通信系统的主要分类课件

01十月2023通信系统的主要分类03八月2023通信系统的主要分类1通信系统的主要分类课件2通信系统的主要分类课件3通信系统的主要分类课件41.2通信系统的组成1.2.1通信系统的一般模型

我们把实现信息传输所需一切设备和传输媒介所构成的总体称为通信系统。以点对点通信为例，通信系统的一般模型如图1-1所示。

1.2通信系统的组成1.2.1通信系统的一般模型5图1-1通信系统的一般模型

图1-1通信系统的一般模型6图1-1中，发送设备的作用一方面是把信息转换成原始电信号，该原始电信号称为基带信号；另一方面将原始电信号处理成适合在信道中传输的信号。它所要完成的功能很多，例如调制、放大、滤波和发射等，在数字通信系统中发送设备又常常包含信源编码和信道编码等。信道是指信号传输通道，按传输媒介的不同，可分为有线信道和无线信道两大类。图中的噪声源，是信道中的所有噪声以及分散在通信系统中其它各处噪声的集合。图1-1中，发送设备的作用一方面是把信息转换成原始电信号，该7在接收端，接收设备的功能与发送设备相反，即进行解调、译码等。它的任务是从带有干扰的接收信号中恢复出相应的原始电信号，并将原始电信号转换成相应的信息，提供给受信者。在接收端，接收设备的功能与发送设备相反，即进行解调、译码等。8通信系统的主要分类课件9我们以语音信号为例来说明图1-2模拟通信系统模型各部分的作用。发信人讲话的语音信息首先经变换器将语音信息变成电信号（模拟信源），然后电信号经放大设备后可以直接在信道中传输。为了提高频带利用率，使多路信号同时在信道中传输，原始的电信号（基带信号）一般要进行调制才能传输到信道中去。调制是信号的一种变换，通常是将不便于信道直接传输的基带信号变换成适合信道中传输的信号，这一过程由调制器完成，经过调制后的信号称为已调信号。在收端，经解调器和逆变换器还原成语音信息。

我们以语音信号为例来说明图1-2模拟通信系统模型各部分的作用101.2.3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。数字通信系统可进一步细分为数字频带传输通信系统和数字基带传输通信系统。一、数字频带传输通信系统数字频带传输通信系统如图1-3所示。图1-3中，变换器的作用是把信息转换成数字基带信号。信源编码的主要任务是提高数字信号传输的有效性。信源编码器的输出就是信息码元,此外，话音和图像压缩编码等都是在信源编码器内完成。接收端信源译码则是信源编码的逆过程1.2.3数字通信系统模型数字通信系统是利用数字信号来传11图1-3数字通信系统模型

图1-3数字通信系统模型12信道编码的任务是提高数字信号传输的可靠性。其基本做法是在信息码组中按一定的规则附加一些监督码元，以使接收端根据相应的规则进行检错和纠错，信道编码也称纠错编码。接收端信道译码是其相反的过程。数字通信系统还有一个非常重要的控制单元，即同步系统（图1-3没有画出）。它可以使通信系统的收、发两端或整个通信系统，以精度很高的时钟提供定时，以使系统的数据流能与发送端同步、有序而准确地接收与恢复原信息。信道编码的任务是提高数字信号传输的可靠性。其基本做法是在信息13二、数字基带传输通信系统与频带传输系统相对应，我们把没有调制器/解调器的数字通信系统称为数字基带传输通信系统，如图1-4所示。图1-4数字基带传输系统模型

二、数字基带传输通信系统图1-4数字基带传输系统模型14图1-4中基带信号形成器可能包括编码器、加密器以及波形变换等，接收滤波器亦可能包括译码器、解密器等。三、数字通信的主要特点目前，无论是模拟通信还是数字通信，在不同的通信业务中都得到了广泛的应用。但是，数字通信更能适应现代社会对通信技术越来越高的要求，数字通信技术已成为当代通信技术的主流。与模拟通信相比，它有如下优点：1、抗干扰、抗噪声性能好图1-4中基带信号形成器可能包括编码器、加密器以及波形变换等15在数字通信系统中，传输的信号是数字信号。以二进制为例，信号的取值只有两个，这样发端传输的和收端接收和判决的电平也只有两个值，若“1”码时取值为A，“0”码时取值为0，传输过程中由于信道噪声的影响，必然会使波形失真，在接收端恢复信号时，首先对其进行抽样判决，才能确定是“1”码还是“0”码，并再生“1”，“0”码的波形。因此只要不影响判决的正确性，即使波形有失真也不会影响再生后的信号波形。而在模拟通信中，如果模拟信号叠加上噪声后，即使噪声很小，也很难消除它。

在数字通信系统中，传输的信号是数字信号。以二进制为例，信号的162、差错可控

数字信号在传输过程中出现的错误（差错），可通过纠错编码技术来控制。3、易加密数字信号与模拟信号相比，容易加密和解密。因此，数字通信保密性好。4、数字通信设备和模拟通信设备相比，设计和制造更容易，体积更小，重量更轻。5、数字信号可以通过信源编码进行压缩，以减少冗余度，提高信道利用率。6、易于与现代技术相结合。2、差错可控171.3通信系统分类及通信方式1.3通信系统分类及通信方式18通信系统的主要分类课件19表

1.3-1通信频段

、

常用传输媒质及主要用途

表1.3-1通信频段、常用传输媒质及主要用途204、按调制方式分类

根据信道中传输的信号是否经过调制，可将通信系统分为基带传输系统和频带（调制）传输系统。基带传输是将没有经过调制的信号直接传送，如音频市内电话；频带传输是对基带信号调制后再送到信道中传输。常用的调制方式及相关理论将在本书第3章、第6章和第8章中详细介绍。5、按通信业务类型分类根据通信业务类型的不同，通信系统可分为电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统和图像通信系统等.6、按信号复用方式分类

按信号复用方式，通信系统又可分为频分复用（FDM）通信系统、时分复用（TDM）通信系统和码分复用（CDM）通信系统等。4、按调制方式分类

211.3.2通信方式

1、按信息传输的方向与时间关系划分通信方式对于点对点之间的通信，按信息传送的方向与时间关系，通信方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信三种。单工通信是指信息只能单方向进行传输的一种通信工作方式，如图1-5（a）所示。单工通信的例子很多，如广播、遥控、无线寻呼等。这里，信号只从广播发射台、遥控器和无线寻呼中心分别传到收音机、遥控对象和BP机上。半双工通信方式是指通信双方都能收发信息，但不能同时进行收和发的工作方式，如图1-5（b）所示。例如无线对讲机、收发报机等都是这种通信方式。1.3.2通信方式1、按信息传输的方向与时间关系划分通信22全双工通信是指通信双方可同时进行双向传输信息的工作方式，如图1-5（c）所示。例如普通电话、计算机通信网络等采用的就是全双工通信方式。图1-5通信方式示意图全双工通信是指通信双方可同时进行双向传输信息的工作方式，如图232、按数字信号码元排列方式划分通信方式在数字通信中按照数字码元排列顺序的方式不同，可将通信方式分为串行传输和并行传输。

并行传输是将代表信息的数字信号码元序列分割成两路或两路以上的数字信号序列同时在信道上传输，则称为并行传输通信方式，如图1-6（a）所示。并行传输的优点是速度快、节省传输时间，但需占用频带宽，设备复杂，成本高，故较少采用，一般适用于计算机和其他高速数字系统，特别适用于设备之间的近距离通信。串行传输是将代表信息的数字信号码元序列按时间顺序一个接一个地在信道中传输，如图1-6（b）所示。通常，一般的远距离数字通信都采用这种传输方式。2、按数字信号码元排列方式划分通信方式24图1-6并行和串行通信方式图1-6并行和串行通信方式253、按照网络结构划分通信方式通信系统按照网络结构可分为线型、星型、树型、环型等类型。专门为两点之间设立传输线的通信称之为点对点通信。多点间的通信属于网通信。网通信的基础仍是点对点通信。因此，本书重点讨论点对点通信的原理。

3、按照网络结构划分通信方式26

1.4信息及其度量

通信的目的在于信息的传递和交换。人们常将语言、文字、图像和数据等信息的传递俗称消息的传递。信息与消息在概念上相近，但信息一词对通信来说，更贴切、更具普遍性，信息可理解为消息中所含有的特定内容。各种各样的消息，其中有意义的特定内容，均可用信息一词来表述。如铁路系统运送货物量多少采用“货运量”（不管运送什么货物）来度量，通信系统中传输信息的多少采用“信息量”来度量。当人们在通信中获得消息之前，对它的特定内容有一种“不确定性”，事件的不确定程度只能就其出现的概率来描述。

1.4信息及其度量通信的目的在于信息的传递和交换。人27信息量与消息的种类、特定内容及重要程度无关，它仅与消息中包含的不确定度有关。也就是说消息中所含信息量与消息发生的概率密切相关。消息发生概率愈小，愈使人感到意外和惊奇，则此消息所含的信息量愈大。例如，一方告诉另一方一件几乎不可能发生的消息包含的信息量比可能发生的消息包含的信息量大。如果消息发生的概率趋于零（不可能事件），则它的信息量趋于无穷大；如果消息发生的概率为1（必然事件），则此消息所含的信息量为零。在信息论中，消息所含的信息量I与消息x出现的概率P(x)的关系式为（1.4-1）

信息量与消息的种类、特定内容及重要程度无关，它仅与消息中包含28I代表两种含义：当事件x发生以前，表示事件x发生的不确定性；当事件x发生以后，表示事件x所含有（或所提供）的信息量。信息量的单位由对数底的取值决定。若对数以2为底时单位是“比特”（bit—binaryunit的缩写）；若以e为底时单位是“奈特”（nat—natureunit的缩写）；若以10为底时单位是“哈特”（Hart—Hartley的缩写）。通常采用“比特”作为信息量的实用单位。I代表两种含义：当事件x发生以前，表示事件x发生的不确定性；29通信系统的主要分类课件30以上我们讨论了离散消息的度量。类似，关于连续消息的信息量可用概率密度来描述。可以证明，连续消息的平均信息量（相对熵）为

（1.4-3）

式中,f(x)是连续消息出现的概率密度。有兴趣的读者，可参考信息论有关专著。以上我们讨论了离散消息的度量。类似，关于连续消息的信息量可用311.5通信系统的主要性能指标

设计和评价一个通信系统，往往要涉及到许多性能指标，如系统的有效性、可靠性、适应性、经济性及使用维护方便性等。这些指标可从各个方面评价通信系统的性能，但从研究信息传输方面考虑，通信的有效性和可靠性是通信系统中最主要的性能指标。所谓有效性，是指消息传输的“速度”问题，而可靠性主要是指消息传输的“质量”问题。在实际通信系统中，对有效性和可靠性这两个指标的要求经常是矛盾的，提高系统的有效性会降低可靠性，反之亦然。因此在设计通信系统时，对两者应统筹考虑。1.5通信系统的主要性能指标设计和评价一个通信系统，往往321.5.1模拟通信系统的主要性能指标

模拟通信系统的有效性指标用所传信号的有效传输带宽来表征。当信道容许传输带宽一定，而进行多路频分复用时，每路信号所需的有效带宽越窄，信道内复用的路数就越多。显然，信道复用的程度越高，信号传输的有效性就越好。信号的有效传输带宽与系统采用的调制方法有关。同样的信号用不同的方法调制得到的有效传输带宽是不一样的。模拟通信系统的可靠性指标用整个通信系统的输出信噪比来衡量。信噪比是信号的平均功率S与噪声的平均功率N之比。信噪比越高，说明噪声对信号的影响越小。显然，信噪比越高，通信质量就越好。输出信噪比一方面与信道内噪声的大小和信号的功率有关，同时又和调制方式有很大关系。例如宽带调频系统的有效性不如调幅系统，但是调频系统的可靠性往往比调幅系统好。1.5.1模拟通信系统的主要性能指标331.5.2数字通信系统的主要性能指标一、有效性指标数字通信系统的有效性指标用传输速率和频带利用率来表征。1、传输速率传输速率有两种表示方法：码元传输速率RB和信息传输速率Rb。码元传输速率RB简称传码率，又称符号速率等。它表示单位时间内传输码元的数目，单位是波特（Baud），记为B。信息传输速率Rb简称传信率，又称比特率等。它是指系统每秒钟传送的信息量，单位是比特/秒，常用符号“bit/s”表示。1.5.2数字通信系统的主要性能指标34通信系统的主要分类课件35通信系统的主要分类课件36通信系统的主要分类课件37通信系统的主要分类课件38解：

依题意

则

由式（1.5-6）得系统的误码率

解：依题意

则由式（1.5-6）得系统的误码率391.6信道及其容量任何一个通信系统，均可视为由发送端、信道和接收端三大部分组成。因此，信道是通信系统必不可少的组成部分，信道特性的好坏直接影响到系统的总特性。本节将重点讨论信道特性及其对信号传输的影响，并介绍信道中加性噪声的一般特性及信道容量的概念。1.6.1信道的定义和分类通常对信道的定义有两种理解：一种是指信号的传输媒质，如对称电缆、同轴电缆、超短波及微波视距传播路径、短波电离层反射路径、对流层散射路径以及光纤等，称此种类型的信道为狭义信道。另一种是将传输媒质和各种信号形式的转换、耦合等设备都归纳在一起，包括发送设备、接收设备，馈线与天线、调制器等部件和电路在内的传输路径或传输通路，这种范围扩大了的信道称为广义信道。

1.6信道及其容量任何一个通信系统，均可视为由发送端、信道40广义信道按照它包含的功能，可以划分为调制信道与编码信道。在模拟通信系统中，主要是研究调制和解调的基本原理，其传输信道可以用调制信道来定义。所谓调制信道是指图1-7中调制器输出端到解调器输入端的部分。从调制和解调的角度来看，调制器输出到解调器输入端的所有变换装置及传输媒质，不管其中间过程如何，只是对已调信号进行某种变换，因此可以将其视为一个整体。在研究调制、解调问题时，定义一个调制信道是非常方便的。

广义信道按照它包含的功能，可以划分为调制信道与编码信道。41图1-7调制信道和编码信道图1-7调制信道和编码信道42在数字通信系统中，如果我们只关心编码和译码问题，可以定义编码信道来突出研究的重点。所谓编码信道是指图1-7中编码器输出端到译码器输入端的部分。因为从编码和译码的角度来看，编码器是把信源所产生的消息信号变换为数字信号，译码器则是将数字信号恢复成原来的消息信号，而编码器输出端至译码器输入端之间的一切环节只是起到了传输数字信号的作用，所以可以将其归为一体来讨论。图1-7为调制信道与编码信道的示意图。在数字通信系统中，如果我们只关心编码和译码问题，可以定义编码431.6.2信道数学模型

信道的数学模型用来表征实际物理信道的特性，它反映信道输出和输入之间的关系。下面我们简要描述调制信道和编码信道这两种广义信道的数学模型。

1、调制信道模型调制信道属于模拟信道，通过对调制信道进行大量的分析研究，发现它具有如下共性：（1）有一对（或多对）输入端和一对（或多对）输出端；（2）绝大多数的信道都是线性的，即满足线性叠加原理；（3）信号通过信道具有一定的延迟时间，而且它还会受到（固定的或时变的）损耗；1.6.2信道数学模型信道的数学模型用来表征实际物理信道44图1-8调制信道模型（4）即使没有信号输入，在信道的输出端仍可能有一定的输出（噪声）。根据以上几条性质，调制信道可以用一个线性时变网络来表示，如图1-8所示。图1-8调制信道模型（4）即使没有信号输入，在信道的输45通信系统的主要分类课件46由以上分析可见，信道对信号的影响可归纳为两点：一是乘性干扰k(t)；二是加性干扰n(t)。如果了解和的特性，则信道对信号的具体影响就能确定。信道的不同特性反映在信道模型上有不同的k(t)和n(t)。通常，把前面提到的架空明线、电缆、波导、中长波地波传播、超短波及微波视距传播、卫星中继、光导纤维以及光波视距传播等传输媒质构成的信道称为恒参信道；而将短波电离层反射，超短波流星余迹散射，超短波及微波对流层散射，超短波电离层散射以及超短波视距绕射等传输媒质所分别构成的信道称为随参信道。由以上分析可见，信道对信号的影响可归纳为两点：一是乘性干扰k472、编码信道模型

编码信道是包括调制信道及调制器、解调器在内的信道。它与调制信道模型有明显的不同：调制信道对信号的影响是通过和使信号的模拟波形发生变化。而编码信道对信号的影响则是一种数字序列的变换，即把一种数字序列变成另一种数字序列。故有时把调制信道看成是一种模拟信道，而把编码信道看成是一种数字信道。在常见的二进制数字传输系统中，编码信道的简单模型如图1-9所示。

2、编码信道模型在常见的二进制数字传输系统中，编码信道的简单48图1-9二进制编码信道模型

图1-9二进制编码信道模型49图1-9的模型中，P(0)和P(1)分别表示发送“0”符号和“1”符号的先验概率，P(0/0)与P(1/1)是正确转移的概率，而P(1/0)与P(0/1)是错误转移的概率。信道噪声越大将导致输出数字序列发生错误越多，错误转移条件概率P(1/0)与P(0/1)也就越大；反之，错误转移条件概率P(1/0)与P(0/1)就越小。信道输出总的错误概率为Pe=P(0)P(1/0)+P(1)P(0/1)（1.6-3）

由概率论的性质可知P(0/0)+P(1/0)=1P(1/1)+P(0/1)=1转移概率完全由编码信道的特性决定，一个特定的编码信道就会有其相应确定的转移概率关系。而编码信道的转移概率一般需要对实际信道做大量的统计分析才能得到。图1-9的模型中，P(0)和P(1)分别表示发送“0”符号和50由无记忆二进制编码信道模型可以容易地推广到多进制无记忆编码信道模型。图1-10给出了一个多进制无记忆编码信道模型。图1-10多进制无记忆编码信道模型

由无记忆二进制编码信道模型可以容易地推广到多进制无记忆编码信51由于编码信道包含调制信道，且它的特性也紧密地依赖于调制信道，故下面我们主要讨论调制信道特性对信号传输的影响。

1.6.3调制信道特性对信号传输的影响

一、恒参信道对信号传输的影响由于恒参信道对信号传输的影响是确定的或者是变化极其缓慢的。因此，其传输特性可以等效为一个线性时不变网络，该线性网络的传输特性可以用幅度—频率特性和相位—频率特性来表征。1、信号不失真传输的条件对于信号传输而言，通常追求的是信号通过信道时不产生失真或者失真小到不易察觉的程度。由《信号与系统》课程可知，线性网络传输特性H(ω)通常可用幅度－频率特由于编码信道包含调制信道，且它的特性也紧密地依赖于调制信道，52通信系统的主要分类课件53可见，对于理想的无失真信道，如果相频特性是线性的，则群时延－频率特性是－条水平直线，如图1-11（c）所示。图1-11理想的幅－频特性、相－频特性、群时延－频率特性可见，对于理想的无失真信道，如果相频特性是线性的，则群时延－542、信号两种主要失真及其影响信号经过恒参信道时，若信道的幅度特性在信号频带内不是常数，则信号的各频率分量通过信道后将产生不同的幅度衰减，从而引起信号波形的失真，我们称这种失真为幅－频失真；幅－频失真对模拟通信影响较大，导致信噪比下降。若信道的相频特性在信号频带内不是频率的线性函数，则信号的各频率分量通过信道后将产生不同的时延，从而引起波形的群时延失真，我们称这种失真为相－频失真。相－频失真对语音通信影响不大，但对数字通信影响较大，会引起严重的码间干扰，造成误码。2、信号两种主要失真及其影响55通信系统的主要分类课件56通信系统的主要分类课件57通信系统的主要分类课件58通信系统的主要分类课件59通信系统的主要分类课件60通信系统的主要分类课件61通信系统的主要分类课件62多径传播使包络产生的起伏虽然比信号的周期缓慢，但是其周期仍然可能是在秒的数量级。故通常将由多径效应引起的衰落称为“快衰落”。多径传播不仅会造成上述的衰落和频率弥散，同时还可能发生频率选择性衰落。在多径传播时，由于各条路径的等效网络传输函数不同，于是各网络对不同频率的信号衰减也就不同，这就使接收点合成信号的频谱中某些分量衰减特别严重，这种现象称为频率选择性衰落。下面通过一个例子来建立这个概念。

多径传播使包络产生的起伏虽然比信号的周期缓慢，但是其周期仍然63通信系统的主要分类课件64通信系统的主要分类课件65相关带宽表示信道传输特性相邻两个零点之间的频率间隔。如果信号的带宽比相关带宽宽，则将产生严重的频率选择性衰落。为了减小频率选择性衰落，就应使信号的带宽小于相关带宽。在工程设计中，为了保证接收信号质量，通常选择信号带宽为相关带宽的1/5~1/3。当在多径信道中传输数字信号时，特别是传输高速数字信号，频率选择性衰落将会引起严重的码间干扰。为了减小码间干扰的影响，就必须限制数字信号传输速率。相关带宽表示信道传输特性相邻两个零点之间的频率间隔。66图1-14选择性衰落特性

图1-14选择性衰落特性67随参信道的衰落，将会严重地影响系统的性能。为了抗快衰落，通常可采用多种措施，例如，各种抗衰落的调制解调技术、抗衰落接收技术及扩频技术等，其中较为有效且常用的抗衰落措施是分集接收技术。按广义信道的含义，分集接收可看作是随参信道中的一个组成部分或一种改造形式，改造后的随参信道的衰落特性将得到改善。

随参信道的衰落，将会严重地影响系统的性能。为了抗快衰落，通常68衰落信道中接收的信号是到达接收机的各路径分量的合成，如果在接收端同时获得几个不同路径的信号，把这些信号适当合并构成总的接收信号，这样就能大大减小衰落的影响，这就是分集接收的基本思想。“分集”两字就是把代表同一信息的信号分散传输，以求在接收端获得若干衰落样式不相关的复制品，然后用适当的方法加以集中合并，从而达到以强补弱的效果。获取不相关衰落信号的方法是将分散得到的几个合成信号集中（合并）。只要被分集的几个信号之间是统计独立的，经适当的合并后就能大大改善系统的性能。衰落信道中接收的信号是到达接收机的各路径分量的合成，如果在接691.6.4信道中的噪声

我们将信道中不需要的电信号统称为噪声。通信系统中没有传输信号时也有噪声，噪声永远存在于通信系统中。由于这样的噪声是叠加在信号上的，所以有时将其称为加性噪声。噪声对于信号的传输是有害的，它能使模拟信号失真，使数字信号发生错码，并随之限制着信息的传输速率。一、按照来源分类噪声可以分为人为噪声和自然噪声两大类。1、人为噪声。它是由人类的活动产生的，例如电钻和电气开关瞬态造成的电火花、汽车点火系统产生的电火花、荧光灯产生的干扰、其它电台和家电用具产生的电磁波辐射等。1.6.4信道中的噪声我们将信道中不需要的电信号统称为噪702、自然噪声。它是自然界中存在的各种电磁波辐射，例如闪电、大气噪声，以及来自太阳和银河系等的宇宙噪声。此外还有一种很重要的自然噪声，即热噪声。热噪声来自一切电阻性元器件中电子的热运动。例如，导线、电阻和半导体器件等均会产生热噪声。所以热噪声无处不在，不可避免地存在于一切电子设备中。二、按照性质分类噪声可以分为脉冲噪声、窄带噪声和起伏噪声三类。1、脉冲噪声。它是突发性地产生的幅度很大、持续时间很短、间隔时间很长的干扰。由于其持续时间很短，故其频谱较宽，可以从低频一直分布到甚高频，但是频率越高其频谱的强度越小。电火花就是一种典型的脉冲噪声。2、自然噪声。它是自然界中存在的各种电磁波辐射，例如闪电、大712、窄带噪声。它可以看作是一种非所需的连续的已调正弦波，或简单地就是一个幅度恒定的单一频率的正弦波。通常它来自相邻电台或其它电子设备。窄带噪声的频率位置通常是确知的或可以测知的。3、起伏噪声。它是在时域和频域内都普遍存在的随机噪声。热噪声、电子管内产生的散弹噪声和宇宙噪声等都属于起伏噪声。

上述各种噪声中，脉冲噪声不是普遍地、持续地存在的，对于话音通信的影响也较小，但是对于数字通信可能有较大影响。同样，窄带噪声也是只存在于特定频率、特定时间和特定地点，所以它的影响也是有限的。只有起伏噪声无处不在。所以，在讨论噪声对于通信系统的影响时，主要是考虑起伏噪声（特别是热噪声），

它是通信系统最基本的噪声源。通信系统模型中的“噪声源”就是分散在通信2、窄带噪声。它可以看作是一种非所需的连续的已调正弦波，或简72系统各处加性噪声（主要是起伏噪声）的集中表示，它概括了信道内所有的热噪声、散弹噪声和宇宙噪声等。根据大量的实践证明，起伏噪声是一种高斯噪声，且在相当宽的频率范围内其频谱是均匀分布的，好像白光的频谱在可见光的频谱范围内均匀分布那样，所以起伏噪声又常称为白噪声。因此，通信系统中的噪声常常被近似地表述成高斯白噪声。在讨论通信系统性能受噪声的影响时，我们主要分析的就是高斯白噪声的影响。系统各处加性噪声（主要是起伏噪声）的集中表示，它概括了信道内73通信系统的主要分类课件74通信系统的主要分类课件75通信系统的主要分类课件76香农公式给出了通信系统所能达到的极限信息传输速率，达到极限信息速率并且差错率为零的通信系统称为理想通信系统。但是，香农公式只证明了理想通信系统的“存在性”，却没有指出这种通信系统的实现方法。因此，理想通信系统的实现还需要我们不断地努力。香农公式给出了通信系统所能达到的极限信息传输速率，达到极限信771.6.6几种常用信道

一、话音信道话音信道是指传输频带在300～3400Hz的音频信道。按照与话音终端设备连接的导线数量，话音信道可分为二线信道和四线信道。在二线信道上，收发在同一线对上进行；在四线信道上，收发分别在两对不同的线对上进行。二、数字信道数字信道是直接传输数字信号的信道。数字通信常使用的数字信道有数字光纤信道、数字微波中继信道和数字卫星信道。1、数字光纤信道（1）光纤及传输模式1.6.6几种常用信道一、话音信道78光纤（OpticalFiber）的材质是极细小的玻璃纤维（纤芯直径4-75µm），非常适合传输光波信号。光纤利用在圆柱型光波导内的电磁波传播实现光信号的定向传输。以“1”和“0”两种状态表征的数字信号用光脉冲的“有”和“无”来分别表示并送入光纤信道传输。

按传输模式分，目前在光纤信道中传输的电磁波有多模与单模两种。具有多种传播模式的光纤称为多模光纤，只传播一种模式的光纤称为单模光纤。与多模光纤相比，由于单模光纤具有色散小的突出优点，可使传输容量和传输距离大幅度提高，所以得到广泛应用。（2）光纤信道数字光纤信道是以光波为载波，用光纤作为传输介质的数字信道。光波在近红外区，波长范围为0.76～15µm，频率范围为20-390THz。光纤信道由光发射机、光纤线路、光接收机三个基本部分构成。

光纤（OpticalFiber）的材质是极细小的玻璃纤维（79通常将光发射机和光接收机统称为光端机。光发射机主要由光源、基带信号处理器和光调制器组成。光源是光载波发生器，目前广泛采用半导体发光二极管或半导体激光器作为光源。光调制器采用光强度调制。光纤线路采用单模光纤或多模光纤组成的光缆。根据传输距离等具体情况，在光纤线路中可设中继器。光接收机由光探测器和基带信号处理器组成，光探测器采用PIN（光电二极管）或APD（雪崩光电二极管）完成光强度的检测。光纤信道的组成如图1-15所示。通常将光发射机和光接收机统称为光端机。光发射机主要由光源、基80图1-15光纤信道的一般组成

图1-15光纤信道的一般组成81（3）数字光纤信道的特点及其应用数字光纤信道与其它信道比较，有许多突出的特点。

①

频带宽，信息容量大。

②

传输损耗小。目前使用的单模光纤，每公里的传输损耗在0.2dB左右，特别适合于远距离传输，目前的光纤信道无中继传输距离可达200km左右。③抗干扰能力