通信工程文献翻译——1. 引言

在本书中，我们提出了数字通信系统的分析和设计的基础原理。数字通信的主题涉及将数字形式的信息从产生信息的源传输到一个或多个目的地。在通信系统的分析和设计中特别重要的是传送信息的物理信道的特性。信道的特性通常影响通信系统的基本构建块的设计。下面，我们描述通信系统的元件及其功能。

1.1.数字通信系统的要素

图1.1示出了数字通信系统的功能图和基本元件。源输出可以是模拟信号，例如音频或视频信号，或数字信号，例如电传机的输出，其在时间上是离散的并且具有有限数量的输出字符。在数字通信系统中，由源产生的消息被转换成二进制数字序列。理想情况下，我们应该尽可能用二进制数表示源输出（消息）。换句话说，我们寻求导致很少或没有冗余的源输出的有效表示。将模拟或数字源的输出有效地转换为二进制数字序列的过程称为源编码或数据压缩。

图1.1数字通信系统的基本元件

来自源编码器的二进制数字序列（我们称为信息序列）被传递给通道编码器。信道编码器的目的是以受控的方式在二进制信息序列中引入一些冗余，其可以在接收机处使用以克服在通过信道的信号传输中遇到的噪声和干扰的影响。因此，添加的冗余用于增加接收数据的可靠性，并且提高接收信号的保真度。实际上，信息序列中的冗余辅助接收机解码期望的信息序列。例如，二进制信息序列的（简单）编码形式简单地将每个二进制数位重复m次，其中m是某个正整数。更复杂的（非平凡）编码包括一次获得k个信息比特，并将每个k比特序列映射成称为码字的唯一的n比特序列。通过以这种方式对数据进行编码而引入的冗余量由比率n/k来测量。这个比率的倒数，即k/n，被称为码的速率，或者简称为码率。

在信道编码器的输出处的二进制序列被传递到数字调制器，该数字调制器用作通信信道的接口。由于在实践中遇到的几乎所有通信信道都能够传送电信号（波形），所以主要目的将二进制信息序列映射成信号波形。为了详细说明这一点，让我们假设编码信息序列每次以一个统一速率R比特/s一比特发送。数字调制器可以简单地将二进制数字0映射成波形s0（t），并且将二进制数字1映射成波形j1（i）。以这种方式，来自信道编码器的每个比特被单独发送。我们称之为二进制调制。或者，调制器可以发送b编码信息，通过使用M=2s个不同波形j（r），i=0,1 M-1，对于2个可能的6比特序列中的每一个的一个波形，我们称之为M- 注意，新的6比特序列每b/R秒进入调制器，因此，当信道比特率R固定时，可用于发送对应于6比特序列的M个波形之一的时间量是使用二进制调制的系统中的时间周期的b倍。

通信信道是用于将信号从发射机发送到接收机的物理介质。在无线传输中，信道可以是大气（自由空间）。另一方面，电话信道通常采用各种物理介质，包括有线，光纤电缆和无线（微波无线电）。无论用于传输信息的物理介质如何，本质特征是传输的信号以各种可能的机制以随机方式被破坏，例如由电子设备产生的附加热噪声，人为噪声，例如汽车点火噪声和大气噪声，例如雷暴期间的电气雷电放电。

在数字通信系统的接收端，数字解调器处理信道损坏的发射波形，并将波形减少为表示发射数据符号（二进制或M-ary）的估计的数字序列。这个数字序列被传送到信道解码......

1 INTRODUCTION

In this book, we present the basic principles that underlie the analysis and design of digital communication systems.The subject of digital communications involves the transmission of information in digital form from a source that generates the information to one or more destinations. Of particular importance in the analysis and design of communication systems are the characteristics of the physical channels through which the information is transmitted. The characteristics of the channel generally affect the design of the basic building blocks of the communication system. Below, we describe the elements of a communication system and their functions.

1.1  ELEMENTS OF A DIGITAL COMMUNICATION SYSTEM

Figure 1.1 illustrates the functional diagram and the basic elements of a digital communication system. The source output may be either an analog signal, such as audio or video signal, or a digital signal, such as the output of a teletype machine, that is discrete in time and has a finite number of output characters. In a digital communication system, the messages produced by the source are converted into a sequence of binary digits. Ideally, we should like to represent the source output (message) by as few binary digits as possible. In other words, we seek an efficient representation of the source output that results in little or no redundancy. The process of efficiently converting the output of either an analog or digital source into a sequence of binary digits is called source encoding or data compression.

The sequence of binary digits from the source encoder, which we call the......