1.1 通信的基本概念
1.1.1 信息與信號
在日常生活中，人們通過對話、書信、表演等多種形式進行思想交流和現象描述，這些過程都可以稱為消息（Message）的傳遞。消息中所包含的對接受者有意義的內容稱為信息（Information）。信息的多少用信息量表示。
信號（signal）是信息的載體，是運載信息的工具，它可以是聲音、圖像、電壓、電流或光等各種形式。在現代通信系統中電信號由于具有傳遞速度快（接近于光速），傳輸距離遠，能承載的信息量大，并且由于電子、計算機等技術的發展使電信號在交換和處理方面占有絕對的優勢，使得電信號成為通信信號的主要形式。近年來隨著光纖生產工藝的不斷改進，光信號在光纖中的傳輸被越來越多地應用在通信系統中。
1.1.2 模擬信號與數字信號
對電信號可以進行時域描述，即信號的參數（如電壓、電流等）與時間的關系，可以通過儀器（如示波器）直接觀測，這種關系曲線稱為“波形（Waveform）”。信號按其波形特征可分為兩大類：一類是模擬信號，另一類是數字信號。
（1）模擬信號（Analogue Signal）
在時間和幅度上都是連續的信號稱之為模擬信號。連續的含義是指在指某一取值范圍內可以取無限多個數值。圖1-1（a）是語音信號的電壓波形，電壓的大小反映了語音聲強的大小，其幅度是連續變化的，因此它是模擬信號。
圖1-1 模擬信號示例
模擬信號的最大特點是在任何時刻，信號的值都是有意義的。圖1-1（b）是圖1-1（a）波形的變異，在t1時刻波形發生了變化，可能是受到了干擾或出現了波形失真，喇叭發出來的聲音在t1時刻有“咔嚓”聲或變調。因此，模擬信號在傳輸和處理過程中對抗干擾和失真有很高的要求。一般來說，模擬信號一旦受到干擾或失真就很難徹底消除，所采取的措施只能使其影響降低到可接受的程度。
（2）數字信號（DigitalSignal）
在時間上離散，且表征信號的某一參量（如幅度、頻率、相位等）只能取有限個數值的信號稱之為數字信號。圖1-2是數字信號的兩個波形例子。圖1-2（a）中波形的電壓值只有兩種狀態，或是2V，或是0V，可分別用代碼“0”或“1”表示其中的一種狀態。像這樣只有兩種取值的波形稱為二值波形，相應的代碼稱為二進制碼。圖1-2（b）中波形的電壓值有4種狀態，任何時候信號只能取四個幅值（3V、1V、-1V、-3V）中的一個，對應地表示3、2、1、0四個代碼（四進制碼）。電報信號、計算機數據信號均屬于數字信號。
圖1-2 數字信號的波形
數字信號有一個很重要的特點是當波形受到干擾或出現失真時，可以利用其“有限取值”的特點進行取樣判決，有可能完全恢復原來的波形。例如圖1-2（b）的波形，代碼“3”的電壓值是3V，代碼“2”的電壓值是1V，兩者的分界電壓值（稱為判決電平）是2V，只要大于2V的電壓值，都會被認定為是3V，是代碼“3”，而大于0V小于2V的電壓值都會被判定為1V，是代碼“1”。由此可見，數字信號有較大的抗干擾能力，本例中，只要干擾電壓不超過1V，就有辦法消除。
判斷一個信號是數字信號還是模擬信號，關鍵看其信號幅度的取值是否離散，或者說能否通過“判決”的方式對信號進行處理。一般的電學信號大多是模擬信號，如電話、電視、傳感信號等，人為處理或產生的信號則往往是數字信號，如計算機和儀器儀表產生的某些信號。實際上，我們要傳輸的信息既可以用模擬信號來承載，也可以由數字信號攜帶，模擬信號和數字信號在一定條件下可相互轉換，并能確保所攜帶的信息不被丟失。模擬信號可以通過模數（A/D）轉換變為數字信號，而相應的數字信號通過數模（D/A）轉換又可以還原為模擬信號。
1.1.3 基帶信號與頻帶信號
對電信號也可以進行頻域的描述，即信號的能量在頻率域中的分布。一個電信號在頻域中會占有一定的頻率范圍，且不同的頻率上能量的分布也不同，這種能量與頻率的關系稱為信號的頻譜（FrequencySpectrum）。一般情況下可以用信號的中心頻率和頻帶寬度來表征一個信號的頻域特性。如果信號的中心頻率較低，且信號的最低頻率接近為0（直流），這種信號稱為基帶信號，如圖1-3（a）；如果信號的中心頻率較高，且最低頻率也較高，這種信號稱為頻帶信號，如圖1-3（b）。
圖1-3 信號頻譜示意圖
將信號劃分為基帶信號和頻帶信號主要是從傳輸的角度來考慮的，因為現有的傳輸介質具有不同的傳輸特性，有的可以直接傳輸含有直流的信號，而有的只能傳輸一定頻率范圍內的信號。
通常情況下，沒有經過調制的信號都是基帶信號。數字基帶信號就是用不同電平代表數字符號的信號，它是沒有經過調制的原始信號，其主要特點是頻率低，甚至還包含直流分量。在傳輸距離不遠的情況下，數字基帶信號可以通過線纜直接傳送。在信道上直接傳送基帶信號的方式稱為基帶傳輸。基帶傳輸是一種最簡單最基本的傳輸方式。
當信道具有帶通特性時，基帶信號中的一部分（或全部）頻率成分不能被傳送到接收端，因此必須通過一種轉換，將基帶信號轉換成頻帶信號后再通過帶通信道進行傳輸。這種轉換在通信系統中由調制解調器（Modem）完成，轉換后的頻帶信號其中心頻率應與信道的中心頻率相同，頻譜范圍應在信道的頻帶范圍內。基帶信號通過調制解調器在頻帶信道中傳輸的方式稱為頻帶傳輸。遠距離通信、無線電通信等都采用頻帶傳輸方式。