1.1 通信的基本概念
1.1.1 信息与信号
在日常生活中，人们通过对话、书信、表演等多种形式进行思想交流和现象描述，这些过程都可以称为消息（Message）的传递。消息中所包含的对接受者有意义的内容称为信息（Information）。信息的多少用信息量表示。
信号（signal）是信息的载体，是运载信息的工具，它可以是声音、图像、电压、电流或光等各种形式。在现代通信系统中电信号由于具有传递速度快（接近于光速），传输距离远，能承载的信息量大，并且由于电子、计算机等技术的发展使电信号在交换和处理方面占有绝对的优势，使得电信号成为通信信号的主要形式。近年来随着光纤生产工艺的不断改进，光信号在光纤中的传输被越来越多地应用在通信系统中。
1.1.2 模拟信号与数字信号
对电信号可以进行时域描述，即信号的参数（如电压、电流等）与时间的关系，可以通过仪器（如示波器）直接观测，这种关系曲线称为“波形（Waveform）”。信号按其波形特征可分为两大类：一类是模拟信号，另一类是数字信号。
（1）模拟信号（Analogue Signal）
在时间和幅度上都是连续的信号称之为模拟信号。连续的含义是指在指某一取值范围内可以取无限多个数值。图1-1（a）是语音信号的电压波形，电压的大小反映了语音声强的大小，其幅度是连续变化的，因此它是模拟信号。
图1-1 模拟信号示例
模拟信号的最大特点是在任何时刻，信号的值都是有意义的。图1-1（b）是图1-1（a）波形的变异，在t1时刻波形发生了变化，可能是受到了干扰或出现了波形失真，喇叭发出来的声音在t1时刻有“咔嚓”声或变调。因此，模拟信号在传输和处理过程中对抗干扰和失真有很高的要求。一般来说，模拟信号一旦受到干扰或失真就很难彻底消除，所采取的措施只能使其影响降低到可接受的程度。
（2）数字信号（DigitalSignal）
在时间上离散，且表征信号的某一参量（如幅度、频率、相位等）只能取有限个数值的信号称之为数字信号。图1-2是数字信号的两个波形例子。图1-2（a）中波形的电压值只有两种状态，或是2V，或是0V，可分别用代码“0”或“1”表示其中的一种状态。像这样只有两种取值的波形称为二值波形，相应的代码称为二进制码。图1-2（b）中波形的电压值有4种状态，任何时候信号只能取四个幅值（3V、1V、-1V、-3V）中的一个，对应地表示3、2、1、0四个代码（四进制码）。电报信号、计算机数据信号均属于数字信号。
图1-2 数字信号的波形
数字信号有一个很重要的特点是当波形受到干扰或出现失真时，可以利用其“有限取值”的特点进行取样判决，有可能完全恢复原来的波形。例如图1-2（b）的波形，代码“3”的电压值是3V，代码“2”的电压值是1V，两者的分界电压值（称为判决电平）是2V，只要大于2V的电压值，都会被认定为是3V，是代码“3”，而大于0V小于2V的电压值都会被判定为1V，是代码“1”。由此可见，数字信号有较大的抗干扰能力，本例中，只要干扰电压不超过1V，就有办法消除。
判断一个信号是数字信号还是模拟信号，关键看其信号幅度的取值是否离散，或者说能否通过“判决”的方式对信号进行处理。一般的电学信号大多是模拟信号，如电话、电视、传感信号等，人为处理或产生的信号则往往是数字信号，如计算机和仪器仪表产生的某些信号。实际上，我们要传输的信息既可以用模拟信号来承载，也可以由数字信号携带，模拟信号和数字信号在一定条件下可相互转换，并能确保所携带的信息不被丢失。模拟信号可以通过模数（A/D）转换变为数字信号，而相应的数字信号通过数模（D/A）转换又可以还原为模拟信号。
1.1.3 基带信号与频带信号
对电信号也可以进行频域的描述，即信号的能量在频率域中的分布。一个电信号在频域中会占有一定的频率范围，且不同的频率上能量的分布也不同，这种能量与频率的关系称为信号的频谱（FrequencySpectrum）。一般情况下可以用信号的中心频率和频带宽度来表征一个信号的频域特性。如果信号的中心频率较低，且信号的最低频率接近为0（直流），这种信号称为基带信号，如图1-3（a）；如果信号的中心频率较高，且最低频率也较高，这种信号称为频带信号，如图1-3（b）。
图1-3 信号频谱示意图
将信号划分为基带信号和频带信号主要是从传输的角度来考虑的，因为现有的传输介质具有不同的传输特性，有的可以直接传输含有直流的信号，而有的只能传输一定频率范围内的信号。
通常情况下，没有经过调制的信号都是基带信号。数字基带信号就是用不同电平代表数字符号的信号，它是没有经过调制的原始信号，其主要特点是频率低，甚至还包含直流分量。在传输距离不远的情况下，数字基带信号可以通过线缆直接传送。在信道上直接传送基带信号的方式称为基带传输。基带传输是一种最简单最基本的传输方式。
当信道具有带通特性时，基带信号中的一部分（或全部）频率成分不能被传送到接收端，因此必须通过一种转换，将基带信号转换成频带信号后再通过带通信道进行传输。这种转换在通信系统中由调制解调器（Modem）完成，转换后的频带信号其中心频率应与信道的中心频率相同，频谱范围应在信道的频带范围内。基带信号通过调制解调器在频带信道中传输的方式称为频带传输。远距离通信、无线电通信等都采用频带传输方式。