北京邮电大学通信原理杨鸿文教授讲义 KSD版

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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