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北京邮电大学通信原理杨鸿文教授讲义 KSD版

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android 发表于 19-7-10 12:45:36 | 显示全部楼层 |阅读模式
通信的目的是传输信息。我们所要学的是以电的方式存在的信息的传输问题,传输的方式一般也是以电的方式(其原理也可能被扩展到其他地方)。

信息的表现形式之一是麦克风、录像设备、测量设备等输出的电信号,这些信号的数学模型是电压(或电流等)随时间的函数。一般来说,它的定义域是连续的时间轴(而不是只定义在某些时间点上)、取值域是一个连续的电压区间(而不是离散点集)。这样的信号叫做模拟信号,它在模仿一些物理量(声波、图像等)的变化。

信息的表现形式之二是存在于电脑中的文本信息或二进制比特信息,或者是经过数字化了的模拟信号。数字化是借助采样和量化(类似于四舍五入)将模拟信号重新进行表达。这类信息是数字信息,其存在形式(信号)的数学模型也是时间的函数,只不过定义域是离散的时间点(定义域不是连续点集),取值域一般是元素个数有限的点集,这样的信号叫数字信号,因为它实际上就是一串数值。虽然具体到某个电路板上的数字信号仍然是存在于连续时间上的(比如TTL 电路中的数字逻辑信号),但我们对他所做的模型还是离散序列,因为特征完全在这个序列里。所谓特征就是指我们真正想要的那些东西,比如对于一个TTL 的数字信号,我们真正在意的只是那些bit 值。

很明显,通信系统的运行至少要包括发送方和接收方这样两个实体。因为发送方和接收方在空间上不在一处(依具体应用之不同,距离可能丛几米到数万公里,如无线鼠标、火探测),所以我们就必须要想出一些办法来完成信息的传输。本课要学的就是这些办法中的最基本的一些。隔离发送方和接收方的也有可能是时间(比如存储音乐以便以后再听)。通信的基本原理是,发送方设法把要传的信息加载到一些适.当.的.信.号.上,这些信号到达接收方后由接收方解读出发送方想要告诉他的信息。

不管具体应用情景是什么,在我们的模型中,发送的信号是经由信道到达接收方的。信道泛指从发送信号到接收信号的一切过程。经过信道到达接收方的接收信号(接收者观察到的信号)很有可能和发送信号有区别,例如可能变弱、可能有失真、可能被干扰。因为这些原因,所以才有前面提到的“适当的信号”一说,不适当的发送信号将无法达到我们的目的。

无论何种通信系统,我们都一般性地建模为图 1.1。其中信源是欲传送信息的来源,信宿是这些信息的目的地。编码泛指发送者将信息映射为适当的发送信号的行为,译码泛指接收者依据观察到的信号识别出发送信息的行为。我们将在后续的学习中逐渐认识这些概念。

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