模拟通信系统模型
通信系统的模型及分类
基带的含义是指：频 谱从零频附近开始的 信号（如语音）；
3.数字通信系统模型
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。
3.数字通信系统模型
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
《现代通信技术》课程
通信系统的 模型及分类
目 录
01
通信系统的一般模型
02
03
模拟通信系统模型
数字通信系统模型
1.通信系统的一般模型
点对点通信
信源 发送设备 信道 接收设备 信宿
发送端
噪声源 通信系统一般模型
接收端
2.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。
信息源 调制器 信道 解调器 信宿
发送端 噪声源
接收端
模拟通信系统 一般模型
2.模拟通信系统模型
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；
完成这种变换和反变换 的是调制器和解调器。 经过调制后的信号称为 已调信号；
01
02
03
04 已调信号有三个基本特征： 1）携带有信息，2）适合在信 道中传输，3）信号的频谱具有 带通形式且中心频率远离零频， 因而已调信号又称频带信号；
优点
便于与各种数字终端接口，利用现代计算技术对信息进
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；
谢谢
知识点—简单通信系统模型课件.
《通信概论》课程
简单通信系统 模型
主讲：孙青华教授
目录
01 简单通信系统模型 02 模拟通信系统模型 03 数字通信系统模型
01.简单通信系统模型Biblioteka 信源发送设备发送端
信道 噪声源
接收设备
信宿
接收端
发我送们通设可信备以系信的将统道作通是是模用信通传型是信系信输中将宿统中载，信指噪简一体信源的声单切，源产是的技包是生接客抽术括产的收观象设电生信存成备缆信息在通和，息变的信传光的换人干系输缆人成或扰统媒，或利机模质无机于器型构线器信，成电道如的波传图总等输所体的示。信。号
03.数字通信系统模型
目信经信前道过传源，为编信输编数克在码道过码字服数是编程是通模字为码，为信拟通了的系了设通信提统将备信系高息通在信向系统信传过接源着统中息输再收信集的，传到生端息成缺信输充中，用化点源的当继通尽、，发可通消过可智产出靠信除反能生的性信噪过少化了信，道声程的、数号在接积，二微字经信口累还进型通过源的，原制化信编调实信序、系源码制现息列低统编基器远。表功，码础距现耗如和上调离，和图信增制高提低上道加到质高成所编了传量传本示码冗输传输化。余介输效发位质；率展。中。
通信技术专业教学资源库 石家庄邮电职业技术学院
谢谢
主讲： 孙青华教授
02.模拟通信系统模型
信息 源
调制 器
信道
解调 器
受信 者
噪声 源
模拟系统然传后输，连简原续单以始的通模数首同电在模信拟先理字信发拟系信发，号送信统上号送在经端号分图传端接调，为所输的收制信系模示信连端解源统拟为息续对调信抗通模的消应器号干信拟方息进变经扰系通式变行换过能统信称成两成两力和系为原次适次较数统模始反数合变弱字拟电变字信换不通通信换道：适信信号。传于系。输长统的距。信离号信号传输。
通信系统的组成
第一章通信概述模块1 通信系统的组成（ZY3200101001）【模块描述】本模块包含通信系统的基本组成。
通过对通信系统模型、模拟通信和数字通信系统的模型及其优缺点的介绍，掌握通信系统的基本组成及特点。
本模块还介绍了电力系统通信设备连接情况。
【正文】一、通信系统模型通信的目的是传输消息。
消息包括符号、文字、话音、音乐、图片、数据、影像等形式。
基本的点对点通信都是将消息从发送端通过某种信道传递到接收端。
这种通信系统可由图ZY3200101001-1中的模型加以概括。
发送端的作用是把各种消息转换成原始电信号。
为了使原始信号适合在信道上传输，需要对原始信号进行某种变换，然后再送入信道。
信道是信号传输的通道。
接收端的作用是从接收到的信号中恢复出相应的原始信号，再转换成相应的消息。
图中所示的噪声源是信道中的噪声以及分散在通信系统其他各处的噪声的集中表示。
图ZY3200101001-1通信系统的简化模型二、模拟通信和数字通信可以将各种不同的消息分成数字消息（离散消息）和模拟消息（连续消息）两大类。
数字消息是指消息的状态是可数的或离散型的，如：符号、文字或数据等。
模拟消息是指消息的状态是连续变化的，如：连续变化的语音、图像等。
为了传递消息，各种消息需要转换成电信号，消息和电信号之间必须建立单一的对应关系，这样在接收端才能准确地还原出原来的消息。
通常，消息被载荷在电信号的某一参量上，如果电信号的该参量携带着离散消息，则该参量是离散取值的，这样的信号就称为数字信号。
如果电信号的该参量是连续取值的，这样的信号就称为模拟信号。
按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，把通信系统分成模拟通信系统和数字通信系统。
在通信过程中，也可以先将模拟信号变换成数字信号，经数字通信方式传输到接收端，再将数字信号反变换成模拟信号。
数字通信与模拟通信相比，更加适应对通信技术越来越高的要求。
数字通信的优点主要表现在以下几个方面：数字传输抗干扰能力强，尤其在中继时可以消除噪声的积累；传输差错可以控制，改善了传输质量；便于使用现代数字信号处理技术对数字信号进行处理；数字信号易于做高保密性的加密处理；数字通信可以综合传递各种消息，增强通信系统的功能。
通信原理
f1
基带信号 反相器
e 2 FSK ( t )
相加器
振荡器2 f2
选通开关
2FSK信号的解调方法 非相干解调
带通 滤波器 包络 检波器 定时脉冲
ω1
e 2 FSK ( t )
输出
抽样 判决器
带通 滤波器
ω2
包络 检波器
相干解调
）、
信源编解码
目的：将模拟信号转换成数字信号 步骤：抽样、量化和编码
抽样信号
抽样信号 量化信号
011
100
100
011
011
100
100
编码信号
t
PCM编译码
PCM系统的原理框图
模拟信号 输入
抽样保持
量 化
编 码
PCM信号 输出
冲激脉冲
(a) 编码器
PCM信号 输入 模拟信号 输出
解 码
低通 滤波
接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。 受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如扬声器等。
★ 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：
图1-2 模拟通信系统模型
两种变换： 模拟消息 基带信号
原始电信号（基带信号） 已调信号（带通信号）
★ 数字通信系统模型
全速率TCH信道编码 将语音编码形成的260个比特流分成三类，分 别是50个最重要比特，132个重要比特以及78个不 重要比特。然后对上述的50个比特添加上3个奇偶 校验比特，这53个比特同132个重要比特和4个尾比 特一起被卷积编码，速率为1：2，因而得到378bit， 另外78bit不予保护，于是得到最后的456bit。
通信系统的组成模型
• 信息源给出的是模拟语音信号时，信 源编码器将其转换成数字信号，以实 现模拟信号的数字化传输。
2） 信道编码与译码
为了减少差错，信道编码器对传输的信 息码元按一定的规则加入保护成分（监 督元），组成所谓“抗干扰编码”。接 收端的信道译码器按一定规则进行解码， 从解码过程中发现错误或纠正错误，从 而提高通信系统抗干扰能力，实现可靠 通信。
连续信号及其抽样
f (t )
O (a ) f (nT ) PAM 信号
t
O (b )
t
离散信号及其连续载波调制
f (nT )
1 O
0 0
1
1 0 1 (a )
1
1 0
0 1
t
数字信 息 PSK 波形
0
0
1
1
1
0
0
1
(b )
模拟通信系统模型
• 信源发出的是基带信号，具有频率很低的频谱 分量， 一般不宜直接传输。把基带信号变换成
返回
1.2 通信系统的组成模型
通信系统的一般模型
通信的目的是传输消息。 实现消息传递所需的一切设备和传输媒 质的总和称为通信系统。 基于点与点之间的通信系统的一般模型 可用图 1 - 1 来描述。
通信系统的一般模型
发送 设备 接收 设备
信源
信道 干扰源
信宿
返回
信源
• 定义——产生消息的来源。 • 作用——把各种消息转换成原始电信号。 • 距离——电话机、摄像机、电传机、计算 机等。 • 分类———模拟信源、数字信源
返回
发送设备
• —— 信源产生的消息信号变换成适合在 信道中传输的信号使信源和信道匹配。 发送设备的变换方式是多种多样的，在 需要频谱搬移的场合，调制是最常见的 变换方式。对数字通信系统，发送设备 常常又包括编码器与调制器。
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。
通信原理 调制
低通滤波后，得到
1 m ′(t ) cos( ∆ωt + ϕ ) 2
仅当本地载波没有频率和相位误差时，输出信号才等 于m′(t) / 2。[和调制信号仅差一个常数因子] – 优缺点：DSB信号可以节省发送功率，但接收电路较为复杂
2.2.3 单边带(SSB)调制
S′(f)
上边带 下边带
– 原理： • 两个边带包含相同的信息 • 只需传输一个边带： 上边带或下边带 • 要求m(t)中无太低频率 上边带 – 解调：需要本地载波 • 由于 若 z(t) = x(t) y(t) ， 则有 Z(ω) = X(ω) ∗ Y(ω) 单边带信号解调时， 用载波cosω0t 和接收信号相 乘，相当于在频域中载波频 谱和信号频谱相卷积。
f0+fm
f
-2f0
0
fm
f
H(f - f0)
0 H(f + f0) + H(f – f0)
2f0
f
-2f0
-fm0Biblioteka fm2f0f
2.3 非线性调制（角度调制）
2.3.1 基本原理
– 频率的概念：严格地说，只有无限长的恒定振幅和恒 定相位的正弦波形才具有单一频率。载波被调制后， 不再仅有单一频率，而是具有许多离散或连续的频率 分量，占据一定的频带宽度。 – “瞬时频率”的概念：设一个载波可以表示为 c (t ) = A cos ϕ (t ) = A cos(ω0t + ϕ 0 ) 式中，ϕ0为载波的初始相位；
通 发
信
数字信 通信
2. 模拟调制系统
2.1 概述
– 模拟调制：用来自信源的基带模拟信号去调制某载波 。调制 模拟调制： 的结果将使载波的某个参量随信号而变， 的结果将使载波的某个参量随信号而变，或者说用载波的某 个参量值代表自信源来的信号的值． 个参量值代表自信源来的信号的值． – 载波：确知的周期性波形 － 余弦波： 调制信号 载波： 余弦波：
通信系统模型文档资料
但是模拟通信的缺点也很突出，如抗干扰能力差、 保密性差、设备不易大规模集成，不适应计算机通 信的需要。
2
信源
信源提供的语音、数据、图像等待传递信息， 由发信终端设备变换成适合于在传输媒介上传 送的通信信号发送到传输媒介上传输，当该信 号经传输媒介进行传输时，被叠加上了各种噪 声干扰，收信终端将收到的信号经解调等逆变 换，恢复成信宿适用的信息形式，这一过程就 是对通信系统工作原理的简单描述。
5
模拟通信系统模型
6
数字通信系统模型
7
数据通信系统
数据通信是指依据通信协议，利用数据传输技术(模 拟传输或数字传输)在两个功能单元之间传递信息。 数据通信离不开计算机技术，从某种意义上说，数 据通信可以看成是数字通信的特例。 研究数据通信系统包括两方面内容：
• 一方面研究信道的组成、连接、控制及其使用；
20
通信主要任务
传输系统的利用 充分合理利用传输设施 复用：在多个用户之间分配传输系统的总传输能力 拥塞控制：保证传输系统不因传输请求过量而超载
接口 设备与传输系统之间的连接
信号的产生 按某种格式产生具有一定强度的电磁波信号 能够在传输系统上传播 能够被接收器转换为数据
21
通信主要任务
同步 在发送器与接收器之间达成某种同步 接收器能够判断信号的起始、结束和信号单元的持 续时间
• 对于数字信道：DCE的作用是实现信号 码型与电平的转换、信道特性的均衡、 收发时钟的形成与供给，以及线路接 续控制等。
14
传输信道类型
(根据不同角度分类) • 模拟信道与数字信道 • 专用线路和交换线路 • 有线信道和无线信道
频分信道和时分信道
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模拟通信系统模型
说了这么久的模拟通信，当人们在学习一个事物的时候，特别是一个理论概念的时候，要是总说细节不说全局，会让人产生迷茫之感，学习通信系统来说也是一样，刚才说了那么多，给人的感觉是：
“横看成岭侧成峰，远近高低各不同。
不识庐山真面目，只缘身在此山中。
”
要想概览庐山真面目，不如登顶而望之，正所谓高屋建瓴，就是这个道理。
学习模拟通信的时候，先来看看它的整体框架，如图2.15所示，再来学习其内部结构。
由图2.15可以看到，信源的输入经过调制后，通过信道的传输、解调后到达信宿。
调制的概念就是将信号从低频“搬运”到高频上，这样做的目的是为了传输的方便，更详尽地解释在下文给出，这里先看模拟通信系统的模型。
图2.15 模拟通信系统模型
细心的读者可能会问这样一个问题，假如信源的输入是声音信号的话，而在模拟通信系统中走的是电信号，声音信号和电信号之间的转换似乎没有在这个框图中体现啊。
对于这个问题，笔者只能说：
问得好！
为什么说问得好呢，因为如何将声音信号转换成电信号的问题，也是当年贝尔等人冥思苦想的问题。
因为这个信号转换的问题是电话发明的核心问题，只有将声音信号转换成电信号，才能在电路上传播。
贝尔最初想出来的办法是电磁开关的一开一关产生
脉冲信号来实现通信，但是这种方法最终证明是不现实
的，为什么不现实呢？因为声音的频率最大可达3400Hz ，
换句话说就是每秒钟电磁开关开合3400次（先不考虑采
样的精确性），在当时的条件下，这个数据无论如何也不
是电磁开关能达到的。
直到1875年夏季的某天，贝尔正为电话的电流转换
问题而苦恼的时候，鬼使神差地，
他把金属片连接在电磁
图2.16 世界上第一部电话
第1章移动通信的前世今生
·3
·
开关上，这次居然有了电流，声音信号成功地转化为电信号。
如图2.16展示了美国新泽西州贝尔实验室博物馆世界上的第一部电话。
后来经过分析发现，原来是由于声音的震动引发了金属片的震动，金属片的震动使得与之相连的电磁开关的线圈产生了电流。
两年后，爱迪生又发明了碳粒的转换器，话说19世纪的发明要是没有发明大王爱迪生的参与才怪了。
有了声音信号到电信号的转换器，模拟信号的传输才得以进行，但是新的问题又来了，到了信号的接收端，怎么把电信号转换成声音信号呢？
这个简单，在电话的听筒部分加一个放大器即可，也就是传说中的电喇叭，这样电信号就能转换成声音信号了。
有了电信号与声音信号的相互转换的加入，下面就该完善一下上面的模拟通信系统模型了，如图2.17所示。