的要点三和结论。
在引言部分，我们将对整篇文章进行概述，并阐明文章目标与结构。
接下来，在通信系统的一般模型部分，我们将具体描述其定义、背景、组件和功能以及工作原理。
在接下来的三个部分中，我们将详细解释每个要点，并提供相关实例和说明。
最后，在结论部分，我们将对整篇文章进行总结并提出一些展望。
1.3 目的本文的主要目的是向读者介绍通信系统的一般模型，并解释其组成部分和工作原理。
通过详细说明每个关键要点，我们希望读者能够全面了解通信系统并理解其在现代社会中的重要性。
同时，通过阅读本文，读者还可以更好地应用和运用通信系统相关知识。
最终，我们期望本文能为读者提供一个全面、清晰且易于理解的概述，并为他们进一步学习和研究通信系统打下基础。
2. 通信系统的一般模型2.1 定义和背景：通信系统是指通过传送、交换和处理信息来完成信息传递的一组设备和技术的集合。
它可以实现人与人之间、人与机器之间以及机器与机器之间的信息传递。
通信系统在现代社会中扮演着非常重要的角色，广泛应用于电信、互联网、无线通信等领域。
2.2 组件和功能：通信系统由多个组件组成，每个组件都有特定的功能，协同工作以实现信息传递。
主要的组件包括发送端、接收端、传输介质和信号处理设备。
发送端将待传输的信息转化为适合在传输介质上进行传播的信号，并通过传输介质将信号发送给接收端。
通信网的构成.pdf
一、ADSL技术背景
9 ADSL的提出最初是为了支持基于ATM的VOD 视频 点播业务
9 VOD具有信息流上下行不对称的特点，即下行速 率传输视频流远大于上行速率传输点播命令
9 ADSL 作为一种宽带接入技术其传输特点恰好与 个人用户和小型企事业用户信息流的特征一致， 即下行的带宽远高于上行
二、ADSL工作原理（1）
9 ADSL技术是一种以普通电话双绞线作为传输媒介，实现高速数据 接入的一种技术。 9 其最远传输距离可达4～5 km，下行传输速率最高可达6～8 Mb/s， 上行最高768 kb/s 9 为实现普通双绞线上互不干扰的同时执行电话业务与高速数据传 输，ADSL采用FDM(频分复用)和离散多音调制(DMT：Discrete Multitone)技术。
（D/A）转换器尽可能靠天线处理，所有基带信号处理都用软件 方式替代硬件实施。
软件无线电系统的关键部分为宽带多频段天线、高速A/D和 D/A转换器以及高速信号处理部分。
软件无线电技术最大的优点是基于同样的硬件环境，针对不 同的功能采用不同的软件来实施，其系统升级、多种模式的运行 可以自适应地完成。软件无线电能实现多模式通信系统的无缝连 接。
BSS：基站子系统
NSS：网络子系统
DPPS：数据后处理系统
SEMC：安全性管理中心
PCS：用户识别卡个人化中心 MSC：移动业务交换中心
HLR：归属用户位置寄存器
AUC：鉴权中心
BSC：基站控制器
BTS：基站收发信台
PSTN：公用电话网
ISDN：综合业务数字网 MS：移动台
GSM系统结构与功能
一个GSM系统可由三个子系统组成，即操作支持子系统 (OSS)，基站子系统(BSS)和网路子系统(NSS)三部分.
通信系统模型.pptx
2019年10月19
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1
课程概况
目的：
了解学习信息论的作用、方法与意义，对信息论的 研究方法和成果有广泛的基本认识，学会应用，为 进一步研究打下基础
特点：
以信息理论为中心，区别与“信源编码”、“信道 编码”
以概念和物理意义为主 结合通信系统实际应用
2019年10月19
source with a fidelity criterion”. – Shannon第三定理
2019年10月19
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25
信息论发展简史
1952年Fano证明了Fano不等式，给出了shannon 信道编码逆定理的证明
1957，Wolfowitz，1961 Fano，1968Gallager给 出信道编码定理的简介证明并描述了码率，码长和 错误概率的关系，1972年Arimoto和Blahut发明了 信道容量的迭代算法
2019年10月19
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9
各部件功能
信道
信号从发端传到接收端的介质
干扰源
系统各部分引入的干扰，包括衰落，多径，码间干 扰，非线性失真，加性噪声，主要是统计特性
信道的中心问题是研究信道的统计特性和传信能力， 即信道容量
2019年10月19
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10
各部件功能
译码器
编码器的逆变换 中心问题是研究各种可实现的解调和译码方法
信宿
信息的接收者
2019年10月19
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11
信息、信息科学与信息论
Inform—information
什 么 “某人被通知或告知的内容、情报、消息”
通信原理讲义
通信原理讲义第一章绪论1．1 通信系统的组成1．1．1 通信一般系统模型点对点通信模型：反映了通信系统的共性。
连续消息：状态连续变化的消息（如语音、图像），也称为模拟消息。
●消息与电信号之间必须建立单一的对应关系。
通常，消息被载荷在电信号的某以参量上。
数字信号：电信号的参量携带离散消息，该参量离散取值。
模拟信号：电信号的参量携带连续消息，参量连续取值。
●相应的通信系统分成两类数字通信系统模拟通信系统●模拟信号与数字信号之间可以相互转换在信息源中使用模-数（数-模）转换器，接受端使用数-模（模-数）转换器。
●数字通信比模拟通信更能适应对通信技术越来越高的要求（1）数字传输的抗干扰能力强，中继时可以消除噪声的积累；（2）传输差错可以控制；（3）便于使用现代数字信号处理技术对信息进行处理；（4）易于加密处理；（5）可以综合传递各种消息，增强系统功能。
●模拟通信系统模型（点对点）调制器：将基带信号转变为频带信号的设备。
解调器：将频带信号转变为基带信号的设备。
模拟通信强调变换的线性特性，既已调参量与基带信号成比例。
● 数字通信系统模型（点对点） 强调已调参量与基带信号之间的一一对应。
数字通信需要解决的问题：（2） 编码与解码：通过差错控制编码消除噪声或干扰造成的差错； （3） 加密和解密：对基带信号进行人为“搅乱”；（4） 同步：发送和接收节拍一致，包括：位同步（码元同步）和群同步、帧同步、句同步或码组同步。
数字通信模型：1．2 通信系统的分类及通信方式 1．2．1 通信系统分类● 按消息的物理特征分类电报通信系统 电话通信系统 数据通信系统图像通信系统 ● 按调制方式分类基带传输线性调制载波调制 非线性调制 频带传输 数字调制脉冲模拟调制脉冲调制消息 消息消息消息脉冲数字调制●按信号特征分类模拟通信系统数字通信系统●按传输媒介分类有线无线1．2．2 通信方式分类●点对点通信，按传送方向与时间关系：单工通信：消息只能单方向传输半双工通信：通信双方都能收发消息，但不能同时进行收发全双工通信：通信双方可同时进行收发●数字通信中，按数据信号码元排列方式：串行传输：数字信号码元序列按时间顺序一个接一个的在信道中传输，适合远距离传输。
通信系统模型.pptx
息 文字，数字，图像
含 信息：它是更高层次哲学上的抽象，是信号与消
义
息的更高表达层次。可以定量的描述。信息、物 质和能量是构成一切系统的三大要素。三个层次
？ 中，信号最具体，信息最抽象。它们三者之间的
关系是哲学上的内涵与外延的关系。
2019-7-13
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16
1.2 信息论研究的中心问 题和发展
第一章 引论
2019-7-13
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1
课程概况
目的：
了解学习信息论的作用、方法与意义，对信息论的 研究方法和成果有广泛的基本认识，学会应用，为 进一步研究打下基础
特点：
以信息理论为中心，区别与“信源编码”、“信道 编码”
以概念和物理意义为主 结合通信系统实际应用
2019-7-13
1956McMillan证明了Kraft不等式。1952年Fano码， Huffman码。1976 Rissanen算术编码，1977，78 Ziv和Lempel的LZ算法
2019-7-13
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26
信息论发展简史
1950年汉明码，1960年卷积码的概率译码， Viterbi译码，1982年Ungerboeck编码调制技术， 1993年Turbo编译码技术
C. E. Shannon
在我看来，两三百年之后，当人们回过头来看我们 这个时代的时候，他们可能不会记得谁曾是美国总统， 他们也不会记得谁曾是影星或摇滚歌星，但是仍然会
2019-7知-13 晓Shannon的名字，学谢谢欣校赏 里仍然会讲授信息论。 30
2019-7-13
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31
欢迎提出各种问题、意见和建议
Shannon 1948
通信系统概述
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●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。
●发送设备：作用是将信源产生的消息信号转换为适合于在信道中传输的信号。
它要完成调制、放大、滤波、发射等。
在数字通信系统中还要包括编码和加密。
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19
§1.1 通信系统的基本模型
第 二、基本概念
一 章
4. 编码与译码
引 信道编码 通过增加冗余等手段对信源码进行编码，使消息
论
在传递的过程中具有一定的抗干扰能力，以提高
信息传送的可靠性。信道编码又称为可靠性编码
或者纠错编码。
增加冗余 增加消息中符号或者信源码之间关联性。 比如 身份证号码中的校验码， 计算机中的奇偶校验码， 条型码，………
18
§1.1 通信系统的基本模型
第 二、基本概念
一 章
4. 编码与译码
引 信源编码 通过消除冗余、控制码长等手段对信源进行编码，
论
以提高传输效率。信源编码又称为有效性编码。
控制码长 晴 x 1 0 0 0 0 阴 x2 1 01 1 雨 x3 2 10 10 雪 x4 3 11 11
◈ 经常发生的消息用短码。 ◈ 如果受到干扰，发出“0”，收到“1”，怎么办？
第 二、基本概念
一 章
5. 调制与解调
P3
引 调制 将基带信号通过频谱搬移技术调制到高频信号。 论
1.1 通信系统的基本模型
信
息
论 基
信息论基础
础
Fundamentals of Information Theory
谢松法
xiesongfa@ 华中科技大学数学系
2
信 一、教学及考核方式
息
论
基
课堂教学： 40 学时
础
上机实验： 12 学时
作业：
考试方式： 闭卷 考试成绩： 实验成绩占 20%，考试成绩占80%
模拟信号
变 换
模/数转数字换信号
编码
噪声
数/模转换
反变
译码
换
加强有效性和可靠性
调制 可以传输的信号
信道
解调
13
§1.1 通信系统的基本模型
第 二、基本概念
一 章
1. 信源与信宿
P1
引 信源 信源是产生消息(或消息序列)的源(人或者机器)；
论
消息可以是语言、文字、图象、符号、函数等等。
信源
信道
信宿
9
§1.1 通信系统的基本模型
第 一、基本流程
一 章 比如 古代烽火台 —— 最早的信息通信系统
引
论
◈ 边防士兵点燃烽火，
传递出某种消息或者信息(如报警等)；
◈ 人们看到烽火， 获得某种消息或者信息。
10
§1.1 通信系统的基本模型
第 一、基本流程
一
章
烽火不一定总是报警，它也报平安。
3
信 二、教材与参考书
息
论
贾世楼，《信息论理论基础》，
基
础
哈尔滨工业大学出版社。
傅祖芸，《信息论 — 基础理论与应用》， 电子工业出版社。
4
信 三、教学内容
息
论
本课程主要讲解香农信息论的基本概念、基本理论和
基
础 基本方法，以及编码的理论和实现原理。
第一、二、四、六章：
(1) 介绍信息的统计度量(熵)，信道的熵速率和信道容量； (2) 介绍无失真信源编码及常用的信源编码方法； (3) 介绍信道编码理论及常用的信道编码方法； (4) 简单介绍限失真信源编码的一些知识。
信源是发信者，输出消息，携带信息。
信宿 信宿是收信者，收到消息，获得信息。
2. 换能器 P2 换能器进行能量变换，如声电变换、光电变换等等，
得到电信号。
14
§1.1 通信系统的基本模型
第 二、基本概念
一 章
3. 模/数转换与数/模转换
P2
引 模拟信号 即连续(时间)信号。
论
取值任意，时间连续(一维)；
一
章
同样是报平安(消息)，但平时与战时报平安所传递的
引
信息不可同日而语。
论
可见，消息 信息。
现代通信系统传递消息或者信息的手段已不断改进， 整个系统已经相当发达和完善。
12
§1.1 通信系统的基本模型
第 一、基本流程(现代通信系统) P4 图1.2
一
章
信源
信宿
引
产生消息(携带信息)
论
换能器
换能器
取值任意，空间连续(二维)。
离散信号 即离散(时间)信号。
取值任意，时间离散(一维)； 取值任意，空间离散(二维)。
x(t )
t
模拟信号
x(n)
t
采样信号
15
§1.1 通信系统的基本模型
第 二、基本概念
一 章
3. 模/数转换与数/模转换
引 数字信号
论
取值离散，时间离散(一维)；
取值离散，空间离散(二维)。
(香农)
7
§1.1 1
通信系统的基本模型
章 一、基本流程
引 论
二、基本概念
三、基本要求
四、信源与信道分类
8
§1.1 通信系统的基本模型
第 一、基本流程
一
章
一般而言，
引
首先信息被产生，
论
然后通过某种方式传递，
最后收到信息或者获得信息。
(信源) (信道) (信宿)
最基本的通信系统模型
比如 电平： , 0, ; 图像：像素点，256级灰度。
(图像举例)
16
§1.1 通信系统的基本模型
第 二、基本概念
一 章
4. 编码与译码
P3
引 编码 将信源产生的消息或者信源码变换为一个数字序列。
论
通常为二进制数字序列。
提高有效性(信源编码)； 编码的目的主要有 增加可靠性(信道编码)；
加强保密性(加密编码)。
译码 将数字序列还原成消息或者信源码。
17
§1.1 通信系统的基本模型
第 二、基本概念
一 章
4. 编码与译码
引 信源编码 通过消除冗余、控制码长等手段对信源进行编码，
论
以提高传输效率。信源编码又称为有效性编码。
消除冗余 消除或者减少消息中符号之间关联性。 比如 拍发电报、发送短信、BBS、聊天室等: (FT，BT，PS，BTW，……)
20
§1.1 通信系统的基本模型
第 二、基本概念
一 章
4. 编码与译码
引 加密编码 加密编码是将明文码变换为密文码，以提高传输
论
和处理过程中的安全保密性。
加密编码一般由密钥控制，不同的密钥产生不同 的加密编码。
密文经信道编码后通过信道传到接收端， 密钥通过安全信道传到接收端。
21
§1.1 通信系统的基本模型
引
论
当年安史之乱，安禄山从范阳起兵，仅用 23 天便
逼近洛阳、潼关一带。高仙芝、封常清固守潼关，遭
诬陷抵抗不力被杀；接着哥舒翰坚守潼关，从而出现
相持局面。这一段时间每天都点平安火。后来哥舒翰 被迫出战，在灵宝大败，人们看不到平安火。几天之
后，皇帝逃往四川。
11
§1.1 通信系统的基本模型
第 一、基本流程
5
第 一
第一章 引论
章
引 §1.1 通信系统的基本模型
论 §1.2 信息论的研究范畴
6
第 一
第一章 引论
章
引
信息论是在长期的通信实践活动中，由通信技术与
论 概率论、随机过程、数理统计等学科相结合发展起来的
一门新兴交叉学科。
美国数学家香农于 1948 年发表的论文“通信的数学 理论”奠定了信息论的基础。