《通信原理,第二讲
b) 数字通信系统的模型
数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统，如图 1-5 所示。数字通信涉及的技术问题很多，其中主要有信源编码 /译码、信道编码 /译码、数字调制 /解调,数字复接、同步以及加密等。
图 1-5 数字通信系统模型
i,信源编码与译码
信源编码的作用之一是设法减少码元数目和降低码元速率,即通常所说的数据压缩。作用之二是，当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。
ii,信道编码与译码
数字信号在信道传输时，由于噪声、衰落以及人为干扰等，将会引起差错。
为了减小差错，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）,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。
iii,加密与解密
在需要实现保密通信的场合，人为将被传输的数字序列扰乱，即加上密码，
这种处理过程叫加密。 在接收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的数字序列进行解密，恢复原来信息。
iv,数字调制与解调
数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的频带信号。
v,同步与数字复接
同步是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的不可缺少的前提条件。同步是使收发两端的信号在时间上保持步调一致。
数字复接就是依据时分复用基本原理把若干个低速数字信号合并成一个高速的数字信号，以扩大传输容量和提高传输效率。
需要说明的是，图 1-5 是数字通信系统的一般化模型，实际的数字通信系统不一定包括图 1-1 中的所有环节，如在某些有线信道中，若传输距离不太远且通信容量不太大时，数字基带信号无需调制，可以直接传送，称之为数字信号的基带传输，其模型中就不包括调制与解调环节。
c) 数字通信的主要特点
与模拟通信相比，数字通信更能适应现代社会对通信技术越来越高的要求，
其特点是,
i,抗干扰能力强，且可消除噪声积累。
ii,差错可控。
iii,易于与各种数字终端接口，用现代计算技术对信号进行处理。
iv,易于集成化。
v,易于加密处理。
但是,数字通信的许多优点都是用比模拟通信占据更宽的系统频带为代价而换取的。另外，由于数字通信对同步要求高，因而系统设备比较复杂。不过，随着新的宽带传输信道（如光导纤维）的采用、窄带调制技术和超大规模集成电路的发展，数字通信的这些缺点已经弱化，数字通信必将逐步取代模拟通信而占主导地位。
§ 1.2 通信系统分类与通信方式
一,通信系统的分类
a) 按通信业务分类
按通信业务分，有话务通信和非话务通信。电话业务在电信领域中一直占主导地位，近年来，非话务通信发展迅速，非话务通信主要是分组数据业务、计算机通信、数据库检索、电子信箱、电子数据交换、传真存储转发、可视图文及会议电视、图象通信等。由于电话通信最为发达，因而其它通信常常借助于公共的电话通信系统进行。 未来的综合业务数字通信网中各种用途的消息都能在一个统一的通信网中传输。此外，还有遥测、遥控、遥信和遥调等控制通信业务。
b) 按调制方式分类
根据是否采用调制，可将通信系统分为基带传输和频带（调制）传输。基带传输是将未经调制的信号直接传送，如音频市内电话。频带传输是对各种信号调制后传输的总称。
c) 按信号特征分类
按照信道中所传输的是模拟信号还是数字信号,相应地把通信系统分成模拟通信系统和数字通信系统。
d) 按传输媒介分类
按传输媒质分，通信系统可分为有线通信系统和无线通信系统两大类。
e) 按工作波段分类
按通信设备的工作频率不同可分为长波通信、中波通信、短波通信、远红外线通信等。
f) 按信号复用方式分类
传输多路信号有三种复用方式，即频分复用、时分复用、码分复用。
二,通信方式
上述通信系统是单向通信系统，但在多数场合下，信源兼为信宿，需要双向通信，下面只对通信方式作一简单介绍。
a) 按消息传递的方向与时间关系分
对于点与点之间的通信，按消息传递的方向与时间关系，通信方式可分为单工、半双工及全双工通信三种。
单工通信,是指消息只能单方向传输的工作方式，因此只占用一个信道，如图 1-6(a)所示。广播、遥测、遥控、无线寻呼等就是单工通信方式的例子。
半双工通信,是指通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式，如图 1-6(b)所示。例如，使用同一载频的对讲机，收发报机以及问询、检索、
科学计算等数据通信都是半双工通信方式。
全双工通信,是指通信双方可同时进行收发消息的工作方式。一般情况全双工通信的信道必须是双向信道，如图 1-6(c)所示。普通电话、手机都是最常见的全双工通信方式。
(a) 单工 ； (b)半双工 ； (c)全双工
图 1-6 单工、半双工和全双工通信方式示意图
b) 按数字信号排列顺序分
在数字通信中，按数字信号代码排列的顺序可分为并行传输和串行传输。
(a) 并行传输 ； (b)串行传输
图 1-7 并行和串行通信方式示意图
并行传输 是将代表信息的数字序列以成组的方 式在两条或两条以上的并行信道上同时传输。并行传输的优点是节省传输时间，但需要传输信道多，设备复杂，成本高，故较少采用，一般适用于计算机和其它高速数字系统，特别适用于设备之间的近距离通信。
串行传输 是数字序列以串行方式一个接一个地在一条信道上传输。通常，一般的远距离数字通信都采用这种传输方式。
b) 数字通信系统的模型
数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统，如图 1-5 所示。数字通信涉及的技术问题很多，其中主要有信源编码 /译码、信道编码 /译码、数字调制 /解调,数字复接、同步以及加密等。
图 1-5 数字通信系统模型
i,信源编码与译码
信源编码的作用之一是设法减少码元数目和降低码元速率,即通常所说的数据压缩。作用之二是，当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。
ii,信道编码与译码
数字信号在信道传输时，由于噪声、衰落以及人为干扰等，将会引起差错。
为了减小差错，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）,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。
iii,加密与解密
在需要实现保密通信的场合，人为将被传输的数字序列扰乱，即加上密码，
这种处理过程叫加密。 在接收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的数字序列进行解密，恢复原来信息。
iv,数字调制与解调
数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的频带信号。
v,同步与数字复接
同步是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的不可缺少的前提条件。同步是使收发两端的信号在时间上保持步调一致。
数字复接就是依据时分复用基本原理把若干个低速数字信号合并成一个高速的数字信号，以扩大传输容量和提高传输效率。
需要说明的是，图 1-5 是数字通信系统的一般化模型，实际的数字通信系统不一定包括图 1-1 中的所有环节，如在某些有线信道中，若传输距离不太远且通信容量不太大时，数字基带信号无需调制，可以直接传送，称之为数字信号的基带传输，其模型中就不包括调制与解调环节。
c) 数字通信的主要特点
与模拟通信相比，数字通信更能适应现代社会对通信技术越来越高的要求，
其特点是,
i,抗干扰能力强，且可消除噪声积累。
ii,差错可控。
iii,易于与各种数字终端接口，用现代计算技术对信号进行处理。
iv,易于集成化。
v,易于加密处理。
但是,数字通信的许多优点都是用比模拟通信占据更宽的系统频带为代价而换取的。另外，由于数字通信对同步要求高，因而系统设备比较复杂。不过，随着新的宽带传输信道（如光导纤维）的采用、窄带调制技术和超大规模集成电路的发展，数字通信的这些缺点已经弱化，数字通信必将逐步取代模拟通信而占主导地位。
§ 1.2 通信系统分类与通信方式
一,通信系统的分类
a) 按通信业务分类
按通信业务分，有话务通信和非话务通信。电话业务在电信领域中一直占主导地位，近年来，非话务通信发展迅速，非话务通信主要是分组数据业务、计算机通信、数据库检索、电子信箱、电子数据交换、传真存储转发、可视图文及会议电视、图象通信等。由于电话通信最为发达，因而其它通信常常借助于公共的电话通信系统进行。 未来的综合业务数字通信网中各种用途的消息都能在一个统一的通信网中传输。此外，还有遥测、遥控、遥信和遥调等控制通信业务。
b) 按调制方式分类
根据是否采用调制，可将通信系统分为基带传输和频带（调制）传输。基带传输是将未经调制的信号直接传送，如音频市内电话。频带传输是对各种信号调制后传输的总称。
c) 按信号特征分类
按照信道中所传输的是模拟信号还是数字信号,相应地把通信系统分成模拟通信系统和数字通信系统。
d) 按传输媒介分类
按传输媒质分，通信系统可分为有线通信系统和无线通信系统两大类。
e) 按工作波段分类
按通信设备的工作频率不同可分为长波通信、中波通信、短波通信、远红外线通信等。
f) 按信号复用方式分类
传输多路信号有三种复用方式，即频分复用、时分复用、码分复用。
二,通信方式
上述通信系统是单向通信系统，但在多数场合下，信源兼为信宿，需要双向通信，下面只对通信方式作一简单介绍。
a) 按消息传递的方向与时间关系分
对于点与点之间的通信，按消息传递的方向与时间关系，通信方式可分为单工、半双工及全双工通信三种。
单工通信,是指消息只能单方向传输的工作方式，因此只占用一个信道，如图 1-6(a)所示。广播、遥测、遥控、无线寻呼等就是单工通信方式的例子。
半双工通信,是指通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式，如图 1-6(b)所示。例如，使用同一载频的对讲机，收发报机以及问询、检索、
科学计算等数据通信都是半双工通信方式。
全双工通信,是指通信双方可同时进行收发消息的工作方式。一般情况全双工通信的信道必须是双向信道，如图 1-6(c)所示。普通电话、手机都是最常见的全双工通信方式。
(a) 单工 ； (b)半双工 ； (c)全双工
图 1-6 单工、半双工和全双工通信方式示意图
b) 按数字信号排列顺序分
在数字通信中，按数字信号代码排列的顺序可分为并行传输和串行传输。
(a) 并行传输 ； (b)串行传输
图 1-7 并行和串行通信方式示意图
并行传输 是将代表信息的数字序列以成组的方 式在两条或两条以上的并行信道上同时传输。并行传输的优点是节省传输时间，但需要传输信道多，设备复杂，成本高，故较少采用，一般适用于计算机和其它高速数字系统，特别适用于设备之间的近距离通信。
串行传输 是数字序列以串行方式一个接一个地在一条信道上传输。通常，一般的远距离数字通信都采用这种传输方式。
