现代通信理论与技术样本.doc

第1章 当代通信理论与技术概述1.1 当代通信1.1.1 信息与通信*“信息”概念： 寻常生活中“信息”概念：消息，情报，知识，状况 信息科学中“信息”概念：对客观事物运动状态和主观思维活动状态或存在方式不拟定性描述。*信息某些特性：（1）信息体现媒体是携带信息载体，信息隐含于信息体现媒体中。数据，文字，符号，图像，语音，物理参量人们（或机器）通过记录和体现信息媒体获取信息、辨认信息、理解信息、使用信息。（2）信息体现媒体内容并不都是信息，信息量（以比特为单位）是对信息体现媒体新颖性，差别性，不拟定性限度量度。（3）信息是资源，是财富，具备可用性。*获取信息手段之一就是通信。*通信：把信息从一种地方传送到另一种地方过程叫做通信；通信目是由一种地方向另一种地方传递信息，以实现人与人之间、人与机器之间或机器与机器之间信息互换。对“通信”概念阐明：（1）广义通信概念。（2）信息运载工具。（3）通信对象。1.1.2 当代通信（1）当代通信内涵：通信当代通信：A.电通信：用“电信号”运载信息通信方式。B.光通信：用“光信号”运载信息通信方式。（2）当代通信发展简史 ：（3）信息体现媒体种类与通信方式 ：（4）当代通信某些特性： 有线通信和无线通信、固定通信和移动通信高度有机结合在一起； 电通信与光通信高度有机结合在一起； 通信与计算机和微解决器高度有机结合，彻底变化了信息互换方式和通信设备功能； 通信网络化，高度发达当代通信网； 信息表达、传播数字化 ； 多媒体通信，话音业务与非话音业务高度综合。 软件无线电技术与微电子技术和计算机技术结合使通信终端高度集成、并依托软件加载实现各种通信功能和智能。（5）支持21世纪通信重要技术：当代通信基本技术：微电子技术，光子技术，计算机技术，软件技术，终端技术通信领域中核心技术：下一代通信网络技术（NGN），光通信技术，将来无线与移动通信技术（3G/4G移动通信、卫星通信、个人通信技术）1.2 通信系统与通信网*通信系统概念：传递信息所需一切技术设备总和称为通信系统。1.2.1 通信系统普通模型（1）普通模型：（2）通信系统分类：1.2.2 模仿通信系统模仿通信系统构成及各某些功能。 模仿通信系统构成及各某些功能。模仿通信：将基带模仿信号直接送往信道传播或经载波调制之后再送往信道传播通信方式。模仿通信系统优缺陷。1.2.4 通信网通信网是一种按照通信原则和合同，使用互换设备和传播设备，将地理位置分散顾客终端设备互连起来，实现任意顾客之间信息传播与互换通信系统。1.3 当代通信理论与技术通信系统主线任务是有效和可靠地传播信息，而传播信息又总是以某种信号作为运载工具，因而信息传播重要体现为携带信息信号变换、解决、传播、互换和存储过程。通信系统中信息信号变换、解决、传播、互换和存储过程构成了所有通信理论与技术。1.3.1 通信研究基本问题数字通信系统模型：1.3.2 数字通信中编码技术（1）信源编码：1）格式变换:目是信源消息数字化、比特化，以适应后续数据压缩、加密编码和信道编码等基于比特流数字信号解决。涉及：模仿信号数字化；数据格式变换。2 ）数据压缩:目是提高通信有效性。用尽量少比特数表述信源输出信息，用比较简朴办法减少数码率，并且在信源译码器那里能精确地或以一定质量损失为容限再现信源信息。（2）加密编码：目是对信息进行保密，不让非授权者理解。（3）信道编码：信道编码重要任务：是差错控制编码，亦称检错纠错编码。信道编码目：是为了使接受端能对接受到码元序列进行检错和纠错，以减少错误率，提高通信可靠性。实现办法：在发送端运用信道编码器，按照一定规则在信息码字中增长某些监督码元，接受端信道译码器运用监督码元和信息码元之间监督关系来检查接受到码字，以发现错误或纠正错误。差错控制编码提高通信可靠性是以减少通信有效性为代价。（3）信道编码：差错控制编码类型：检错码，纠错码1）检错重发：在这种方式中，发送端发送是具备一定检错能力检错码，接受端在接受码字中一旦检测出错误，就通过反馈信道告知发送端重发该码字，直到对的接受为止。2）前向纠错：又称自动纠错。在这种方式中，发送端发送是具备一定纠错能力纠错码，接受端对接受码字中不超过纠错能力范畴差错自动进行纠正。其长处是不需要反馈信道，但如果要纠正大量错误，必然规定编码时插入较多监督码元，因而编码效率低，译码电路复杂。3）混合纠错：是检错重发与前向纠错结合。1.3.3 基带传播与调制传播（1）基带传播:基带传播是将未经调制基带信息信号直接送往信道传播信息传播方式（2）调制传播:调制传播是指用信息信号调制正弦载波或脉冲载波参数形成已调信号后再送往信道传播信息传播方式总称。*为什么要进行调制传播？调制是有效辐射电磁波唯一手段；无互相干扰地同步传送多路信号手段之一就是运用调制技术实现频分多路复用；选取恰当调制形式可以抑制不但愿信号影响，改进通信系统性能。*与调制关于术语：Carrier：在调制理论中，普通把不含信息高频信号，它也许是正弦波，也也许是脉冲序列，称之为载波；Modulating signal：携带信息并且需要传播基带信号（或低频信号）称之为调制信号；Modulation：按调制信号变化规律去变化载波某个或某些参数过程称之为调制；Modulated signal：用调制信号变化载波某个或某些参数所形成携带信息带通信号称之为已调信号，多数状况下已调信号是一种窄带带通信号；Demodulation：将携带信息带通信号变回到基带信息信号过程称为解调。*持续波调制：用正弦波作载波调制称为持续波调制。持续波调制类型：1.3.4 有线通信和无线通信（1）有线通信： 光纤通信； 电缆通信（2）无线通信： 无线光通信：用自由空间传播光波来传递信息通信方式。 无线电通信：用自由空间传播电磁波来传递信息通信方式。（3）电波传播方式：地面波：接近地面传播， f 3MHz。天波：依托距地面100公里空间电离层反射完毕传播，3 f 30MHz。（4）无线电通信重要方式：微波中继通信：微波是指波长为1m1mm，或频率为300MHz300GHz范畴内电磁波。微波中继通信是运用微波波段电磁波在视距范畴内以微波接力形式传播信息通信方式，具备频带宽、容量大长处。 卫星通信：卫星通信是运用人造地球卫星作为中继站转发无线电信号，在各种地球站之间进行通信。它实际是微波中继通信一种特殊形式，将中继站搬到人造地球卫星上。它特点是通信距离远，覆盖面积大，不受地形条件限制，传播容量大，可靠性高。卫星通信涉及同步卫星通信、低轨道地球卫星移动通信和平流层天星通信。 移动通信：指通信双方至少有一方是在移动中进行信息互换通信方式。*移动通信组网技术研究内容：1）多址技术；2）区域覆盖技术；3）网络构造；4）移动性管理；5）网络控制*实现第三代移动通信三大主流技术原则： WCDMA 、cdma 、TD-SCDMA。中华人民共和国提出实现第三代移动通信技术原则：TD-SCDMA1.3.4 单向和双向、单工和双工通信按信息信号传送方向，通信工作方式可分为单向通信和双向通信。按信息信号传送时间，双向通信又分为单工、双工和半双工通信方式。（1）单向通信：在单向通信方式中，信息只能向一种方向传送，任何时侯都不能变化传播方向。（2）单工通信：信息可以双向传送，但通信双方中任何一方都不能同步收发信息，两个方向传播只能交替进行工作方式。（3）双工通信：通信双方都能同步收发信息，进行双向传播工作方式。（4）半双工通信：普通指通信双方中有一方使用双工方式，另一方使用单工方式通信方式。（5）双工通信实现方式：双工通信实现方式有：频分双工（FDD）；时分双工（TDD）。频分双工：用不同发送频率和接受频率实现双工通信工作方式。收发频率之差称为双工频率间隔。在FDMA系统中，收发频段是分开，所有移动台均使用相似接受和发送频段，因而移动台到移动台之间不能直接通信，必要通过基站中转。*网络融合，三网合一：电信网，广播电视网，计算机网1.3.6.1 通信组网技术通信网网络构造：拓扑构造（物理连接），体系构造（通信功能逻辑分布构造），无线网区域覆盖方式1.3.6.2 多路复用和多址接入技术（1）多路复用：普通表达在一种信道上传播多路信号或数据流过程和技术。由于多路复用可以将各种低速信道整合到一种高速信道进行传播，从而有效地运用了高速信道。各种基带信息流顾客复用一种宽带信道。（2）多址接入：是指通信网络具备各种顾客通过公共信道接入到网络能力。 各种射频顾客复用一种射频信道（射频复用）。*无线多址通信和多路复用技术关系：多址通信和多路复用技术理论基本都是信号正交分割原理。但无线多址通信是指各种电台或通信站射频信号在射屡屡道上复用，以达到各站、台之间同一时间、同一方向顾客间多边通信；多路复用通信是指一种站内多路低频信号在群频信道上复用，以达到两个台、站之间双边点对点多顾客通信。*选址通信方式 选址通信方式：（1）有线选址；（2）无线选址（3）多路复用与多址接入理论基本信号正交分割原理。（4）多路复用与多址接入实现：发送端进行信号正交化设计：多路信号复合：接受端进行信号正交化分离：（5）多路复用类型：宽带信道多路复用：（6）无线多址技术：多址方式重要有：频分多址（FDMA）；时分多址（TDMA）；码分多址（CDMA）；空分多址（SDMA）；极化分割多址（PDMA）。以及它们组合方式。 频分多址（FDMA）频分多址是将给定频率资源划分为若干个等间隔频道供不同顾客使用。在FDMA中，信道指是频道。频分多址系统普通采用频分双工方式实现双工通信。 时分多址（TDMA）时分多址是把时间分割成互不重叠周期性帧，每一帧再分割成若干个互不重叠时隙，顾客在指定期隙内进行通信。在TDMA中，时隙就是信道。在TDMA系统中实现双工通信既可采用FDD方式，也可采用TDD方式。 码分多址（CDMA）码分多址以扩频技术为基本，运用不同码型实现不同顾客信息传播。在CDMA系统中，码型代表信道。CDMA系统中多址方式有FH-CDMA和DS-CDMA。*Walsh序列在IS-95 CDMA系统中应用：在IS-95 CDMA系统中，基站至移动台下行链路中用64位Walsh码序列区别信道。64位Walsh码有64个正交序列，用W0， W1， W2， W63表达，这样就有64个逻辑信道。其中 W0用作导频信道， W32用作同步信道，W1 W7用作寻呼信道，别的55个信道用作业务信道。 空分多址（SDMA）空分多址是通过空间分割来区别不同顾客。在移动通信中，能实现空间分割基本技术就是采用自适应阵列天线，在不同顾客方向上形成不同波束，不同波束可采用相似频率和相似多址方式，也可采用不同频率和不同多址方式。在SDMA系统中，波束代表信道。 极化分割分多址（PDMA）1.3.6.3 数字互换技术（1）信息互换方式：信息互换指信息在不同线路、终端或网路之间切换过程或分发过程。信息互换重要有电路互换、报文互换、分组互换、异步转移模式（ATM）、IP互换、MPLS等基本方式。（2）互换设备： 互换设备在通信网中地位：通信网由顾客终端设备、传播设备、互换设备和通信软件与合同构成。它由互换设备完毕接续，使网内任一顾客可与另一顾客进行通信。 互换设备发展方向：人工电话互换机步进制互换机纵横制互换机程控数字互换机？软互换？光互换机？（3）程控数字互换机：程控数字互换机就是用电子计算机存储程序控制、采用脉冲编码调制(绝大多数状况下)时分多路复用技术进行时隙互换全电子式自动互换机。在程控数字互换机中，互换控制方式是计算机存储程序控制。预先编好程序存储在计算机内，时刻不断地监视收集互换对象企求动态，实时地作出响应，以存储程序指令实行智能控制，完毕通话接续、呼喊解决。此外，存储程序控制具备很高智能，能提供多样化顾客服务性能、互换机运转维护性能和电话网网路管理功能，增改性能也只需修改或输入新程序即可实现。（4） 光互换：当前尚未有一种普遍承认光互换技术，因而互相竞争技术种类繁多。光互换机、光交叉连接矩阵和光路由器等名词经常混用，但在业内人士看来自有差别。光互换是对链路中顾客信道之间光信号作实时通断和换接解决，涉及大量顾客信道且互换频繁；光交叉连接则实现通信网络中光信号在不同链路间建立连接或切换路由。全光互换是通信发展历程上必由之路，但只能是一种逐渐演进过程，互换节点将长期保持半透明，而在网络边沿仍将采用电复用方案，或者说OXC和电域IP路由器相结合方案。1.3.6.4 通信同步技术（1）载波同步接受机中相干解调需要再生出一种与接受载波同频同相本地相干载波。（2）码位同步接受端复制出来码元序列与发送端发送码元序列在重复频率和相位上保持一致。（3）码字同步将接受端复制出来码元序列区别为码字，对时分多路复用来说，指能将接受到各路信息信号区别出来。（4）帧同步将接受端复制出来每个码字序号区别出来，多路通信中就是把第几路信号区别出来。（5）网同步在通信网中为了保证网内各顾客之间可靠通信，必要在网内建立起一种统一时间原则。1.3.7 通信对抗与抗干扰技术通信对抗是当代电子战重要构成某些。它是在军事无线电通信中，对敌方无线电通信进行侦察，测定其技术参数，据此采用恰当无线电干扰手段，破坏和扰乱敌方无线电通信，从而破坏敌方指挥与控制系统一种手段。通信对抗涉及通信侦察和通信干扰两某些。通信对抗：（1）通信侦察通信侦察使用电子侦察测向设备，对敌无线电通信信号进行搜索截获，测量分析和测向定位，以获取信号频率、电平、通信方式、调制制式和电台位置等参数，对其截听鉴别，以拟定信号属性。通信侦察是通信干扰增援办法，用以保障通信干扰有效进行。普通涉及信号搜索截获、信号测向定位、信号测量分析、信号侦听、信号辨认判断等侦察过程。（2）通信干扰通信干扰依照通信侦察获得敌方通信关于状况，运用电子干扰设备发射恰当干扰信号，破坏和扰乱敌方无线电通信。通信干扰可分为欺骗性干扰和破坏性干扰两类。欺骗性干扰干扰与敌方通信信号特性吻合，使通信接受方误以为干扰为信号。破坏性干扰在敌方通信时使用干扰发射机发出干扰电磁波破坏敌方通信联系，使其获得有用信息量减少，甚至全遭破坏而无法通信。按干扰频谱宽度，通信干扰可分为瞄准式干扰和阻塞式干扰。瞄准式干扰是压制敌方一种拟定信道通信干扰，干扰频谱宽度仅占一种信道频宽，精确地与信号频谱重叠，干扰能量可所有用于压制这一信道，干扰运用率高，且不影响己方通信和侦察。阻塞式干扰是压制敌方在某频段范畴内工作所有信道通信干扰，干扰应有宽阔干扰频段、均匀干扰频谱和足够干扰功率。长处是只要在干扰频段内，敌方通信采用改频或跳频办法也无法避开干扰，但这也会影响己方在此频段内通信。*通信对抗：通信对抗系统由各种侦察、测向和干扰等电子设备合理组合成统一协调节体，能在通信信号密集环境下对敌方通信全面实行侦察、测向定位和干扰。1.3.8 信息安全与通信保密技术1.3.8.1 信息安全理论*信息安全： 信息安全管理体系规定原则（BS7799） 信息安全是使信息避免一系列威胁，保障商务持续性，最大限度地减少商务损失，最大限度地获取投资和商务回报。涉及是机密性、完整性、可用性。 教科书 信息安全就是对信息机密性、完整性、可用性保护。 美国信息安全重点实验室 信息安全涉及到信息保密性、完整性、可用性、可控性。综合起来说，就是要保障电子信息有效性。*信息安全概念：信息保密性 信息保密性（保证信息不泄漏给未经授权人）；信息完整性 信息完整性（防止信息被未经授权篡改，保证真实信息从真实信源无失真地到达真实信宿）；信息可用性 信息可用性（保证信息及信息系统的确为授权使用者所用，防止由于计算机病毒或其他人为因素导致系统回绝服务，或为敌手可用）；信息可控性 信息可控性（对信息及信息系统实行安全监控管理）；信息不可否认性 信息不可否认性（保证信息行为人不能否认自己行为）。*信息安全两种重要观点：信息安全分层构造面向应用信息安全框架：内容安全，数据安全，运营安全，实体安全信息安全金三角构造面向属性信息安全框架：完整性，机密性，可用性1.3.8.2 保密通信技术（1）通信、保密与保密通信通信：用某种办法通过媒体将信息从一地传到另一地，是信息扩散和传递。保密：规定信息不让非授权者理解，即消息封锁和隐蔽。保密通信：既规定把信息扩散传送出去，又要使信息不让第三者收到，或者解不出来。通信和保密是对立，但又是相依并存，没有信息，没有信息传播，即通信，就谈不上保密。（2）保密通信技术通信保密技术1.3.8.3 信息隐藏技术信息隐藏技术是研究如何将某一信息隐藏于另一公开信息中，然后通过公开信息传播来传递隐藏信息。*信息隐藏普通模型：*信息隐藏与密码技术关系：一方面，信息隐藏技术不同于老式信息加密技术。加密技术是将保密信息进行特殊编码，形成不可辨认密文进行传递；而信息隐藏则是将保密信息秘密隐藏于另一公开载体，然后通过公开载体传播来达到传递机密信息目。信息加密技术仅仅隐藏了信息内容，而信息隐藏技术不但隐藏了信息内容并且隐藏了信息存在。另一方面，信息隐藏技术与信息加密技术并不矛盾，而是相辅相成、互为补充。在实际应用中，信息加密技术和信息隐藏技术经常需要结合运用，普通是先对待嵌入保密信息进行加密得到密文，再把密文隐藏到公开载体对象中。*信息隐藏长处：对加密通信而言，也许监测者或非法拦截者可通过截取密文进行破译而影响到机密信息安全性；对信息隐藏而言，也许监测者或非法拦截者难以从公开信息中判断机密信息与否存在，因而难以截获机密信息，从而能更好地保护机密信息安全。*信息隐藏技术分类：1.3.8.4 数字水印技术将具备特定意义标记（称为水印），运用数字嵌入办法隐藏在图像、声音、文档、视频等数字作品中，用来证明创作者对其作品所有权，并作为鉴定、起诉非法侵权根据，同步通过对水印检测和分析来鉴别数字作品内容完整性，从而成为知识产权保护和数字多媒体防伪有效手段。*数字水印性能特点：稳健性 (鲁棒性 )，不可感知特性 (逼真度)，水印容量，安全性，盲检测与非盲检测1.4 当代通信新概念、新理论、新技术和新办法1.4.1 对将来通信展望（1）通信工作者抱负通信方式：从技术、服务及人性化三方面来看抱负通信方式。For Technique 5W，For Service 5A，For People 5H（2）21世纪通信发展重要方向为 VI & P。三个方面通信业务将成为21世纪发展重点：高清晰度或三维图象通信业务；具备理解、鉴别、综合和推理能力智能通信业务；移动性、灵活性更强移动通信业务。（3）多媒体通信多媒体通信将多媒体计算机技术与网络通信技术相结合，使计算机交互性、通信分布性和视频信号真实性融为一体。由于多学科不断融合、互相渗入，计算机技术、网络通信技术、大众传播技术互相增进和发展，逐渐产生了多媒体技术，并汇集到多媒体信息系统和国家信息基本设施旗帜之下。通信网、计算机网和电视网三网合一。多媒体系统特性：数字化、宽带化、智能化、个人化；业务综合化；系统集成化；交互性（4）个人通信它以个人为对象，通信到人而不是设备。其重要特性是通信者随身携带袖珍式微型终端或手持机，只要按个人专用身份辨认码进行呼喊，即可与地球上任一种人建立通信，而不受通信双方位置、距离、环境和传播设备限制。个人通信必要以数字化移动通信作基本。（5）当代通信技术发展方向数字化;综合化;个人化;宽带化;网络化;智能化。1.4.3 发展面向将来无线与移动通信技术1.4.3.1 3G演进*3G这种无线技术，给咱们提供了：（1）信道带宽：5MHz；（2）社区半径，分别不大于0.1km、1km、20km；（3）数据速率：2Mbps (WCDMA R99)、14.4Mbps ( HSDPA R5);（4）时延：不不不大于100 ms.*3G 演进路线*宽带无线接入WiMax技术移动通信宽带化，宽带接入移动化。宽带无线接入WiMax技术原则：WiMax 802.16d；WiMax 802.16e。1.5 通信系统分析、设计与仿真1.5.1 信息度量问题通信主线目是传播消息中所包括信息。消息是信息物理体现形式，信息是起内涵。信息：对客观事物运动状态和主观思维活动状态或存在方式不定性描述。*不拟定性，信息，熵：Suppose an discrete memoryless source： （9.1）Probabilities：P(S=,k=0,1,K-1 （9.2）They satisfies the condition：*Definition of the Amount of Information（信息量）：*Properties of Amount of Information：1. for If we are absolutely certain of the outcome of an event，there is no information gained.2. for No negative information.3. for The less probable an event is，the more information we gain when it occurs.4. if they are independent*信息单位： for k=0,1,K-1对数底为2，则信息量单位为比特(bit)；对数底取e，则信息量单位为奈特(nat)；对数底取10，则信息量单位为哈特莱(Hartley)*信源熵：每个信源符号平均信息量就是信源熵。M进制： 信源符号 0， 1， M 概率P 1/M， 1/M， 1/M 信息量(bit) log2M，log2M log2M1.5.2 通信系统重要性能指标通信任务是传递信息，传播信息有效性和可靠性是通信系统最重要性能指标。所谓有效性（efficiency），是指在给定信道内传播信息内容多少，表征通信系统传播信息数量指标。所谓可靠性（reliability），是指接受信息精确限度，表征通信系统传播信息质量指标。有效性和可靠性两者互相矛盾而又互相联系，普通也是可以互换。*有效性和可靠性指标：*码元传播速率：数字通信系统有效性用码元传播速率或信息传播速率来衡量。码元传播速率，即码元速率或传码率，为秒钟传送码元数目，单位为波特（Baud），简记为“B”。*信息传播速率：即信息速率或传信率，为每秒钟传播信息量，单位为比特秒，简记为“b/s”。对于M进制码元，其信息速率与M进制码元速率关系为。*误比特率：数字通信系统可靠性用差错率来衡量。差错率越小，可靠性越高。差错率有两种表达办法，一为误信率，二为误码率。误信率又称误比特率(Bit Error Rate BER)，指收信者收到错误信息量在传播信息总量中所占比例，即为码元信息量在传播中被传错概率，记为。= 接受错误比特数/传播总比特数*误符号率：误码率也叫误符号率 (Symbol Error Rate)，指收信者收到错误码元数在传播总码元数中所占比例，即在传播中码元被传错概率，记为。=接受错误码元数/传播总码元数1.5.3 通信频率配备（2）波段与频段划分：频段频率范畴：波段波长范畴：1.5.4 软件无线电（1）软件无线电系统框图（2）软件无线电基本概念：将模块化、原则化硬件单元以总线方式连接，构成基本平台，并通过软件加载实现各种无线电通信功能一种开放式体系构造。A.软件无线电不是不要硬件，而是把硬件作为一种基本平台，并具备两个特点：a. 模块化、原则化；b. 总线方式连接。B.软件无线电通信功能是通过软件加载实现。C.软件无线电是一种开放体系构造。（3）软件无线电体系构造一种以DSP为基本软件无线电；另一种以通用机为基本软件无线电。1. 以DSP为基本软件无线电：硬件容易实现，但软件加载受到限制。2. 以通用机为基本软件无线电：软件加载容易，但硬件实现比较困难。当前有实用价值是以DSP为基本软件无线电。第2章 通信系统中信号、信道和噪声2.1 通信系统中信号（2）信号概念：广义地讲，信号是用声、光、电、磁或空间位置等物理量记录与体现事物运动、变化和状态信息时间函数或空间函数。（3）通信系统中信号功用： 任何通信，其目都是要把信息借一定形式（ 电或非电）信号从一种地方传递到另一种地方。 在当代通信中信息传递重要借助于电信号和光信号，以实现任意通信距离上信息迅速及时、可靠而有效传递。 信息信号作为待传递信息体现形式，是运载信息工具。（4）通信信号属性：电信号：普通指随时间变化电压或电流，也可以是电容电荷，线圈磁通以及空间电磁波等等。电信号与非电信号可以比较以便地互相转换。在实际应用中经常将各种物理量，非电信号转换成电信号以利于传播，经传播后在接受端再将电信号还原为人们所需要信号形式。*音频（电）信号：频率范畴：200Hz视频（电）信号：频率范畴：06MHz*基带信号：信源发出消息通过非电电变换获得电信号普通具备低通型频谱，频谱从零频（直流）附近开始（也也许涉及零频）到几兆赫兹。*带通信号：基带信号通过调制，其频谱将变换到某个载波频率附近。数学上可描述为：载波角频率，：载频，a(t)：带通信号振幅、振幅调制分量，：带通信号相位、相位调制分量。如果信号带宽远不大于载波角频率，则该带通信号称为窄带带通信号。*信息信号：在通信系统中，普通将携带了待传递信息电信号称之为信息信号，它涉及经非电/电变换而得到基带信息信号，也涉及基带信号经调制而得到带通信息信号。信息信号作为待传递信息体现形式，是运载信息工具。2.2 信号分析基本2.2.1 信号描述与分析办法（1）信号时间函数和波形：s(t)、s(x,y,t)。（2）信号频谱分析：S( f )或S（）、S（U,V,f）。=2f。2.2.2 信号频谱分析（1）周期信号傅里叶级数表达和离散频谱。（2）信号傅里叶变换和频谱：信号傅里叶正变换：；傅里叶反变换：信号s(t)傅立叶变换S()称为信号s(t)持续频谱密度函数，也常简称为频谱密度、频谱函数或持续频谱。信号时间函数与频谱密度函数关系：信号时间函数与频谱密度函数是一对傅立叶变换对。（3）傅里叶变换基本性质和惯用信号傅里叶变换。2.2.3 信号能量密度谱和功率密度谱（1）Energy spectral density ：，（2）Power spectral density：（3）信号带宽：信号（正）频率范畴称为信号带宽。没有统一带宽定义。Why? 带宽严格受限信号其时间持续期是无限，因而不可实现； 而持续时间有限信号其绝对带宽又是无限，如果要无失真传播，则规定传带宽无限宽，也是不可实现。实信号数学描述不也许既是持续时间有限又是频率带宽有限，因而其数学模型是抽象，也就因而没有统一带宽定义了。 3-dB bandwidth or half-power bandwidth信号能量密度谱或功率密度谱保持在其零频（对于基带信号）或中心频率（对于带通信号）幅度值0.707倍以内（即3dB内或半功率点内）频率区间。Equivalent rectangular bandwidth：对于基带信号， 对于带通信号, 零点到零点带宽：也称为主瓣带宽。只适于有波瓣形式谱密度带宽定义。某些能量或功率保存带宽：依照占总能量或功率百分数，如90、95或99等来定义信号带宽。有界功率谱密度：指在拟定带宽之外任意频率处，谱密度值比带宽中心点值低一种拟定数，典型衰减电平值为35dB或40dB。绝对带宽：指在该带宽之外频谱全为零频率范畴。该定义理论上有用，但实际中对于可实现信号，绝对带宽为无穷大。（4）带限和时限信号持续时间与其频率范畴之间存在着反比关系，函数作较迅速时间变化相应于较宽频率摆动，在较高频率中能量将相对地增长。反之，如果频率增长，则时间函数作较快变化。持续时间有限信号其频谱不也许是绝对带限。信号等效持续时间与其频谱函数等效带宽之间互成反比，即：2.2.4 信号卷积和有关（1）卷积：，（2）有关：自有关：能量型信号：功率型信号：互有关：能量型信号：有关系数：2.3 信号在线性系统中传播2.3.1 系统冲激响应和传播函数线性时不变系统，冲激响应：h(t)，变换函数：H(w)2.3.2 系统对任意输入信号响应2.3.3 线性系统滤波特性和无失真传播条件（1）系统滤波特性：从时域来看，当输入信号f(t)作用于给定系统输入端，它会在系统输出端产生一响应信号y(t)=f(t) * h(t)，系统变化了输入信号波形；从频域来看，若输入信号频谱函数为F()，则响应信号频谱函数是Y()=F()H()，系统按照其传播函数H()特性从幅度和相位上变化了输入信号频谱。信号通过系统传播之后，无论从时域还是从频域观测，系统使输入信号波形和频谱都发生了变化。系统作用相称于一种变换器或一种滤波器。（2）无失真传播条件：所谓无失真是指输出信号与输入信号相比，只是幅度大小和信号浮现时间不同，而信号波形保持不变，这就规定输出信号和输入信号必要满足：2.4 窄带带通信号2.4.1 窄带带通信号表达法（1）带通信号：频谱集中在某个高频c 附近有限频带内信号。载频 带通信号在时域数学表达：a(t)：振幅调制分量，：相位调制分量，：同向调制分量，：正交调制分量*带通信号等效低通复信号：复带通信号：调制传播：在消息调制传播过程中，往往用带通信号振幅调制分量和相位调制分量或者同相调制分量和正交调制分量来携带消息。在当代通信系统中，常采用正交调制器产生带通信号，用正交接受机解决带通信号。（2）窄带带通信号如果带通信号频谱带宽比载波频率小诸多，满足条件：。*复包络：如果带通信号满足窄带条件，则称为s(t)复包络。复包络模，是窄带带通信号s(t)包络或振幅调制分量，它是包络检测器低频响应。复包络相位，是窄带带通信号s(t)相位调制分量，它是工作在载频相位检测器低频响应。2.4.2 希尔伯特变换和解析信号（1）希尔伯特变换：实信号f(t) 希尔伯特变换 定义为：希尔伯特变换逆变换为：希尔伯特变换傅里叶变换为：在时域，希尔伯特变换相称于输入信号为f(t)，冲激响应为系统输出响应。在频域，希尔伯特变换相称于一种宽带移相器。（2）解析信号：解析信号是复信号，它虚部是实部希尔伯特变换，即：它傅里叶变换为：2.4.3 复带通信号与解析信号关系（1）希尔伯特变换一种重要性质：若，则（2）任意实带通信号：可以表达为复带通信号：（3）实窄带带通信号解析信号为：2.4.4 带通信号运算（1）求和：若具备相似载频两个带通信号为：则它们和信号依然是一种具备相似载频带通信号，即：（2）乘积：