《通信系統(tǒng)原理》系統(tǒng)講述通信系統(tǒng)的基本原理，內(nèi)容包括模擬通信和數(shù)字通信，側(cè)重數(shù)字通信原理，具體包括緒論、信號與噪音、模擬通信系統(tǒng)、模擬信號數(shù)字傳輸、數(shù)字信號基帶傳輸、數(shù)字信號頻帶傳輸、數(shù)字信號最佳接收、信道編碼、同步系統(tǒng)等。除必要的數(shù)學推導外，注重講述物理概念，各章均設(shè)有習題。全書內(nèi)容豐富，突出側(cè)重物理概念和系統(tǒng)分析方法，可讀性強。
《通信系統(tǒng)原理》可用作通信與電子信息類專業(yè)的通信原理課程教材，也可供從事通信及相關(guān)工作的工程技術(shù)人員參考。
《通信系統(tǒng)原理》系統(tǒng)講述通信系統(tǒng)的基本原理，內(nèi)容包括模擬通信和數(shù)字通信，側(cè)重數(shù)字通信原理，具體包括緒論、信號與噪音、模擬通信系統(tǒng)、模擬信號數(shù)字傳輸、數(shù)字信號基帶傳輸、數(shù)字信號頻帶傳輸、數(shù)字信號最佳接收、信道編碼、同步系統(tǒng)等。除必要的數(shù)學推導外，注重講述物理概念，各章均設(shè)有習題。全書內(nèi)容豐富，突出側(cè)重物理概念和系統(tǒng)分析方法，可讀性強。《通信系統(tǒng)原理》可用作通信與電子信息類專業(yè)的通信原理課程教材，也可供從事通信及相關(guān)工作的工程技術(shù)人員參考。
前言
第1章 緒論
1.1 通信與信息的基本概念
1.1.1 通信與信號
1.1.2 信息與信息量
1.2 通信系統(tǒng)概述
1.2.1 通信系統(tǒng)模型
1.2.2 通信系統(tǒng)分類
1.3 通信系統(tǒng)性能指標
1.3.1 有效性指標
1.3.2 可靠性指標
1.4 信道與干擾
1.4.1 有線信道與無線信道
1.4.2 信道模型
1.4.3 信道干擾
1.4.4 信道容量
1.5 通信技術(shù)發(fā)展簡介
小結(jié)
第2章 信號與噪聲分析
2.1 引言
2.1.1 信號類型
2.1.2 系統(tǒng)表示法
2.2 確知信號分析
2.2.1 傅里葉級數(shù)與傅里葉變換
2.2.2 卷積與相關(guān)
2.2.3 能量譜與功率譜
2.2.4 確知信號通過線性時不變系統(tǒng)
2.2.5 希爾伯特(Hilbert)變換
2.3 概率與隨機變量概述
2.3.1 隨機事件的概率及隨機變量的定義
2.3.2 一維隨機變量及其統(tǒng)計特征
2.3.3 二維隨機變量及其統(tǒng)計特征
2.3.4 隨機變量的函數(shù)
2.3.5 隨機變量的關(guān)系
2.4 隨機過程的基本概念
2.4.1 隨機過程的定義
2.4.2 隨機過程的一維和二維統(tǒng)計特性
2.5 平穩(wěn)隨機過程
2.5.1 平穩(wěn)隨機過程的定義
2.5.2 平穩(wěn)隨機過程的傳輸特性
2.5.3 遍歷性
2.6 高斯隨機過程與高斯白噪聲
2.6.1 高斯隨機過程
2.6.2 高斯白噪聲
2.6.3 限帶高斯噪聲
2.6.4 窄帶高斯噪聲
2.7 平穩(wěn)隨機過程傳輸特性
2.7.1 平穩(wěn)過程通過線性系統(tǒng)
2.7.2 平穩(wěn)過程通過非線性系統(tǒng)
小結(jié)
習題
第3章 模擬調(diào)制系統(tǒng)
3.1 調(diào)制的功能和分類
3.1.1 基帶信號和載波
3.1.2 調(diào)制的功能
3.1.3 調(diào)制的分類
3.2 線性調(diào)制
3.2.1 常規(guī)調(diào)幅(AM)
3.2.2 雙邊帶調(diào)幅(DSB)
3.2.3 單邊帶調(diào)幅(SSB)
3.2.4 殘留邊帶調(diào)幅(VSB)
3.2.5 線性調(diào)制系統(tǒng)的通用模型
3.2.6 線性調(diào)制系統(tǒng)的噪聲性能分析
3.3 非線性調(diào)制(角度調(diào)制)
3.3.1 角度調(diào)制的基本概念
3.3.2 單音調(diào)角
3.3.3 窄帶調(diào)角
3.3.4 寬帶單音調(diào)角
3.3.5 調(diào)角波的解調(diào)及抗噪聲性能
3.4 頻分復(fù)用
3.4.1 頻分復(fù)用原理
3.4.2 復(fù)合調(diào)制
小結(jié)
習題
第4章 數(shù)字信號基帶傳輸
4.1 引言
4.2 數(shù)字基帶信號及其頻譜特性
4.2.1 數(shù)字基帶信號常用電信號表示
4.2.2 數(shù)字基帶信號頻譜特性
4.3 數(shù)字基帶傳輸?shù)某Ｓ么a型
4.3.1 碼型選擇原則
4.3.2 常用的傳輸碼型
4.4 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的波形形成
4.4.1 符號間干擾和無碼間干擾條件
4.4.2 無碼間干擾的波形形成及奈奎斯特第一準則
4.4.3 部分響應(yīng)波形形成系統(tǒng)及奈奎斯特第二準則
4.4.4 基帶傳輸?shù)淖罴鸦?/span>
4.5 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的誤碼性能
4.6 眼圖
4.7 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)中的時鐘同步
4.7.1 自同步法
4.7.2 外同步法
4.8 時域均衡
4.9 數(shù)字基帶信號功率譜密度分析過程
小結(jié)
討論題
習題
第5章 二元數(shù)字頻帶傳輸
5.1 引言
5.2 頻帶傳輸系統(tǒng)
5.3 數(shù)字調(diào)幅
5.3.1 ASK信號分析
5.3.2 ASK信號接收
5.3.3 ASK其他傳輸方式
5.4 數(shù)字調(diào)頻
5.4.1 FSK信號分析
5.4.2 FSK信號接收
5.5 數(shù)字調(diào)相
5.5.1 PSK信號分析
5.5.2 PSK相干接收的噪聲性能
5.5.3 相對相移鍵控(DPSK)
5.6 數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)中的載波提取和形成
5.6.1 從已調(diào)信號中提取接收載波
5.6.2 利用插入導頻提取接收載波
小結(jié)
習題
第6章 改進的數(shù)字調(diào)制
6.1 多元數(shù)字調(diào)幅
6.1.1 MASK信號的調(diào)制解調(diào)
6.1.2 MASK信號的誤碼性能
6.2 多元正交調(diào)幅(MQAM)
6.2.1 MQAM信號的產(chǎn)生及基本構(gòu)成特點
6.2.2 MQAM信號的接收及誤碼性能
6.3 多元數(shù)字調(diào)相
6.3.1 MPSK信號的特點
6.3.2 MPSK信號與MQAM信號的比較
6.3.3 四相數(shù)字調(diào)相(QPSK)
6.3.4 交錯正交數(shù)字調(diào)相(OQPSK)
6.3.5 差分正交數(shù)字調(diào)相(QDPSK)
6.4 多元頻移鍵控
6.4.1 MFSK信號的調(diào)制解調(diào)
6.4.2 MFSK信號的誤碼性能
6.5 最小頻移鍵控(MSK)
6.5.1 MSK信號的相位特征
6.5.2 MSK信號頻率與碼元周期關(guān)系
6.5.3 MSK信號的正交調(diào)制方式
6.5.4 高斯最小頻移鍵控(GMSK)
6.6 擴頻調(diào)制
6.6.1 擴頻通信概述
6.6.2 PN序列
6.6.3 直接序列擴頻
6.6.4 跳頻擴頻
6.7 正交頻分復(fù)用(OFDM)
6.7.1 OFDM信號
6.7.2 OFDM的調(diào)制和解調(diào)系統(tǒng)
6.7.3 OFDM特點與應(yīng)用
小結(jié)
習題
第7章 最佳接收方式
7.1 信號空間與信號幾何表示
7.1.1 矢量空間
7.1.2 信號空間
7.1.3 信號正交化
7.2 最佳接收問題與最佳接收準則
7.2.1 AWGN信道下接收信號的統(tǒng)計特性
7.2.2 最佳接收準則
7.3 相關(guān)接收機
7.3.1 觀察信號的正交表示與最小均方誤差準則
7.3.2 相關(guān)接收機
7.4 利用匹配濾波器的最佳接收
7.4.1 匹配濾波器的設(shè)計
7.4.2 匹配濾波法最佳接收
7.4.3 匹配濾波器與相關(guān)器的等價性
7.5 隨機相位信號的最佳接收
7.5.1 直接匹配發(fā)送載波
7.5.2 利用正交載波基信號
7.6 最佳接收性能分析
7.6.1 最佳接收誤比特率分析計算
7.6.2 最佳接收與相干接收的比較
小結(jié)
習題
第8章 模擬信號的脈沖調(diào)制
8.1 模擬信號的采樣
8.1.1 低通模擬信號的采樣定理
8.1.2 帶通信號的采樣定理
8.2 模擬信號的量化
8.2.1 最佳量化器
8.2.2 均勻量化
8.2.3 非均勻量化
8.3 PCM編碼原理
8.3.1 自然二進制碼和折疊二進制碼
8.3.2 系統(tǒng)的抗噪性能
8.4 自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制
8.4.1 DPCM的基本原理
8.4.2 自適應(yīng)預(yù)測
8.4.3 自適應(yīng)量化
8.5 增量調(diào)制
8.5.1 簡單的增量調(diào)制(ΔM)原理
8.5.2 增量調(diào)制系統(tǒng)中的量化噪聲
小結(jié)
習題
第9章 信道編碼
9.1 概述
9.1.1 二元對稱信道
9.1.2 差錯控制編碼分類
9.1.3 常用的差錯控制碼
9.1.4 差錯控制原理
9.2 代數(shù)基礎(chǔ)
9.2.1 群
9.2.2 有限域
9.2.3 向量空間
9.2.4 圖
9.3 線性分組碼
9.3.1 線性與編碼
9.3.2 譯碼
9.3.3 最小漢明距離
9.3.4 漢明碼
9.4 循環(huán)碼
9.4.1 生成多項式和校驗多項式
9.4.2 編碼和譯碼
9.4.3 BCH碼
9.4.4 非二進制BCH碼—RS碼
9.5 卷積碼
9.5.1 基本結(jié)構(gòu)
9.5.2 Viterbi算法
9.6 低密度奇偶校驗碼
9.6.1 背景
9.6.2 表示法
9.6.3 幾何構(gòu)造法
9.6.4 譯碼算法
小結(jié)
習題
附錄
附錄1 常用傅里葉變換對及傅里葉變換性質(zhì)
附錄2 互補誤差函數(shù)表
附錄3 格雷碼編碼示例
附錄4 常用三角變換
參考文獻
第1章 緒論
交流是人類生活中不可缺少的活動，除了面對面的交流，人們還利用電話、傳真、網(wǎng)絡(luò)及廣播電視多種方式與世界各地的人隨時進行通信、處理日常事務(wù)，了解天下大事和社會百態(tài)。實現(xiàn)信息交互，特別是遠程交互的通信技術(shù)的基本原理，是本書討論的主題。本章首先闡述通信與信息的基本概念，然后對通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成和性能指標進行介紹，對通信信道和干擾問題進行簡要討論，最后回顧通信技術(shù)的發(fā)展歷史。
1.1 通信與信息的基本概念
1.1.1 通信與信號
人類自出現(xiàn)起就有了原始的通信，手勢、聲音、烽火、狼煙、金鼓、旌旗、驛站傳書都是信息交流的方式。人與人之間進行的思想交流需要以語言、文字、聲音、圖像等各種媒體形式的消息作為承載體，從消息發(fā)布者即信源到消息接收者即信宿的消息傳遞過程就稱為通信。
人們認識到電與磁的現(xiàn)象后，開始利用電信號進行通信，可以實現(xiàn)快速、準確、可靠的遠距離通信，不受時間、地點、距離的限制。自然科學范疇中的“通信”一般指這種利用電信號（也包括光信號）實現(xiàn)的遠程通信（telecommunication），也稱電信。社會科學中的“通信”（communication）是指更廣泛意義的人際交流。前者關(guān)注技術(shù)實現(xiàn)，后者關(guān)注交流對人的影響。
通信系統(tǒng)中傳輸?shù)木唧w對象是消息。消息指承載了信息的文字、數(shù)字、狀態(tài)等符號序列或者語音、圖像等隨時間連續(xù)變化的信號。信號是消息的物理載體。語音可轉(zhuǎn)換成為電信號，也可以轉(zhuǎn)換成光信號。利用電信號的通信，就是把消息轉(zhuǎn)換成電信號的形式并傳遞。在通信系統(tǒng)中，信號一般狹義地指電信號。
1.1.2 信息與信息量
通信的最終目的是傳遞信息，那么信息是什么？與消息有什么差別？又有什么聯(lián)系？在日常生活中，“信息”這個概念常常與情報、資料、情況、數(shù)據(jù)等概念混用。例如，發(fā)送手機短信，也有人會說發(fā)個信息，實際上發(fā)送的是文字、符號、圖片或者視頻組成的消息。那么這個消息的內(nèi)容是接收者在收到這個短信之前就已經(jīng)完全知道，這個消息對于接收者來說就沒有意義。而信息指消息中對接收者有意義的內(nèi)容―――獲得對接收者來說事先不知道或者不確定的內(nèi)容才是通信的意義所在。更嚴格地講，信息是消息中對接收者能消除不確定性的內(nèi)容。
發(fā)送方可能發(fā)送的消息集合可能包含有限或無限個元素。從對于接收者有意義的角度看，發(fā)送方發(fā)送消息的行為是隨機的，通信過程才能使接收者獲得信息。發(fā)送不同消息的可能性可以用概率描述。假設(shè)發(fā)送的消息集合僅包含0和1兩個元素，是否可以比較度量哪個消息包含更多的信息？這就要對信息的大小進行度量。
度量信息的物理量稱為信息量。應(yīng)該如何設(shè)計這個測度？設(shè)想發(fā)送1的概率為0.1，發(fā)送0的概率為0.9，對于接收者來說可以估計的是大多數(shù)情況下都會收到0碼，那么當接收者收到1
碼時，是更不確定的事件發(fā)生了，因而獲得的信息更多�？紤]到通信過程可能傳遞的是一個消息序列，信息量的測度應(yīng)該具備的以下特點：
（1）消息x的信息量I（x）是消息x出現(xiàn)概率P（x）的函數(shù)；
（2）概率越小的消息所包含的信息量越大；
（3）具有可加性，若某個消息包含若干個獨立消息，則該消息的信息量為每個獨立消息所含信息量之和。據(jù)此，可以定義信息量為
I（x）＝-logaP（x）（1-1）由式（1-1）可知，信息量I實際上是一個無量綱的物理量，信息量采用的單位與底數(shù)a的取值有關(guān)，a取2時信息量單位為bit（比特）；a取e時信息量單位為nat（奈特）；a取10時信息量單位為hatley（哈特萊）。二進制的數(shù)字通信中常用的是比特。在二進制通信系統(tǒng)中，傳送的消息只有兩種，分別以0，1表示，只需使用1個二進制位。如果0和1的出現(xiàn)概率都是1/2，那么每個消息所包含的信息量都是1比特。在實際應(yīng)用中，通常也把一個二進制位（binarydigit）稱為1比特。
若信源符號集包含M個符號，每個符號xi，（i＝1，.，M）的平均信息量為
H（X）＝-∑MP（xi）log2P（xi） 單位bit（1-2）
i＝1
式中，P（xi）為符號xi的出現(xiàn)概率。當每個符號等概率出現(xiàn)時
H（X）＝-MM1log2M1＝-log221k＝k bit （M＝2k）（1-3）
平均信息量也稱為信息熵（entropy）。熵曾經(jīng)是波爾茲曼在熱力學第二定律中引入的概念，用以描述分子運動的混亂度。信息熵也有類似的意義。信息熵大，意味著不確定性也大。
1.2 通信系統(tǒng)概述
利用電信號實現(xiàn)的通信可以是實時的，也可以是非實時的。實時通信指發(fā)送方產(chǎn)生的信號能夠經(jīng)歷微小的幾乎可以忽略不計的傳播時間到達接收方，比如電話、傳真。非實時通信，如電報、錄像節(jié)目、Email、計算機批量數(shù)據(jù)傳輸?shù)韧ㄐ欧绞�，需要通過對信息的緩存、處理、等待、轉(zhuǎn)發(fā)、顯示等環(huán)節(jié)實現(xiàn)信息的傳遞，存在較大的時延。另外，在采用磁盤、磁帶、光盤等存儲設(shè)備的系統(tǒng)中，可能經(jīng)歷更長的信息存儲時間。在某種意義上，可以將這種存儲系統(tǒng)視為在較長時間尺度上的信息傳遞。因此，廣義的通信視為消息（或信息）在時間/空間上的傳遞。這種傳遞可以在點到點（如電話）、點到多點（如電視廣播）或者多點到多點之間進行。完成通信過程的全部設(shè)備和傳輸媒介構(gòu)成通信系統(tǒng)（communicationsystem）。本書主要從系統(tǒng)的觀點來討論點到點通信的基本原理。
1.2.1 通信系統(tǒng)模型
通信系統(tǒng)的主要功能可以用通信系統(tǒng)模型來概括，如圖1-1所示。
信源（source）是消息的發(fā)送者，完成消息從原始可感知的媒介形式，如聲音、圖像等，到電信號的轉(zhuǎn)換，電話通信中的電話機可看成是信源。信源輸出的電信號稱為原始電信號，其頻譜從零頻附近開始，具有低通形式，所以也稱為基帶信號（basebandsignal）。
圖1-1 通信系統(tǒng)模型
發(fā)送設(shè)備（transmitter）的基本功能是將信源產(chǎn)生的原始電信號（基帶信號）變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘�，實現(xiàn)信源和信道的匹配。變換方式多種多樣，比如說，進行無線通信，需要把信源發(fā)出的信號通過調(diào)制技術(shù)從基帶頻段搬移到射頻頻段；如果需要對模擬信號采用數(shù)字傳輸方式，就需要把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；數(shù)字信號傳輸一般還要進行信源編碼和信道編碼等。
信道（channel）是指信號傳輸?shù)耐ǖ�，可以采用電纜或光纜等有線介質(zhì)，也可以利用無線介質(zhì)，如電磁波。
通信系統(tǒng)中的噪聲（noise）干擾無處不在，主要集中在信道上，因此集中在信道上進行模型化。圖1-1中的噪聲源是信道中所有噪聲及分散在通信系統(tǒng)中其他各處噪聲的集合。
在接收端，接收設(shè)備（receiver）的功能與發(fā)送設(shè)備相反，進行解調(diào)、譯碼等與發(fā)送設(shè)備所采用的信號變換相對應(yīng)的各種信號反變換。它的任務(wù)是從帶有干擾的接收信號中恢復(fù)出相應(yīng)的原始電信號。
信宿（destination）是信息的接收者，將復(fù)原的原始電信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的可感知媒介形式的消息，如電話機將接收設(shè)備輸出的話音電信號還原成聲音信號。
圖1-1給出的是通信系統(tǒng)的一般模型，按照通信系統(tǒng)中傳送信號不同的形式，通信系統(tǒng)可進一步分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。
模擬信號（analog）指信號參量（幅度、頻率或相位）隨時間連續(xù)變化，連續(xù)消息可以直接轉(zhuǎn)換為模擬信號，如語音。如果信號的幅度代表消息變化，則幅度值在實數(shù)域連續(xù)取值，但在時間上可以連續(xù)取值，也可以離散取值。數(shù)字（digital）信號則指信號只能從有限的數(shù)值集合中取值，并且時間上也是離散取值―――在一定的時間（一個符號周期）內(nèi)只發(fā)送一個符號消息。如果原始消息離散，那么就可以直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。
根據(jù)信源輸出的原始電信號的形式，信源可分為數(shù)字信源和模擬信源。將信源發(fā)出的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，也可以進行數(shù)字傳輸。所以，區(qū)分通信系統(tǒng)是模擬還是數(shù)字，依據(jù)是信道中傳輸信號的形式，而非信源信號的形式。
信道中傳輸模擬信號的系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng)，圖1-2給出了模擬通信系統(tǒng)模型。在這種系統(tǒng)中，信源一般為模擬信源，完成連續(xù)消息到原始電信號的轉(zhuǎn)換。由于原始電信號為基帶信號，不適應(yīng)遠距離傳輸，因此需采用調(diào)制器，將原始基帶信號調(diào)制為適合在信道中傳輸?shù)念l帶信號，即頻譜具有帶通形式且中心頻率遠離零頻的信號。
圖1-2 模擬通信系統(tǒng)框圖
接收端則需要采用解調(diào)器，進行相應(yīng)的反變換，恢復(fù)基帶電信號，并且由信宿完成原始電信號到媒體信號的轉(zhuǎn)換。
對于模擬信號傳輸而言，調(diào)制和解調(diào)的作用最為重要，所以相比圖1-1的通信系統(tǒng)一般模型，這里只表示出調(diào)制器和解調(diào)器。實際上，常用的通信系統(tǒng)里可能還有濾波、放大、變頻等過程，但一般可以視為理想線性，并且合并在信道中考慮。
信道中傳輸數(shù)字信號的系統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)模型如圖1-3所示。數(shù)字通信系統(tǒng)可進一步細分為數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)和數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)。
圖1-3 數(shù)字通信系統(tǒng)模型
數(shù)字通信系統(tǒng)中的信源可以是模擬信源，也可以是數(shù)字信源。信源編碼的目的主要在于去除信源信號自身某種程度的冗余部分，或者根據(jù)質(zhì)量要求，去除次要信息，用更少的編碼位數(shù)來表示符合一定接收質(zhì)量的信源符號，從而提高通信的有效程度。如果是模擬信源信號，信源編碼過程還需要完成模擬信號到數(shù)字信號的變換，即進行模擬/數(shù)字（Analog/Digital，A/D）轉(zhuǎn)換；在接收端的信源譯碼過程則需完成相反的轉(zhuǎn)換，即進行數(shù)字/模擬（Digital/Analog，D/A）轉(zhuǎn)換。在需要進行保密通信的情況下，還可以在信源編碼中包含加密的功能，在壓縮后進行保密編碼。信源譯碼是信源編碼的逆過程。
信道編碼是按照一定的規(guī)則給信源編碼器輸出的信源碼字增加冗余碼元。如果接收端檢查接收碼字，發(fā)現(xiàn)這種規(guī)則遭到破壞，就能發(fā)現(xiàn)錯誤或者糾正錯誤，然后結(jié)合相應(yīng)的差錯處理措施即提高通信的可靠程度。信道譯碼是信道編碼的逆過程。編碼器和譯碼器合稱編譯碼器（co-dec）。
同步器的作用是使接收端設(shè)備能夠與發(fā)送端步調(diào)一致地工作以正確接收信息。“同步”是通信系統(tǒng)，特別是數(shù)字通信系統(tǒng)的重要組成部分。在數(shù)字和模擬通信系統(tǒng)中，要保證相干或相關(guān)解調(diào)方式能正確地恢復(fù)原始信號，接收端提供的本地參考載波，也稱為相干載波（coherentcarri-er），應(yīng)該與接收到的已調(diào)載波嚴格同步，稱為載波同步。時鐘同步是指數(shù)字通信系統(tǒng)中，收發(fā)端之間需要有共同的時間標準，這樣接收端才能知道接收序列中每個符號的起止時刻，從而實現(xiàn)正確接收。實現(xiàn)時鐘同步有兩種基本方式，一種方式是提供嚴格同步的時鐘標準，收發(fā)雙方嚴格遵守此時間標準，如同步數(shù)字系列（SynchronousDigitalHierarchy，SDH）傳輸系統(tǒng)采用的就是這種方式實現(xiàn)同步；另一種方式是通信雙方?jīng)]有嚴格同步的時鐘源時，接收端采用同步電路，從接收的信號中提取碼元同步信號，也稱為位同步信號。另外，對于若干碼元組成的碼組，要保持同步，也需要從接收的信號中提取碼組同步信息。這種位同步和碼組同步信息可以包含在接收信號的結(jié)構(gòu)特征中，也可以是發(fā)端在發(fā)送信號序列中獨立插入的同步信號。如果收發(fā)之間失去同步，則接收端無法正確識別接收信號所包含的消息。
調(diào)制器和解調(diào)器與模擬通信系統(tǒng)中的功能一致。需要指出的是，引入了調(diào)制解調(diào)環(huán)節(jié)的數(shù)字通信系統(tǒng)可以稱為數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)。如果采用基帶傳輸，則不需要調(diào)制解調(diào)。
圖1-4給出了數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)的構(gòu)成圖。基帶信號形成器對信源送出的原始數(shù)字碼元序列進行信號的碼型轉(zhuǎn)換和波形形成，以保證實現(xiàn)無碼間干擾的傳輸�；鶐纬善鬟�可以包括編碼器、加密器等功能。接收濾波器除了限制發(fā)送信號之外的噪聲，還與發(fā)送端波形形成濾波器配合以實現(xiàn)消除碼間干擾的作用。取樣判決從接收的連續(xù)信號中估計發(fā)送的數(shù)字序列。
圖1-4 數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)的組成框圖
相比于模擬通信，數(shù)字通信具有抗干擾能力強、差錯可控、易加密、易于與計算機等現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合等優(yōu)點。
1.2.2 通信系統(tǒng)分類
實際的通信系統(tǒng)多種多樣，可以從不同角度進行分類。下面討論幾種常見的分類。
（1）根據(jù)信道傳輸?shù)男盘柺悄M信號還是數(shù)字信號，通信系統(tǒng)可分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。
（2）根據(jù)通信的業(yè)務(wù)特征，通信系統(tǒng)可以分為電報通信系統(tǒng)、電話通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、圖像通信系統(tǒng)。這些系統(tǒng)之間可以兼容或并存。電報通信系統(tǒng)出現(xiàn)最早。電話通信應(yīng)用最為廣泛，現(xiàn)有的通信網(wǎng)大部分建立在電話通信系統(tǒng)基礎(chǔ)之上。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)發(fā)展迅速，現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)基于數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)特別是計算機通信發(fā)展而成。
兩個需要注意區(qū)分的概念是數(shù)字通信系統(tǒng)與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。前者指信道傳輸?shù)男盘枮閿?shù)字信號的系統(tǒng)，而后者則指信源發(fā)出的信號為文字、數(shù)字、符號等數(shù)字信號的通信系統(tǒng)。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可以采用數(shù)字傳輸方式，也可以采用模擬傳輸方式。
傳輸介質(zhì)（media）指傳輸系統(tǒng)發(fā)送和接收端之間傳輸信號的物理載體。通信系統(tǒng)采用電磁波來傳遞電信號。電磁波的傳播方式有兩種基本形式，一種是沿導體即導向（guided）介質(zhì)傳播；另一種是在自由空間即非導向（unguided）介質(zhì)中傳播，稱為無線電波傳播。采用前一種傳播方式的系統(tǒng)稱為有線通信系統(tǒng)，采用無線電波傳播方式的通信系統(tǒng)稱為無線通信系統(tǒng)。
（3）根據(jù)通信系統(tǒng)是否采用調(diào)制，可以將通信系統(tǒng)分為基帶傳輸系統(tǒng)和頻帶傳輸系統(tǒng)�；鶐鬏斚到y(tǒng)包括音頻市話、有線廣播、數(shù)字基帶通信系統(tǒng)等。頻帶傳輸系統(tǒng)則包括調(diào)幅廣播、立體聲調(diào)頻廣播、電視廣播、市話、衛(wèi)星通信等。
“復(fù)用”指在同一信道上傳輸多路信號的通信方式。常用的復(fù)用方式包括頻分復(fù)用、時分復(fù)用、碼分復(fù)用和空分復(fù)用等。
前面討論的通信系統(tǒng)是單向通信系統(tǒng)。在實際應(yīng)用中，多數(shù)情況需要進行雙向通信，即通信雙方都具有發(fā)送和接收設(shè)備，還需要雙向的傳輸介質(zhì)。按照系統(tǒng)中消息傳送方向與時間的關(guān)系，雙向通信可以分為單工傳輸方式（simplextransmissionmode）、半雙工傳輸方式（half-duplextransmissionmode）和全雙工傳輸方式（full-duplextransmissionmode）。
在單工通信系統(tǒng)中，消息只能單向傳輸。廣播、遙測、遙控等系統(tǒng)就屬于單工方式的通信系
統(tǒng)。半雙工系統(tǒng)支持雙向通信，但是同一時間只能支持單向的通信。使用同一載頻工作的無線電對講機就屬于這種方式的系統(tǒng)。全雙工通信系統(tǒng)支持同時的雙向通信。普通的電話就是典型的全雙工通信方式。
1.3 通信系統(tǒng)性能指標
通信系統(tǒng)的性能可以從多方面衡量，從實現(xiàn)信號傳輸?shù)慕嵌瓤�，最重要的是系統(tǒng)的有效性和可靠性。前者指系統(tǒng)能高效傳輸信息，后者指系統(tǒng)能準確地傳輸信息。通信系統(tǒng)實現(xiàn)通信需要消耗的資源主要包括信道帶寬和發(fā)送信號的功率。
通信系統(tǒng)的設(shè)計目標就是在通信資源一定的條件下，一方面如何最經(jīng)濟地傳輸最大數(shù)量的消息；另一方面，針對噪聲干擾，保證接收到消息與發(fā)送的消息盡可能一致。這兩個要求往往相互矛盾，因此，系統(tǒng)在工程設(shè)計實踐中應(yīng)根據(jù)實際情況折中處理。
由于模擬通信與數(shù)字通信的差異，在有效性和可靠性的定量衡量上，需要采用不同指標。
1.3.1 有效性指標
1.模擬通信系統(tǒng)的有效性指標
模擬通信系統(tǒng)的有效性一般采用有效傳輸帶寬來衡量。例如，對于最大頻率為fm的信號，采用常規(guī)調(diào)幅系統(tǒng)傳輸此信號需要的有效傳輸帶寬為2fm，而采用單邊帶調(diào)幅系統(tǒng)需要的帶寬則為fm那么后者比前者具有更高的有效性。引入多路復(fù)用技術(shù)和多址接入技術(shù)的目的就是提高系統(tǒng)有效，性。從信道的角度看，一條物理線路上信號復(fù)用度越高，總帶寬越大，有效性越高。從單路信號的角度看，一路信號自身占用的帶寬越小，則給定帶寬的信道中可以承載的信號越多，效率越高，有效性越好。
2.數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性指標
數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性體現(xiàn)在一個信道中通過的信息速率。定義每秒傳送的信息比特數(shù)為信息速率，單位比特/秒（bit/s），也稱為比特率。定義每秒傳送的碼元數(shù)量為碼元速率，簡稱傳碼率，單位波特（Baud，簡記為B或Bd）。碼元速率與信號使用的碼元進制無關(guān)。
傳碼率與傳信率均為衡量傳輸速率的指標，但有不同的概念，使用中不應(yīng)混淆。二者之間在數(shù)值上可以換算。對于M進制的信號，若傳碼率為RB，相應(yīng)的傳信率Rb，則
Rb＝RBH（1-4）其中，H為該M進制信號消息集的平均信息量。實際系統(tǒng)通常默認M個消息出現(xiàn)的概率相等，則由式（1-3）可知H＝log2M，則有Rb＝RBlog2M（1-5）
從系統(tǒng)資源消耗的角度看，具有同樣傳輸速率的系統(tǒng)可能需要不同的傳輸帶寬，頻帶利用率定義為單位頻帶內(nèi)每秒傳輸比特數(shù)（信息量），單位為bit/s/Hz，即
Rb
η＝B（1-6）
其中，B為系統(tǒng)的有效傳輸帶寬。頻帶利用率是一個綜合帶寬占用情況的有效性指標。
1.3.2 可靠性指標
1.模擬通信系統(tǒng)的可靠性指標
采用通信系統(tǒng)的輸出信噪比衡量可靠性。輸出信噪比定義為輸出信號平均功率So與輸出
噪聲平均功率No之比，記為So/No。由于這個比值是個無量綱的數(shù)值，為了表示其物理意義，
采用分貝（dB）作為單位，即＝10lgSo（1-7）
So
NodBNo
顯然，輸出信噪比越高，可靠性質(zhì)量越好。例如，商業(yè)電話以40dB為優(yōu)良質(zhì)量；電視節(jié)目至少要求50dB，優(yōu)質(zhì)的電視節(jié)目要達到60dB以上；公務(wù)通信的要求較低，需要20~25dB。各種系統(tǒng)的特性差異很大，還需要考慮調(diào)制方式的差異。
2.數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃灾笜?/span>
數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃灾笜丝梢杂貌铄e率來衡量，主要有誤碼率和誤比特率兩個指標。誤碼率Pe定義為錯誤接收碼元在傳輸碼元總數(shù)中所占的比例，即傳輸每個碼元發(fā)生錯誤
接收的概率，
Pe＝錯誤碼元數(shù)（1-8）傳輸碼元總數(shù)誤比特率Pb定義為錯誤接收比特在傳輸比特總數(shù)中所占的比例，即傳輸每個比特發(fā)生錯
誤接收的概率，
Pb＝誤比特數(shù)（1-9）傳輸總比特數(shù)在二進制下兩種錯誤概率一樣，不再區(qū)分。誤碼率大小涉及信號設(shè)計、信號發(fā)送功率、傳輸信道特性及接收方式等諸多因素。系統(tǒng)誤比特率達到一定規(guī)定值所需的最低歸一化信噪比（即能量信噪比）定義為系統(tǒng)的功率
利用率，記為Eb/n0，其中Eb表示系統(tǒng)的每比特信息能量，n0為噪聲單邊功率譜密度。誤比特率
一定時，所需的能量信噪比越低，則系統(tǒng)的功率利用率越高，反之則越低。
1.4 信道與干擾
要提高通信系統(tǒng)的性能，首先需要了解通信信道的特性，以及通信系統(tǒng)在傳輸中所受到的干擾。信道指信號的傳輸媒介，即物理信道，可以是有線或無線信道，也可以是物理存儲介質(zhì)，如光盤、磁盤等。
1.4.1 有線信道與無線信道
下面就有線信道和無線信道兩類傳輸介質(zhì)進行討論。
1.有線信道
明線（openwire）是指平行架設(shè)在電線桿上的架空線路。它本身是導電裸線或帶絕緣層的導線。雖然它的傳輸損耗低，但由于易受天氣和環(huán)境的影響，對外界噪聲的干擾比較敏感，故逐
漸被電纜取代。
電纜包括對稱電纜和同軸電纜兩類。對稱電纜指置于同一保護套內(nèi)的多對信號絕緣的導線，并且為了減小每對導線之間的干擾，每對導線相互扭絞，稱為雙絞線。同一根電纜中的各對線之間按照一定的規(guī)律扭絞在一起，在電信網(wǎng)中，一根對稱電纜中通常有25對雙絞線，對稱電纜的芯線直徑在0.4~1.4mm，由于線徑細相比明線損耗較大，但與外界的相互干擾較小，兩根線中電流大小相同，方向相反，產(chǎn)生的磁場相互抵消，反之亦然，傳輸性能較穩(wěn)定。對稱電纜在有線電話網(wǎng)中廣泛應(yīng)用于用戶接入電路，每個用戶電話都通過一對雙絞線連接到電話交換機，通常采用的是22~26號線規(guī)的雙絞線。雙絞線在計算機局域網(wǎng)中也得到了廣泛的應(yīng)用，Ethernet中使用的超五類線就由四對雙絞線組成。
同軸電纜由同軸的兩根導體組成，其間填充絕緣介質(zhì)。內(nèi)導體多為實心導線，外導體是一根空心導電管或金屬編織網(wǎng)，在外導體外面有一層絕緣保護層，在內(nèi)外導體之間可以填充實心介質(zhì)材料火絕緣支架，起到支撐和絕緣的作用。由于外導體通常接地，因此能夠起到很好的屏蔽作用。同軸電纜與外界的相互干擾小，帶寬大，但相比對稱電纜成本較高。
有線電視廣播（CableTelevision，CATV）廣泛采用同軸電纜為用戶提供電視信號，同軸電纜也作為通信設(shè)備內(nèi)部中頻和射頻部分經(jīng)常使用傳輸?shù)慕橘|(zhì)，如連接無線通信收發(fā)設(shè)備和天線之間的饋線和實驗儀器常用的50Ω信號電纜。
光導纖維，簡稱光纖，是一種極細的能傳導光波的介質(zhì)，可由玻璃或塑料制成。在折射率較高的單根光纖外面用折射率較低的包層覆蓋，構(gòu)成光通道。多數(shù)光纖在使用前必須由幾層保護結(jié)構(gòu)包覆，防止環(huán)境對光纖的傷害和干擾，包覆后的纜線稱為光纜。光纖具有極寬的通頻帶，能提供極大的傳輸容量。光纖的質(zhì)量輕，損耗低，耐腐蝕，抗電磁干擾強。利用光纖替代電纜能夠節(jié)省大量的有色金屬。
華裔科學家高錕（CharlesKuenKao）因其在纖維中傳送光以實現(xiàn)光通信的開拓成就而獲得諾貝爾物理獎，被譽為光纖之父。1970年，美國康寧（Corning）公司制造出了世界上第一根實用化的光纖。隨著加工制造工藝的不斷提高，光纖的衰減不斷下降。世界各國干線傳輸網(wǎng)絡(luò)主要由光纖構(gòu)成。
2.無線信道
無線信道利用自由空間中的電磁波實現(xiàn)信號傳輸。
沿地面?zhèn)鞑サ臒o線電波稱為地波，又稱為表面波。電波的波長越短，越容易被地面吸收，因此只有長波和中波能在地面?zhèn)鞑�。地波不受氣候影響，傳播比較穩(wěn)定可靠，但在傳播過程中，能量不斷被大地吸收，傳播距離不遠。地波適宜在較小范圍里的通信和廣播業(yè)務(wù)使用。在遠距離通信時，波長越長越有利。長波和中波的廣播、導航、對潛通信，以及短波乃至超短波的近距離通信仍廣泛使用地表面波。
天波傳播利用電離層的反射作用，在地面與電離層之間來回反射實現(xiàn)傳播，最長距離4000km。電離層是指分布在地球大氣層中距地面60km以上的電離區(qū)域，存在大量的自由電子與正離子、負離子，以及未被電離的中性離子。天波傳播的主要優(yōu)點是傳輸損耗小，設(shè)備簡單，可以利用較小功率進行遠距離通信。但是，電離層對信號存在多徑效應(yīng)、衰落、極化面旋轉(zhuǎn)等影響。長波、中波、短波都可以利用電離層傳播，短波是實現(xiàn)電離層遠距離通信和廣播最適當?shù)牟ǘ巍?/span>
電離層的電離子密度不均勻，對入射的超短波電波能產(chǎn)生散射作用，利用這種散射信號進行的超視距電離層散射通信基本上不受核爆炸和太陽耀斑的影響。流星散射就是一種電離層散射
通信方式，即利用流星經(jīng)過的路徑上遺留下的由電離氣體和流星碎片組成的云霧狀電離氣體長帶―――流星余跡進行通信。一條余跡壽命為百分之幾秒到幾分鐘。流星余跡通信常用的波段為30~100MHz，通信距離可達2300km。不足之處是通信不連續(xù)，因此流星余跡通信系統(tǒng)的發(fā)射設(shè)備一般加裝發(fā)送和接收消息存儲器。
空間波傳播方式指在視線范圍內(nèi)電磁波直接從發(fā)射天線傳播到接收天線，或經(jīng)地面反射到達接收天線，這種方式也稱為視距傳播方式。地面反射波受到反射點地質(zhì)地形的影響，直射波受到低空大氣層及地面障礙物的影響。空間波傳播距離受到地球曲率的影響，最大距離限制在視線范圍內(nèi)。空間波通信應(yīng)用廣泛，中繼通信、電視、廣播及地面移動通信屬于地面視距傳播；飛機、通信衛(wèi)星與地面設(shè)備間的通信屬于地空視距通信；飛機之間、宇宙飛行器之間的電波傳播也是空間波傳播方式。
無線視距中繼是指當電磁波的工作頻率在超短波和微波波段時，由于直線視距一般在40~50km，因此需要中繼方式實現(xiàn)長距離通信。中繼站之間采用定向天線實現(xiàn)點對點的傳輸，距離很短，傳播條件比較穩(wěn)定。這種中繼系統(tǒng)傳輸容量大，發(fā)射功率小，長途傳輸質(zhì)量穩(wěn)定，節(jié)約有色金屬，投資少，維護方便，廣泛用于傳輸多路電話及電視等。
衛(wèi)星中繼信道是利用人造地球衛(wèi)星作為中繼轉(zhuǎn)發(fā)站實現(xiàn)的通信。人造地球衛(wèi)星運行軌道在赤道平面上且距離地面35860km時，24小時環(huán)繞地球一周，在地球上觀察衛(wèi)星相對靜止，這樣的衛(wèi)星稱為同步（或靜止）衛(wèi)星。以三個同步衛(wèi)星作為中繼站，就可以幾乎覆蓋全球通信（除南北兩極盲區(qū)外）。衛(wèi)星中繼信道由通信衛(wèi)星、地球站、上行線路及下行線路構(gòu)成。其中，上行與下行線路分別是地球站至衛(wèi)星及衛(wèi)星至地球站的電波傳播路徑，而信道設(shè)備集中于地球站與衛(wèi)星中繼站中。衛(wèi)星通信是電磁波直線傳播，信道傳播性能穩(wěn)定可靠，傳輸距離遠，容量大，覆蓋地域廣，廣泛應(yīng)用于傳輸多路電話、電報、圖像數(shù)據(jù)和電視節(jié)目。
對流層是指離地面10~12km以下的大氣層。在對流層中，大氣湍流運動等原因?qū)е虏痪鶆驓鈭F引起電磁波散射。利用對流層散射傳播機理可以實現(xiàn)超視距通信。對流層散射信道一跳的傳播距離為100~500km，可工作在超短波和微波波段，通信容量較高，可傳送高速數(shù)據(jù)和電視信號。對流層散射通信通常采用方向尖銳的拋物面天線，不易被截獲或干擾，保密性好，抗干擾能力強，在軍事和民用通信中得到越來越多的應(yīng)用。
3.通信頻段劃分
為了充分利用頻譜資源，滿足有效性與可靠傳輸?shù)囊螅枰獮楦鞣N通信系統(tǒng)合理選擇并分配工作頻段，表1-1給出了通信使用頻段、傳輸介質(zhì)及主要用途。通信工作頻率與工作波長可以互換為
λ＝fc（1-10）
式中，c＝3×108m/s為電播在自由空間中的傳播速度；f為工作頻率；λ為工作波長。
對于有線信道，一般根據(jù)信道業(yè)務(wù)要求，考慮損耗、時延與相移特性等性能特征，以及最低與最高截頻等來確定頻段。海底通信適于極低頻段，模擬話音的低頻傳輸只利用300~3400Hz，優(yōu)質(zhì)聲音（音樂）適用50Hz至15kHz帶寬。比較復(fù)雜的問題是，各種無線通信根據(jù)空間電磁波傳播特點選擇分配工作頻段。ITU-R對頻譜分配進行了具體規(guī)則，各國有專門機構(gòu)嚴格控制頻率使用。
表1-1 通信使用頻段劃分
頻 段符 號名 稱波 長主要用途
30~300HzELF特低頻104~103km海底通信、電報
0.3~3kHzULF音頻103~102km數(shù)據(jù)終端、實線電話
3~30kHzVLF甚低頻102~10km導航、電報電話、頻率標準
30~300kHzLF低頻10~1km導航、電力通信
0.3~3MHzMF中頻103~102m廣播、業(yè)余無線電通信、移動通信
3~30MHzHF高頻102~10m國際定點通信、軍用通信、廣播
30~300MHzVHF甚高頻10~1m電視、調(diào)頻廣播、移動通信
0.3~3GHzUHF超高頻102~10cm電視、雷達、遙控遙測
3~30GHzSHF極高頻10~1cm衛(wèi)星和空間通信、微波接力
30~300GHzEHF特高頻10~1mm射電天文、科學研究
105~107Hz紫外、可見光、紅外30~3000μm光通信、激光空間傳播
1.4.2 信道模型
為了方便地表述信道的一般特性，衡量信道對信號傳輸?shù)挠绊�，此處引入“廣義信道”的概念。廣義信道是一種邏輯信道，與傳輸介質(zhì)無關(guān)。廣義信道實際上是擴大信道范圍后的信道，常用于通信系統(tǒng)性能分析。廣義信道分為調(diào)制信道和編碼信道，如圖1-5所示。編碼器輸出的是一個數(shù)字序列，譯碼器輸入的也是一個數(shù)字序列，從編碼器輸出端到譯碼器輸入端稱為編碼信道。從調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入端，包括物理媒體和線路設(shè)備（如交換、放大、中繼等中間件）在內(nèi)的部分稱為調(diào)制信道。這種廣義信道的定義有利于簡化分析，也可以根據(jù)分析的對象定義其他的廣義信道。
圖1-5 廣義信道模型
下面分別討論調(diào)制信道和編碼信道的數(shù)學模型。
1.調(diào)制信道模型
研究調(diào)制解調(diào)問題時，不關(guān)心信道究竟包括什么樣的轉(zhuǎn)換器，也不關(guān)心究竟采用什么傳輸介質(zhì)，只關(guān)心從調(diào)制器輸出的信號到達接收端的解調(diào)器時中間經(jīng)歷了怎樣的變化，即信道傳輸結(jié)果如何。因此，發(fā)送和接收端的轉(zhuǎn)換設(shè)備與傳輸介質(zhì)合并為調(diào)制信道，模型化表示調(diào)制信道，考察已調(diào)信號通過調(diào)制信道后的最終結(jié)果。
對調(diào)制信道可以抽象出以下特性：
（1）有一對或多對輸入端口和輸出端口；
（2）信道多為線性，可疊加；
（3）信號通過信道具有一定傳輸時延，而且受到固定或可變的衰耗；
（4）零輸入時信道仍有一定輸出，即噪聲。因此，可用一個時變線性網(wǎng)絡(luò)來表示調(diào)制信道，如圖1-6所示。對于具有一對輸入輸出端口的信道模型而
言，它的輸入和輸出之間的關(guān)系式可表示為eo（t）＝f
ei（t）+n（t）（1-11）式中，ei（t）表示輸入的已調(diào)信號，eo（t）表示信道輸出信號，n（t）表示信道噪聲或稱信道干擾，圖1-6 調(diào)制信道模型f
ei（t）表示信道對輸入信號的影響。n（t）與ei（t）相互獨立，始終存在于系統(tǒng)中，因此n（t）稱為加性干擾。考慮線性網(wǎng)絡(luò)，f
ei（t）＝k（t）?ei（t），式（1-11）可寫成
eo（t）＝k（t）?ei（t）+n（t）（1-12）其中，k（t）取決于網(wǎng)絡(luò)特性，k（t）?ei（t）反映網(wǎng)絡(luò)特性對信號ei（t）的影響是線性的時變作用。k（t）對ei（t）來說是一種乘性干擾，對信號ei（t）影響較大。
由式（1-12）可以反映信道對信號的兩類影響，一是乘性干擾k（t）的影響，二是加性干擾n（t）的影響。不同特性的信道反映為不同的k（t）及n（t）。理想信道特性可以表示為eo（t）＝k?ei（t），即k（t）為常數(shù)，n（t）為零，即加性干擾不存在，乘性干擾只表現(xiàn)為對信號功率的衰耗。
實際上，乘性干擾k（t）一般是一個復(fù)雜函數(shù)，它可能包括各種線性、非線性畸變。根據(jù)乘性干擾k（t）對信號影響的差異，信道可分為兩大類，k（t）不隨時間變化或變化極為緩慢的一類信道稱為恒參信道，k（t）隨時間隨機變化的另一類信道則稱為隨參信道（或變參信道）。
有線信道通�？梢砸暈楹銋⑿诺溃鵁o線信道大部分為隨參信道。具體來說，由架空明線、電纜、波導、中長波地波、超短波及微波視距、衛(wèi)星中繼、光導纖維及光波視距等傳輸介質(zhì)構(gòu)成的信道可以視為恒參信道，由其他介質(zhì)構(gòu)成的信道為隨參信道。
2.編碼信道模型
在考慮編碼、譯碼問題時，主要關(guān)心的是編碼后的數(shù)字信號在傳輸中受到的影響，因此調(diào)制信道與調(diào)制器、解調(diào)器合并為編碼信道。通過編碼信道的信號是數(shù)字信號編碼序列，編碼信道對信號的影響實際上是對數(shù)字序列的一種變換，因此編碼信道可稱為數(shù)字信道。由于衡量調(diào)制信道時，考慮的是對連續(xù)時變信號的影響，所以調(diào)制信道稱為模擬信道。
從編譯碼角度看，編碼后的數(shù)字序列經(jīng)過編碼信道得到的輸出數(shù)字序列因為信道影響可能會與輸入序列不同，即以某種概率發(fā)生差錯。以二進制無記憶信道為例，當輸入符號為1時，信道的輸出可能錯變?yōu)?，反之亦然。因此，編碼信道模型可用數(shù)字信號的轉(zhuǎn)移概率來描述。
在常見的二進制數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，一般可以認為當前碼元的差錯與其前后碼元的差錯沒有依賴關(guān)系，并且稱這樣的編碼信道為無記憶編碼信道；如果信道中的碼元發(fā)生錯誤前后有聯(lián)系，則稱為有記憶編碼信道。二進制無記憶編碼信道模型如圖1-7（a）所示，其中P（0/0）、P（1/0）、P（0/1）、P（1/1）為信道轉(zhuǎn)移概率，P（0/0）和P（1/1）為正確轉(zhuǎn)移概率，P（1/0）和P（0/1）為錯誤轉(zhuǎn)移概率。根據(jù)概率性質(zhì)可知
P（0/0）+P（1/0）＝1（1-13）
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