數(shù)字通信原理第1章自學(xué)

1、數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理課程介紹課程介紹 課程性質(zhì)課程性質(zhì) ：必修：必修 考試考試 學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) ： 48學(xué)時(shí)學(xué)時(shí) （理論（理論42學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)6學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)） 考試形式考試形式 ：統(tǒng)一安排統(tǒng)一安排筆試（閉卷）筆試（閉卷） 考試成績(jī)分布考試成績(jī)分布 ： 總評(píng)成績(jī)總評(píng)成績(jī)=理論理論70%+實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)20%+平時(shí)成績(jī)平時(shí)成績(jī)10% 先修課程先修課程 ：高等數(shù)學(xué)高等數(shù)學(xué)、 電路分析電路分析、 高頻電子線路高頻電子線路、 信號(hào)與系統(tǒng)信號(hào)與系統(tǒng)等等 后續(xù)課程后續(xù)課程 ：信息論、：信息論、 現(xiàn)代通信技術(shù)等現(xiàn)代通信技術(shù)等 數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理課程是通信、電子課程是通信、電子信息專業(yè)大專、本科和碩士研究生

2、的一門信息專業(yè)大專、本科和碩士研究生的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，同時(shí)也是通信與信息重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，同時(shí)也是通信與信息系統(tǒng)專業(yè)碩士研究生入學(xué)考試課程之系統(tǒng)專業(yè)碩士研究生入學(xué)考試課程之一。一。 該課程介紹了信息的傳輸、交換及該課程介紹了信息的傳輸、交換及通信網(wǎng)的基本原理。以講授通信網(wǎng)的基本原理。以講授數(shù)字通信的基數(shù)字通信的基本概念、基本原理和基本分析方法本概念、基本原理和基本分析方法為主。為主。包括數(shù)字基帶傳輸、數(shù)字頻帶傳輸、模擬包括數(shù)字基帶傳輸、數(shù)字頻帶傳輸、模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸、數(shù)字信號(hào)的最佳接收、信號(hào)的數(shù)字傳輸、數(shù)字信號(hào)的最佳接收、差錯(cuò)控制編碼、同步技術(shù)等。差錯(cuò)控制編碼、同步技術(shù)等。1、“數(shù)字基

3、帶信號(hào)數(shù)字基帶信號(hào)”實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；2、“2PSK/2DPSK ” 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；3、“16QAM調(diào)制解調(diào)調(diào)制解調(diào)” 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；開設(shè)三個(gè)實(shí)驗(yàn)：開設(shè)三個(gè)實(shí)驗(yàn)：第一章第一章 緒論緒論6 1.1 通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的組成 1.2 通信系統(tǒng)分類與通信方式通信系統(tǒng)分類與通信方式 1.3 信息及其度量信息及其度量 1.4 主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo)返回主目錄返回主目錄第一章第一章 緒論緒論 1.1通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的組成常用通信術(shù)語(yǔ)常用通信術(shù)語(yǔ) 克服距離上障礙，交換和傳遞信息。克服距離上障礙，交換和傳遞信息。通信通信:（communication)消息：消息：(message)信

4、息：信息：(Information)信號(hào)：信號(hào)：(signal）電通信電通信光通信光通信利用利用“電電”來(lái)傳遞消息的方式稱為來(lái)傳遞消息的方式稱為“電通信電通信”，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱“通信通信”。第一章第一章 緒論緒論 1.1通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的組成 有待于傳輸?shù)恼Z(yǔ)言、文字、有待于傳輸?shù)恼Z(yǔ)言、文字、 數(shù)據(jù)或圖像等。數(shù)據(jù)或圖像等。常用通信術(shù)語(yǔ)常用通信術(shù)語(yǔ) 克服距離上障礙，交換和傳遞信息?？朔嚯x上障礙，交換和傳遞信息。 通信通信:（communication)消息：消息：(message)信息：信息：(Information)信號(hào)：信號(hào)：(signal） 離散消息：離散消息：消息狀態(tài)是可數(shù)或離散的消息

5、狀態(tài)是可數(shù)或離散的 連續(xù)消息：連續(xù)消息：消息狀態(tài)是連續(xù)變化的消息狀態(tài)是連續(xù)變化的利用利用“電電”來(lái)傳遞消息的方式稱為來(lái)傳遞消息的方式稱為“電通信電通信”，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱“通信通信”。第一章第一章 緒論緒論 1.1通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的組成 有待于傳輸?shù)恼Z(yǔ)言、文字、有待于傳輸?shù)恼Z(yǔ)言、文字、 數(shù)據(jù)或圖像等。數(shù)據(jù)或圖像等。常用通信術(shù)語(yǔ)常用通信術(shù)語(yǔ) 克服距離上障礙，交換和傳遞信息。克服距離上障礙，交換和傳遞信息。 是消息中有意義的內(nèi)容。是消息中有意義的內(nèi)容。 消息中所包含的人們?cè)瓉?lái)不知而待知的內(nèi)容。消息中所包含的人們?cè)瓉?lái)不知而待知的內(nèi)容。 指與消息一一對(duì)應(yīng)的電量（電壓或電流），是指與消息一一對(duì)應(yīng)的電量（

6、電壓或電流），是 消息的物質(zhì)載體。消息的物質(zhì)載體。 信息是寄托在電信號(hào)的某一參量上（信息是寄托在電信號(hào)的某一參量上（的幅度、頻的幅度、頻率、相位；率、相位；的幅度、寬度、位置）傳輸?shù)?。的幅度、寬度、位置）傳輸?shù)摹Ｍㄐ磐ㄐ?（communication)消息：消息：(message)信息：信息：(Information)信號(hào)：信號(hào)：(signal）利用利用“電電”來(lái)傳遞消息的方式稱為來(lái)傳遞消息的方式稱為“電通信電通信”，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱“通信通信”。第一章第一章 緒論緒論 1.1通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的組成常用通信術(shù)語(yǔ)常用通信術(shù)語(yǔ)按傳輸信號(hào)分類：按傳輸信號(hào)分類：通信系統(tǒng)：通信系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)信息傳遞所需的一

7、切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總實(shí)現(xiàn)信息傳遞所需的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總 和。和。模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng) 第四章數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng) 第五、六、八、九、十章模擬通信的數(shù)字傳輸系統(tǒng)模擬通信的數(shù)字傳輸系統(tǒng) 第七章第一章第一章 緒論緒論本書中的通信均指電通信電通信；信號(hào)均指電信號(hào)電信號(hào)。說(shuō)明：說(shuō)明：通信的根本目的：通信的根本目的：在于在于傳輸含有傳輸含有信息信息的消息。的消息。 否則，就失去了通信的意義否則，就失去了通信的意義第一章第一章 緒論緒論 1.1.1通信系統(tǒng)的一般模型通信系統(tǒng)的一般模型基于點(diǎn)與點(diǎn)之間的通信系統(tǒng)的模型可用P2圖 1 - 1 來(lái)描述。圖1-1 通信系統(tǒng)的一般模型發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)

8、備信道信道接收設(shè)備接收設(shè)備受信者受信者噪聲源噪聲源發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端信息源信息源1、通信系統(tǒng)的模型、通信系統(tǒng)的模型第一章第一章 緒論緒論是消息的產(chǎn)生地， 2、各部分作用、各部分作用信源：信源：例如：電話機(jī)、電視攝像機(jī)和電傳機(jī)、計(jì)算機(jī)等各種數(shù) 字終端設(shè)備就是信源。前者屬于模擬信源，輸出 的是模擬信號(hào)；后者是數(shù)字信源，輸出離散的數(shù) 字信號(hào)。語(yǔ)言語(yǔ)言電信號(hào)語(yǔ)音電信號(hào)語(yǔ)音話筒話筒輸入轉(zhuǎn)換器輸入轉(zhuǎn)換器基帶信號(hào)：信號(hào)的最高頻率與最低頻率的比值遠(yuǎn)大于基帶信號(hào)：信號(hào)的最高頻率與最低頻率的比值遠(yuǎn)大于1 1的信號(hào)。的信號(hào)。 即即“”。作用：消息消息 原始電信號(hào)原始電信號(hào)（消息信號(hào)或基帶信號(hào)）（消息信號(hào)或基帶

9、信號(hào)）變換變換信息源信息源發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備信道信道接收設(shè)備接收設(shè)備受信者受信者噪聲源噪聲源發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端第一章第一章 緒論緒論將信源和信道匹配起來(lái)，發(fā)送設(shè)備：發(fā)送設(shè)備：變換變換信號(hào)信號(hào)信號(hào)信號(hào)直接直接信道信道調(diào)制調(diào)制信道信道（基帶傳輸）（基帶傳輸）（頻帶傳輸）（頻帶傳輸）基帶信號(hào)：基帶信號(hào)：頻帶信號(hào)：頻帶信號(hào)：信號(hào)的頻譜從零頻率附近，信號(hào)的頻譜從零頻率附近，如語(yǔ)音信號(hào)為如語(yǔ)音信號(hào)為300-3400HZ300-3400HZ。經(jīng)過調(diào)制以后的已調(diào)信號(hào)（頻帶信號(hào)）。經(jīng)過調(diào)制以后的已調(diào)信號(hào)（頻帶信號(hào)）。信源：信源：作用：消息消息 原始電信號(hào)原始電信號(hào)（基帶信號(hào)）（基帶信號(hào)）作用：原始電信號(hào)原始

10、電信號(hào) 信道信號(hào)信道信號(hào)變換變換（基帶信號(hào)（基帶信號(hào)頻帶信號(hào)）頻帶信號(hào)）信息源信息源發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備信道信道接收設(shè)備接收設(shè)備受信者受信者噪聲源噪聲源發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端第一章第一章 緒論緒論信道信道 ： 是指?jìng)鬏斝盘?hào)的物理媒質(zhì)是指?jìng)鬏斝盘?hào)的物理媒質(zhì)無(wú)線信道：無(wú)線信道：有線信道：有線信道：大氣（自由空間）大氣（自由空間）明線、明線、 電纜或光纖電纜或光纖發(fā)送設(shè)備：發(fā)送設(shè)備：作用：原始電信號(hào)原始電信號(hào) 信道信號(hào)信道信號(hào)基帶信號(hào)基帶信號(hào)頻帶信號(hào)頻帶信號(hào)信源：信源：作用：消息消息 原始電信號(hào)原始電信號(hào)（基帶信號(hào)）（基帶信號(hào)）信息源信息源發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備信道信道接收設(shè)備接收設(shè)備受信者受信者噪聲源噪聲

11、源發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端第一章第一章 緒論緒論噪聲源：噪聲源：不是人為加入的設(shè)備，而是通信系統(tǒng)中各種設(shè)備以及不是人為加入的設(shè)備，而是通信系統(tǒng)中各種設(shè)備以及信道中所固有的，為了分析方便，把噪聲源視為各處信道中所固有的，為了分析方便，把噪聲源視為各處噪聲的噪聲的集中集中表現(xiàn)而表現(xiàn)而抽象加入到信道抽象加入到信道。接收設(shè)備：接收設(shè)備：是完成是完成發(fā)送設(shè)備的反變換發(fā)送設(shè)備的反變換， 即進(jìn)行解調(diào)、譯碼、解即進(jìn)行解調(diào)、譯碼、解碼等。它的任務(wù)是從帶有干擾的接收信號(hào)中正確恢碼等。它的任務(wù)是從帶有干擾的接收信號(hào)中正確恢復(fù)出相應(yīng)的原始基帶信號(hào)來(lái)，對(duì)于多路復(fù)用信號(hào)，復(fù)出相應(yīng)的原始基帶信號(hào)來(lái)，對(duì)于多路復(fù)用信號(hào)，還包括

12、解除多路復(fù)用，實(shí)現(xiàn)正確分路。還包括解除多路復(fù)用，實(shí)現(xiàn)正確分路。 作用：信道信號(hào)信道信號(hào) 原始電信號(hào)原始電信號(hào)有噪聲有噪聲還原還原信息源信息源發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備信道信道接收設(shè)備接收設(shè)備受信者受信者噪聲源噪聲源發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端第一章第一章 緒論緒論 圖圖1-11-1概括地描述了一個(gè)通信系統(tǒng)的組成，它反映了通信系統(tǒng)的共性，概括地描述了一個(gè)通信系統(tǒng)的組成，它反映了通信系統(tǒng)的共性，因此稱之為通信系統(tǒng)的一般模型。根據(jù)研究的對(duì)象以及所關(guān)注的問題不因此稱之為通信系統(tǒng)的一般模型。根據(jù)研究的對(duì)象以及所關(guān)注的問題不同，同， 圖圖1-11-1模型中的各小方框的內(nèi)容和作用將有所不同，因而相應(yīng)有不模型中的各小方框的

13、內(nèi)容和作用將有所不同，因而相應(yīng)有不同形式的更具體的通信模型。今后的討論就是圍繞著通信系統(tǒng)的模型而同形式的更具體的通信模型。今后的討論就是圍繞著通信系統(tǒng)的模型而展開的。展開的。 是傳輸信息的歸宿點(diǎn)是傳輸信息的歸宿點(diǎn)受信者（信宿）：受信者（信宿）：作用：復(fù)原的復(fù)原的原始電信號(hào)原始電信號(hào) 消息消息 還原還原電信號(hào)語(yǔ)音電信號(hào)語(yǔ)音語(yǔ)言語(yǔ)言聽筒聽筒輸出轉(zhuǎn)換器輸出轉(zhuǎn)換器例如：信息源信息源發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備信道信道接收設(shè)備接收設(shè)備受信者受信者噪聲源噪聲源發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端第一章第一章 緒論緒論 消息的傳遞是通過它的物質(zhì)載體消息的傳遞是通過它的物質(zhì)載體電信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，電信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的， 即把消息寄托在電信號(hào)的

14、某一參量上（如連續(xù)波的幅度、頻即把消息寄托在電信號(hào)的某一參量上（如連續(xù)波的幅度、頻率或相位；率或相位； 脈沖波的幅度、寬度或位置）。脈沖波的幅度、寬度或位置）。1.1.2模擬通信模型和數(shù)字通信模型模擬通信模型和數(shù)字通信模型離散消息：離散消息：連續(xù)消息：連續(xù)消息：消息消息連續(xù)消息是指消息的狀態(tài)連續(xù)變化或是不可連續(xù)消息是指消息的狀態(tài)連續(xù)變化或是不可數(shù)的，如語(yǔ)言、活動(dòng)圖片等。數(shù)的，如語(yǔ)言、活動(dòng)圖片等。離散消息則是指消息的狀態(tài)是可數(shù)的或離散離散消息則是指消息的狀態(tài)是可數(shù)的或離散的，的， 如符號(hào)、數(shù)據(jù)等。如符號(hào)、數(shù)據(jù)等。第一章第一章 緒論緒論數(shù)字信號(hào)：數(shù)字信號(hào)：模擬信號(hào)：模擬信號(hào)：信號(hào)信號(hào)凡信號(hào)參量的取

15、值是連續(xù)的或取無(wú)窮多個(gè)值凡信號(hào)參量的取值是連續(xù)的或取無(wú)窮多個(gè)值的，且直接與消息相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。的，且直接與消息相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。如電話機(jī)如電話機(jī)送出的語(yǔ)音信號(hào)、電視攝像機(jī)輸出的圖像信送出的語(yǔ)音信號(hào)、電視攝像機(jī)輸出的圖像信號(hào)等。號(hào)等。凡信號(hào)參量只能取有限個(gè)值，并且常常不直凡信號(hào)參量只能取有限個(gè)值，并且常常不直接與消息相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，均稱為數(shù)字信號(hào)接與消息相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，均稱為數(shù)字信號(hào)，如電報(bào)信號(hào)、計(jì)算機(jī)輸入如電報(bào)信號(hào)、計(jì)算機(jī)輸入/輸出信號(hào)、輸出信號(hào)、PCM信信號(hào)等。號(hào)等。模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的區(qū)別：模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的區(qū)別：模擬信號(hào)參量（幅度等）連續(xù)；模擬信號(hào)參量（幅度等）連續(xù)； 數(shù)字信號(hào)參量（幅度等）離散

16、。數(shù)字信號(hào)參量（幅度等）離散。第一章第一章 緒論緒論 圖 1 2 模擬信號(hào)波形 模擬信號(hào)模擬信號(hào)有時(shí)也稱有時(shí)也稱連續(xù)信號(hào)連續(xù)信號(hào)f (nT )tPAM信號(hào)(b)OOf (t)t(a)連續(xù)變化，連續(xù)變化，在某一取值范圍內(nèi)可以取無(wú)窮多個(gè)值在某一取值范圍內(nèi)可以取無(wú)窮多個(gè)值連續(xù)連續(xù)指信號(hào)的某一參量指信號(hào)的某一參量抽樣信號(hào)抽樣信號(hào)時(shí)間連續(xù)信號(hào)時(shí)間連續(xù)信號(hào)第一章第一章 緒論緒論 時(shí)間連續(xù)信號(hào)時(shí)間連續(xù)信號(hào)注意：幅注意：幅度離散度離散 圖 1 -3數(shù)字信號(hào)波形2PSK波形 100110111001Of (nT )t00111001數(shù)字信息PSK波形(a)(b)二進(jìn)制波形；注意：相注意：相位離散位離散數(shù)字信號(hào)數(shù)

17、字信號(hào)有時(shí)也稱有時(shí)也稱離散信號(hào)離散信號(hào) 離散離散：指信號(hào)的某一參量離散變化：指信號(hào)的某一參量離散變化第一章第一章 緒論緒論*按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)， 可相應(yīng)地可相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分為把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)和和數(shù)字通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)。 1. 模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)：模擬通信系統(tǒng)：是利用模擬信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)。是利用模擬信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)。圖圖 1-4 模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型信息源信息源調(diào)制器調(diào)制器信道信道解調(diào)器解調(diào)器受信者受信者噪聲源噪聲源發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端第一章第一章 緒

18、論緒論*按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)， 可相應(yīng)地可相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分為把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)和和數(shù)字通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)。 1. 模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)：模擬通信系統(tǒng)：是利用模擬信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)。是利用模擬信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)。圖圖 1-4 模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型發(fā)送設(shè)發(fā)送設(shè)備備接收設(shè)接收設(shè)備備信息源信息源發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備信道信道接收設(shè)備接收設(shè)備受信者受信者噪聲源噪聲源發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端信息源信息源調(diào)制器調(diào)制器信道信道解調(diào)器解調(diào)器受信者受信者噪聲源噪聲源發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端

19、第一章第一章 緒論緒論 1. 模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型圖圖 1-4 模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型原始電信號(hào)原始電信號(hào)消息消息變換變換信道信道語(yǔ)音信號(hào)、語(yǔ)音信號(hào)、圖像信號(hào)圖像信號(hào)反變換反變換原始電信號(hào)原始電信號(hào)消息消息調(diào)制調(diào)制解調(diào)解調(diào)（基帶信號(hào)）（基帶信號(hào)）發(fā)送設(shè)發(fā)送設(shè)備備接收設(shè)接收設(shè)備備（頻帶信號(hào)）（頻帶信號(hào)）信息源信息源調(diào)制器調(diào)制器信道信道解調(diào)器解調(diào)器受信者受信者噪聲源噪聲源發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端第一章第一章 緒論緒論完成這種完成這種變換變換和和反變換反變換作用的通常是作用的通常是調(diào)制器調(diào)制器和和解調(diào)器解調(diào)器 需要指出需要指出：消息從發(fā)送端到接收端的傳遞過程中，不僅僅：消息從發(fā)

20、送端到接收端的傳遞過程中，不僅僅只有連續(xù)只有連續(xù)消息消息與與基帶基帶信號(hào)和信號(hào)和基帶基帶信號(hào)與信號(hào)與頻帶頻帶信號(hào)之間的兩種信號(hào)之間的兩種變換，實(shí)際通信系統(tǒng)中可能還有變換，實(shí)際通信系統(tǒng)中可能還有等過程。由于調(diào)制與解調(diào)兩種變換對(duì)信號(hào)的變化起決定性等過程。由于調(diào)制與解調(diào)兩種變換對(duì)信號(hào)的變化起決定性作用，而其他過程對(duì)信號(hào)作用，而其他過程對(duì)信號(hào)，只是對(duì)信號(hào)進(jìn)，只是對(duì)信號(hào)進(jìn)行了放大或改善了信號(hào)特性，因而被認(rèn)為是理想的而不予討行了放大或改善了信號(hào)特性，因而被認(rèn)為是理想的而不予討論。論。第一章第一章 緒論緒論已調(diào)信號(hào)有三個(gè)基本特征：已調(diào)信號(hào)有三個(gè)基本特征： 攜帶有信息攜帶有信息適合在信道中傳輸適合在信道中傳輸

21、信號(hào)的頻譜具有帶通形式且中心頻率遠(yuǎn)離零頻，因而已調(diào)信信號(hào)的頻譜具有帶通形式且中心頻率遠(yuǎn)離零頻，因而已調(diào)信 號(hào)又稱頻帶信號(hào)。號(hào)又稱頻帶信號(hào)。 調(diào)制器調(diào)制器基帶信號(hào)基帶信號(hào)已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào)第一章第一章 緒論緒論 2 數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)模型是利用數(shù)字信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)。是利用數(shù)字信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)：數(shù)字通信系統(tǒng)：圖圖 1 5 數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)模型信息源信源編碼器信道編碼器數(shù)字調(diào)制器信道數(shù)字解調(diào)器信道譯碼器信源譯碼器受信者噪聲源第一章第一章 緒論緒論信源編碼的作用之一信源編碼的作用之一：是設(shè)法減少：是設(shè)法減少碼元數(shù)目碼元數(shù)目和降低和降低碼元速率碼元速率，

22、即通常所說(shuō)的即通常所說(shuō)的。碼元速率將直接影響傳輸所占的。碼元速率將直接影響傳輸所占的帶帶寬寬，而傳輸帶寬又直接反映了通信的，而傳輸帶寬又直接反映了通信的有效性。有效性。各部分技術(shù)介紹：各部分技術(shù)介紹：1) 信源編碼與譯碼信源編碼與譯碼作用之二是：作用之二是：當(dāng)信息源給出的是模擬語(yǔ)音信號(hào)時(shí)，信源編碼當(dāng)信息源給出的是模擬語(yǔ)音信號(hào)時(shí)，信源編碼器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)器將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)（），以實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的數(shù)，以實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的數(shù)字化傳輸。第字化傳輸。第6章中將討論模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸?shù)膬煞N方式：章中將討論模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸?shù)膬煞N方式：脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制(PCM)和增量調(diào)制和增量調(diào)制(M)。信息源信源

23、編碼器信道編碼器數(shù)字調(diào)制器信道數(shù)字解調(diào)器信道譯碼器信源譯碼器受信者噪聲源信源譯碼是信源編碼的逆過程。信源譯碼是信源編碼的逆過程。第一章第一章 緒論緒論 2） 信道編碼與譯碼信道編碼與譯碼 數(shù)字信號(hào)在信道傳輸時(shí)，由于噪聲、衰落以及人為干擾數(shù)字信號(hào)在信道傳輸時(shí)，由于噪聲、衰落以及人為干擾等，將會(huì)引起差錯(cuò)。為了減少差錯(cuò)，信道編碼器等，將會(huì)引起差錯(cuò)。為了減少差錯(cuò)，信道編碼器對(duì)傳輸?shù)男艑?duì)傳輸?shù)男畔⒋a元按一定的規(guī)則加入保護(hù)成分（監(jiān)督元），組成所謂息碼元按一定的規(guī)則加入保護(hù)成分（監(jiān)督元），組成所謂“”。接收端的信道譯碼器按一定規(guī)則進(jìn)行解碼，接收端的信道譯碼器按一定規(guī)則進(jìn)行解碼，從解碼過程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或從解碼過

24、程中發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或糾糾正正錯(cuò)錯(cuò)誤，從而提高通信系統(tǒng)誤，從而提高通信系統(tǒng)抗干抗干擾能力擾能力，實(shí)現(xiàn)可靠通信實(shí)現(xiàn)可靠通信。信息源信源編碼器信道編碼器數(shù)字調(diào)制器信道數(shù)字解調(diào)器信道譯碼器信源譯碼器受信者噪聲源各部分技術(shù)介紹：各部分技術(shù)介紹：第一章第一章 緒論緒論 在需要實(shí)現(xiàn)保密通信的場(chǎng)合，為了保證所傳信息的安全，在需要實(shí)現(xiàn)保密通信的場(chǎng)合，為了保證所傳信息的安全， 人為將被傳輸?shù)臄?shù)字序列擾亂人為將被傳輸?shù)臄?shù)字序列擾亂， 即加上密碼，這種處理過程即加上密碼，這種處理過程叫加密。在接收端利用與發(fā)送端相同的密碼復(fù)制品對(duì)收到的叫加密。在接收端利用與發(fā)送端相同的密碼復(fù)制品對(duì)收到的數(shù)字序列進(jìn)行解密，恢復(fù)原來(lái)信息，叫解密

25、。數(shù)字序列進(jìn)行解密，恢復(fù)原來(lái)信息，叫解密。 3） 加密與解密加密與解密各部分技術(shù)介紹：各部分技術(shù)介紹：信息源信源編碼器信道編碼器數(shù)字調(diào)制器信道數(shù)字解調(diào)器信道譯碼器信源譯碼器受信者噪聲源第一章第一章 緒論緒論4） 數(shù)字調(diào)制與解調(diào)數(shù)字調(diào)制與解調(diào) 數(shù)字調(diào)制就是把數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜搬移到高頻處，數(shù)字調(diào)制就是把數(shù)字基帶信號(hào)的頻譜搬移到高頻處， 形成形成適合在信道中傳輸?shù)念l帶信號(hào)適合在信道中傳輸?shù)念l帶信號(hào)。基本的數(shù)字調(diào)制方式有振幅鍵?；镜臄?shù)字調(diào)制方式有振幅鍵控控ASK、頻移鍵控、頻移鍵控FSK、絕對(duì)相移鍵控、絕對(duì)相移鍵控PSK、相對(duì)（差分）相、相對(duì)（差分）相移鍵控移鍵控DPSK。對(duì)這些信號(hào)可以采用相干解

26、調(diào)或非相干解調(diào)還。對(duì)這些信號(hào)可以采用相干解調(diào)或非相干解調(diào)還原為數(shù)字基帶信號(hào)。第原為數(shù)字基帶信號(hào)。第7章中介紹。章中介紹。各部分技術(shù)介紹：各部分技術(shù)介紹：信息源信源編碼器信道編碼器數(shù)字調(diào)制器信道數(shù)字解調(diào)器信道譯碼器信源譯碼器受信者噪聲源第一章第一章 緒論緒論 同步是保證數(shù)字通信系統(tǒng)有序、準(zhǔn)確、可靠工作的不可缺同步是保證數(shù)字通信系統(tǒng)有序、準(zhǔn)確、可靠工作的不可缺少的前提條件。少的前提條件。同步是使收、發(fā)兩端的信號(hào)在時(shí)間上保持步調(diào)同步是使收、發(fā)兩端的信號(hào)在時(shí)間上保持步調(diào)一致一致。按照同步的功用不同，可分為。按照同步的功用不同，可分為載波同步、位同步、群同載波同步、位同步、群同步和網(wǎng)同步步和網(wǎng)同步，這些

27、問題將集中在第，這些問題將集中在第11章中討論。章中討論。 5） 同步與數(shù)字復(fù)接同步與數(shù)字復(fù)接數(shù)字復(fù)接：數(shù)字復(fù)接：就是依據(jù)時(shí)分復(fù)用基本原理把若干個(gè)就是依據(jù)時(shí)分復(fù)用基本原理把若干個(gè)低速數(shù)字信號(hào)低速數(shù)字信號(hào)合并成一個(gè)高速的數(shù)字信號(hào)合并成一個(gè)高速的數(shù)字信號(hào)，以擴(kuò)大傳輸容量和提高傳輸效率。，以擴(kuò)大傳輸容量和提高傳輸效率。 復(fù)用與復(fù)接概念將在第復(fù)用與復(fù)接概念將在第10章中介紹。章中介紹。第一章第一章 緒論緒論 圖圖 1 - 5 是數(shù)字通信系統(tǒng)的一般化模型，是數(shù)字通信系統(tǒng)的一般化模型， 實(shí)際的數(shù)字通信實(shí)際的數(shù)字通信系統(tǒng)不一定包括圖系統(tǒng)不一定包括圖 1 - 5中的所有環(huán)節(jié)。中的所有環(huán)節(jié)。 如在某些有線信道中

28、，如在某些有線信道中，若傳輸距離不太遠(yuǎn)且通信容量不太大時(shí)，若傳輸距離不太遠(yuǎn)且通信容量不太大時(shí)， 數(shù)字基帶信號(hào)無(wú)需數(shù)字基帶信號(hào)無(wú)需調(diào)制，可以直接傳送，稱之為數(shù)字信號(hào)的調(diào)制，可以直接傳送，稱之為數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸基帶傳輸，其模型中，其模型中就不包括調(diào)制與解調(diào)環(huán)節(jié)，詳見第就不包括調(diào)制與解調(diào)環(huán)節(jié)，詳見第5章。章。說(shuō)明：說(shuō)明：信息源信源編碼器信道編碼器數(shù)字調(diào)制器信道數(shù)字解調(diào)器信道譯碼器信源譯碼器受信者噪聲源第一章第一章 緒論緒論應(yīng)該指出的是：應(yīng)該指出的是：模擬信號(hào)經(jīng)過數(shù)字編碼后可以在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸，數(shù)字模擬信號(hào)經(jīng)過數(shù)字編碼后可以在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸，數(shù)字電話系統(tǒng)就是以數(shù)字方式傳輸模擬語(yǔ)音信號(hào)的例子。

29、電話系統(tǒng)就是以數(shù)字方式傳輸模擬語(yǔ)音信號(hào)的例子。數(shù)字信號(hào)也可以在模擬通信系統(tǒng)中傳輸，如計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)可以通數(shù)字信號(hào)也可以在模擬通信系統(tǒng)中傳輸，如計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)可以通過模擬電話線路傳輸，但這時(shí)必須使用過模擬電話線路傳輸，但這時(shí)必須使用調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器（Modem）將數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行正弦調(diào)制，以適應(yīng)模擬信道的傳輸特性。將數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行正弦調(diào)制，以適應(yīng)模擬信道的傳輸特性。可見，可見，模擬通信與數(shù)字通信的區(qū)別僅在于信道中傳輸?shù)男盘?hào)種模擬通信與數(shù)字通信的區(qū)別僅在于信道中傳輸?shù)男盘?hào)種類。類。第一章第一章 緒論緒論 3. 數(shù)字通信的主要特點(diǎn)數(shù)字通信的主要特點(diǎn) （1） 抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng)在遠(yuǎn)距離傳輸，如微波

30、中繼通信時(shí)，各中繼站可利用數(shù)字通在遠(yuǎn)距離傳輸，如微波中繼通信時(shí)，各中繼站可利用數(shù)字通信特有的信特有的判決再生判決再生接收方式，對(duì)數(shù)字信號(hào)波形進(jìn)行接收方式，對(duì)數(shù)字信號(hào)波形進(jìn)行整形再生整形再生而而消除噪聲積累消除噪聲積累。 （2） 差錯(cuò)可控差錯(cuò)可控可以采用信道編碼技術(shù)使誤碼率降低，可以采用信道編碼技術(shù)使誤碼率降低， 提高傳輸?shù)目煽啃浴Ｌ岣邆鬏數(shù)目煽啃?。?yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：第一章第一章 緒論緒論（3） 易于與各種數(shù)字終端接口，用現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)對(duì)信號(hào)易于與各種數(shù)字終端接口，用現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理、加工、變換、存儲(chǔ)，從而形成智能網(wǎng)。進(jìn)行處理、加工、變換、存儲(chǔ)，從而形成智能網(wǎng)。 （4） 易于集成化，易于集成化

31、， 從而使通信設(shè)備微型化。從而使通信設(shè)備微型化。 （5） 易于加密處理，易于加密處理， 且保密強(qiáng)度高。且保密強(qiáng)度高。 第一章第一章 緒論緒論 不過，隨著新的寬帶傳輸信道（如光導(dǎo)纖維）的采用、不過，隨著新的寬帶傳輸信道（如光導(dǎo)纖維）的采用、 窄帶調(diào)制技術(shù)和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，數(shù)字通信的這些窄帶調(diào)制技術(shù)和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，數(shù)字通信的這些缺點(diǎn)已經(jīng)弱化。缺點(diǎn)已經(jīng)弱化。（2）由于數(shù)字通信對(duì)同步要求高，因而系統(tǒng)設(shè)備比較復(fù)雜。）由于數(shù)字通信對(duì)同步要求高，因而系統(tǒng)設(shè)備比較復(fù)雜。（1）系統(tǒng)頻帶寬）系統(tǒng)頻帶寬缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 以電話為例，一路模擬電話通常只占據(jù)以電話為例，一路模擬電話通常只占據(jù)4kHz帶寬，

32、但一路帶寬，但一路接近同樣話音質(zhì)量的數(shù)字電話可能要占據(jù)接近同樣話音質(zhì)量的數(shù)字電話可能要占據(jù) 2060kHz的帶寬，的帶寬，因此數(shù)字通信的因此數(shù)字通信的。第一章第一章 緒論緒論38通信系統(tǒng)的一般模型信息源信息源發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備信道信道接收設(shè)備接收設(shè)備受信者受信者噪聲源噪聲源發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端作用：傳輸信號(hào)傳輸信號(hào)信源：信源：發(fā)送設(shè)備：發(fā)送設(shè)備：信道：信道：接收設(shè)備：接收設(shè)備：受信者：受信者：作用：信道信號(hào)信道信號(hào) 原始電信號(hào)原始電信號(hào)還原還原作用：復(fù)原的復(fù)原的原始電信號(hào)原始電信號(hào) 消息消息 還原還原作用：消息消息 原始電信號(hào)原始電信號(hào)（基帶信號(hào)）（基帶信號(hào)）變換變換作用：原始電信號(hào)原始電信

33、號(hào) 信道信號(hào)信道信號(hào)基帶信號(hào)基帶信號(hào)頻帶信號(hào)頻帶信號(hào)變換變換第一章第一章 緒論緒論39模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型信息源信息源調(diào)制器調(diào)制器信道信道解調(diào)器解調(diào)器受信者受信者噪聲源噪聲源發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)模型信息源信源編碼器信道編碼器數(shù)字調(diào)制器信道數(shù)字解調(diào)器信道譯碼器信源譯碼器受信者噪聲源第一章第一章 緒論緒論40數(shù)字通信的主要特點(diǎn)數(shù)字通信的主要特點(diǎn) （1） 抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng)（2） 差錯(cuò)可控差錯(cuò)可控（3） 易于與各種數(shù)字終端接口易于與各種數(shù)字終端接口（4） 易于集成化易于集成化（5） 易于加密處理易于加密處理優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（2）系統(tǒng)設(shè)備比較復(fù)雜。）系統(tǒng)設(shè)

34、備比較復(fù)雜。（1）系統(tǒng)頻帶寬）系統(tǒng)頻帶寬缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：第一章第一章 緒論緒論1.2通信系統(tǒng)分類與通信方式通信系統(tǒng)分類與通信方式 1.2.1通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)的分類1 按通信業(yè)務(wù)分類按通信業(yè)務(wù)分類按通信業(yè)務(wù)按通信業(yè)務(wù)話務(wù)通信話務(wù)通信非話務(wù)通信非話務(wù)通信（電話業(yè)務(wù)在電信領(lǐng)域中一直占主（電話業(yè)務(wù)在電信領(lǐng)域中一直占主 導(dǎo)導(dǎo) 地位，它屬于人與人之間的通信）地位，它屬于人與人之間的通信）分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、計(jì)算機(jī)通信、數(shù)據(jù)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、計(jì)算機(jī)通信、數(shù)據(jù)庫(kù)檢索、電子信箱、電子數(shù)據(jù)交換、庫(kù)檢索、電子信箱、電子數(shù)據(jù)交換、傳真存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)、可視圖文及會(huì)議電傳真存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)、可視圖文及會(huì)議電視、圖像通信等視、圖像通信等第一章第

35、一章 緒論緒論2 按調(diào)制方式分類按調(diào)制方式分類是否采用調(diào)制是否采用調(diào)制基帶傳輸：基帶傳輸：頻帶傳輸：頻帶傳輸：是將未經(jīng)調(diào)制的信號(hào)直接傳送，是將未經(jīng)調(diào)制的信號(hào)直接傳送，如音頻市內(nèi)電話。如音頻市內(nèi)電話。是對(duì)各種信號(hào)調(diào)制后傳輸?shù)目偡Q。是對(duì)各種信號(hào)調(diào)制后傳輸?shù)目偡Q。連連續(xù)續(xù)載載波波調(diào)調(diào)制制脈沖數(shù)字調(diào)制脈沖數(shù)字調(diào)制第一章第一章 緒論緒論 調(diào) 制 方 式 用途 連連續(xù)續(xù)載載波波調(diào)調(diào)制制線性調(diào)制常規(guī)雙邊帶調(diào)制AM廣播 抑制載波雙邊帶調(diào)幅 立體聲廣播 單邊帶調(diào)幅SSB 載波通信、無(wú)線電臺(tái)、數(shù)傳 殘留邊帶調(diào)幅VSB 電視廣播、 數(shù)傳、 傳真 非線性調(diào)制頻率調(diào)制FM 微波中繼、衛(wèi)星通信、廣播 相位調(diào)制PM 中間調(diào)

36、制方式 數(shù)字調(diào)制幅度鍵控ASK 數(shù)據(jù)傳輸 相位鍵控PSK、 DPSK、 QPSK等 數(shù)據(jù)傳輸、 數(shù)字微波、 空間通信 其他高效數(shù)字調(diào)制QAM、 MSK等 數(shù)字微波、 空間通信 表表 1- 1常見的調(diào)制方式常見的調(diào)制方式第一章第一章 緒論緒論 調(diào) 制 方 式 用途 脈脈沖沖數(shù)數(shù)字字調(diào)調(diào)制制數(shù)字調(diào)制相位鍵控PSK、 DPSK、 QPSK等 數(shù)據(jù)傳輸、 數(shù)字微波、 空間通信 其他高效數(shù)字調(diào)制QAM、 MSK等 數(shù)字微波、 空間通信 脈沖模擬調(diào)制脈幅調(diào)制PAM 中間調(diào)制方式、 遙測(cè) 脈寬調(diào)制PDM(PWM) 中間調(diào)制方式 脈位調(diào)制PPM 遙測(cè)、 光纖傳輸 脈沖數(shù)字調(diào)制脈碼調(diào)制PCM 市話、 衛(wèi)星、 空

37、間通信 增量調(diào)制DM 軍用、 民用電話 差分脈碼調(diào)制DPCM 電視電話、 圖像編碼 其他語(yǔ)言編碼方式ADPCM、 APC、 LPC 中低速數(shù)字電話 續(xù)表（續(xù)表（2）第一章第一章 緒論緒論按照信道中所傳輸?shù)氖悄M信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，按照信道中所傳輸?shù)氖悄M信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)， 相應(yīng)地把通相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分成信系統(tǒng)分成模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)和和數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)。3 按信號(hào)特征分類按信號(hào)特征分類4 按傳輸媒質(zhì)分類按傳輸媒質(zhì)分類有線有線通信系統(tǒng)：通信系統(tǒng)：無(wú)線無(wú)線通信系統(tǒng)：通信系統(tǒng)：是用導(dǎo)線（如架空明線、同軸電纜、是用導(dǎo)線（如架空明線、同軸電纜、 光導(dǎo)纖光導(dǎo)纖維、波導(dǎo)等）作為傳輸媒質(zhì)完成通信的，

38、如維、波導(dǎo)等）作為傳輸媒質(zhì)完成通信的，如市內(nèi)電話、市內(nèi)電話、 有線電視、海底電纜通信等。有線電視、海底電纜通信等。是依靠電磁波在空間傳播達(dá)到傳遞消息的目的是依靠電磁波在空間傳播達(dá)到傳遞消息的目的的，如短波電離層傳播、微波視距傳播、衛(wèi)星的，如短波電離層傳播、微波視距傳播、衛(wèi)星中繼等。中繼等。 第一章第一章 緒論緒論 按通信設(shè)備的工作頻率不同可分為按通信設(shè)備的工作頻率不同可分為長(zhǎng)波通信長(zhǎng)波通信、 中波通中波通信、信、 短波通信、短波通信、 遠(yuǎn)紅外線通信遠(yuǎn)紅外線通信等。表等。表 1 -2 列出了通信使用列出了通信使用的頻段、的頻段、 常用的傳輸媒質(zhì)及主要用途。常用的傳輸媒質(zhì)及主要用途。 5 按工作波

39、段分類按工作波段分類工作波長(zhǎng)和頻率的換算公式為工作波長(zhǎng)和頻率的換算公式為 =式中，式中， 為工作波長(zhǎng)，為工作波長(zhǎng)， f為工作頻率，為工作頻率， c為光速。為光速。)()/(1038Hzfsmfc第一章第一章 緒論緒論頻率范圍頻率范圍 波長(zhǎng) 符號(hào) 傳輸媒質(zhì) 用途3 Hz30 kHz 104108 m 甚低頻VLF 有線線對(duì)長(zhǎng)波無(wú)線電 音頻、電話、數(shù)據(jù)終端長(zhǎng)距離導(dǎo)航、時(shí)標(biāo) 30300 kHz 103104 m 低頻LF 有線線對(duì)長(zhǎng)波無(wú)線電 導(dǎo)航、 信標(biāo)、 電力線通信 300 kHz3 MHz 102103 m 中頻MF 同軸電纜短波無(wú)線電 調(diào)幅廣播、移動(dòng)陸地通信、業(yè)余無(wú)線電 330 MHz 101

40、02 m 高頻HF 同軸電纜短波無(wú)線電 移動(dòng)無(wú)線電話、 短波廣播定點(diǎn)軍用通信、 業(yè)余無(wú)線電 30300 MHz 110 m 甚高頻VHF 同軸電纜米波無(wú)線電 電視、 調(diào)頻廣播、 空中管制、 車輛、 通信、 導(dǎo)航 表表 1 2 通信波段與常用傳輸媒質(zhì)通信波段與常用傳輸媒質(zhì)第一章第一章 緒論緒論續(xù)表（續(xù)表（2）頻率范圍 波長(zhǎng) 符號(hào) 傳輸媒質(zhì) 用途300 MHz3 GHz 10100 cm 特高頻UHF 波導(dǎo)分米波無(wú)線電 微波接力、 衛(wèi)星和空間通信、 雷達(dá) 330 GHz 110 cm 超高頻SHF 波導(dǎo)厘米波無(wú)線電 微波接力、 衛(wèi)星和空間通信、 雷達(dá) 30300 GHz 110 mm 極高頻EHF

41、 波導(dǎo)毫米波無(wú)線電 雷達(dá)、 微波接力、 射電天文學(xué) 107108 GHz 310-5 310-4 cm 紫外可見光紅外 光纖激光空間傳播 光通信 第一章第一章 緒論緒論6 按信號(hào)復(fù)用方式分類按信號(hào)復(fù)用方式分類頻分復(fù)用：頻分復(fù)用：FDM時(shí)分復(fù)用：時(shí)分復(fù)用：TDM碼分復(fù)用：碼分復(fù)用：CDM是用頻譜搬移的方法使不同信號(hào)占據(jù)不同的頻率范圍，是用頻譜搬移的方法使不同信號(hào)占據(jù)不同的頻率范圍，用脈沖調(diào)制的方法使不同信號(hào)占據(jù)不同的時(shí)間區(qū)間，用脈沖調(diào)制的方法使不同信號(hào)占據(jù)不同的時(shí)間區(qū)間，是用正交的脈沖序列分別攜帶不同信號(hào)，是用正交的脈沖序列分別攜帶不同信號(hào)，傳統(tǒng)的模擬通信中都采用頻分復(fù)用。傳統(tǒng)的模擬通信中都采用

42、頻分復(fù)用。碼分復(fù)用主要用于空間通信的擴(kuò)頻通信中。碼分復(fù)用主要用于空間通信的擴(kuò)頻通信中。 數(shù)字通信中都采用時(shí)分復(fù)用。數(shù)字通信中都采用時(shí)分復(fù)用。第一章第一章 緒論緒論50 1.2.2通信方式通信方式 1 按消息傳遞的方向與時(shí)間關(guān)系分按消息傳遞的方向與時(shí)間關(guān)系分單工通信：?jiǎn)喂ねㄐ牛?指消息只能指消息只能單方向傳輸單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞降墓ぷ鞣绞街徽加靡粋€(gè)信道只占用一個(gè)信道發(fā)端發(fā)端信信 道道收端收端(a) 單工單工AB 實(shí)例：廣播、遙測(cè)、遙控、無(wú)線尋呼等。實(shí)例：廣播、遙測(cè)、遙控、無(wú)線尋呼等。第一章第一章 緒論緒論51半雙工通信：半雙工通信： 指通信雙方都能收發(fā)消息，但指通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時(shí)不

43、能同時(shí)進(jìn)行進(jìn)行收和發(fā)收和發(fā)的工作方式的工作方式發(fā)端發(fā)端信信 道道收端收端發(fā)端發(fā)端收端收端(b)半雙工半雙工AB實(shí)例：同一載頻的對(duì)講機(jī)，收發(fā)報(bào)機(jī)以及問詢、檢索等。實(shí)例：同一載頻的對(duì)講機(jī)，收發(fā)報(bào)機(jī)以及問詢、檢索等。第一章第一章 緒論緒論52發(fā)端發(fā)端信信 道道收端收端發(fā)端發(fā)端收端收端信信 道道(c)全雙工全雙工全雙工通信：全雙工通信：指通信雙方可指通信雙方可同時(shí)同時(shí)進(jìn)行進(jìn)行收發(fā)收發(fā)消息的工作方式消息的工作方式一般一般是雙向信道是雙向信道實(shí)例：普通電話、手機(jī)、計(jì)算機(jī)之間的高速數(shù)據(jù)通信等。實(shí)例：普通電話、手機(jī)、計(jì)算機(jī)之間的高速數(shù)據(jù)通信等。AB第一章第一章 緒論緒論53 2 按數(shù)字信號(hào)排列順序分按數(shù)字信號(hào)

44、排列順序分串行傳輸串行傳輸：并行傳輸并行傳輸：代表信息的數(shù)字序列以串行方式一個(gè)接一個(gè)地代表信息的數(shù)字序列以串行方式一個(gè)接一個(gè)地在一條信道上傳輸。在一條信道上傳輸。遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)距離數(shù)字?jǐn)?shù)字通信通信多采用。多采用。發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備101(b)發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備(a)第一章第一章 緒論緒論54 2 按數(shù)字信號(hào)排列順序分按數(shù)字信號(hào)排列順序分串行傳輸串行傳輸：并行傳輸并行傳輸：數(shù)字序列分組后，以分組的方式在多條并行信道數(shù)字序列分組后，以分組的方式在多條并行信道上同時(shí)傳輸。上同時(shí)傳輸。代表信息的數(shù)字序列以串行方式一個(gè)接一個(gè)地代表信息的數(shù)字序列以串行方式一個(gè)接一個(gè)地在一條信道上傳輸。在一條信道上傳輸。優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省傳

45、輸時(shí)間優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省傳輸時(shí)間缺點(diǎn)：需要傳輸信道多，缺點(diǎn)：需要傳輸信道多， 設(shè)備復(fù)雜，設(shè)備復(fù)雜， 成本高成本高應(yīng)用：一般適用于計(jì)算機(jī)和其他應(yīng)用：一般適用于計(jì)算機(jī)和其他高速高速數(shù)字系統(tǒng)，數(shù)字系統(tǒng)，特別適用于設(shè)備之間的特別適用于設(shè)備之間的近距離通信近距離通信。 遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)距離數(shù)字?jǐn)?shù)字通信通信多采用。多采用。發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備10 1(b )發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備(a )第一章第一章 緒論緒論551.3 信息及其度量信息及其度量信號(hào)是消息的載體，信息是消息的內(nèi)涵信號(hào)是消息的載體，信息是消息的內(nèi)涵信息：消息中包含的不確定性的（有意義的）內(nèi)容信息：消息中包含的不確定性的（有意義的）內(nèi)容信息含量就是對(duì)消息中這種不確定性的

46、度量信息含量就是對(duì)消息中這種不確定性的度量一、信息的概念一、信息的概念信息量：衡量各不同消息中包含信息的多少。信息量：衡量各不同消息中包含信息的多少。 消息中消息中 信息的多少。信息的多少。第一章第一章 緒論緒論561.3 信息及其度量信息及其度量讓我們來(lái)感覺三條消息：讓我們來(lái)感覺三條消息：二、信息的度量二、信息的度量 根據(jù)概率論知識(shí)，事件的根據(jù)概率論知識(shí)，事件的不確定性不確定性可用事件出現(xiàn)的可用事件出現(xiàn)的概率來(lái)概率來(lái)描述描述?？赡苄栽叫。怕试叫。环粗?，概率越大。因此，?？赡苄栽叫。怕试叫?；反之，概率越大。因此， 消消息中包含的信息量與消息發(fā)生的概率密切相關(guān)。息中包含的信息量與消息發(fā)生的概

47、率密切相關(guān)。消息出現(xiàn)的概率越小，消息中包含的信息量就越大。消息出現(xiàn)的概率越小，消息中包含的信息量就越大。 明天正常上課；（必然事件）明天正常上課；（必然事件） 明天上實(shí)驗(yàn)課；明天上實(shí)驗(yàn)課； 明天不上課，統(tǒng)一在樓頂看日食（不可能事件）明天不上課，統(tǒng)一在樓頂看日食（不可能事件）第一章第一章 緒論緒論57設(shè)：設(shè)：P(x)是一個(gè)是一個(gè)消息消息x發(fā)生的發(fā)生的概率概率，I是從該消息獲悉的是從該消息獲悉的信息信息，根，根據(jù)上面的認(rèn)知，據(jù)上面的認(rèn)知， I與與P(x) 關(guān)系：關(guān)系： （1） 信息量是概率的函數(shù)，信息量是概率的函數(shù)， 即即 I=fP(x)（3）信息具有相加性，）信息具有相加性，若干個(gè)互相獨(dú)立事件構(gòu)

48、成的消息，若干個(gè)互相獨(dú)立事件構(gòu)成的消息， 所含信息量等于各獨(dú)立所含信息量等于各獨(dú)立事件信息量之和，即事件信息量之和，即 IP(x1)P(x2)=IP(x1)+IP(x2)+（2） P(x)越小，越小， I越大；越大； P(x)越大，越大， I越小，越小， 且且 P(x)1時(shí)，時(shí)， I0 P(x)0時(shí)，時(shí)， I1.3 信息及其度量信息及其度量二、信息的度量二、信息的度量第一章第一章 緒論緒論58推論：信息量推論：信息量I與消息出現(xiàn)的概率與消息出現(xiàn)的概率P(x)之間的關(guān)系之間的關(guān)系（哈特萊計(jì)算公式）（哈特萊計(jì)算公式） I=loga = - loga P(x) (1.3 - 1)(1xp信息量的單位

49、與對(duì)數(shù)底數(shù)信息量的單位與對(duì)數(shù)底數(shù)a有關(guān)：有關(guān)： a=e時(shí)，信息量的單位為奈特時(shí)，信息量的單位為奈特(nit)； a=10時(shí)，信息量的單位為哈特萊時(shí)，信息量的單位為哈特萊(H) 。1.3 信息及其度量信息及其度量二、信息的度量二、信息的度量P(x) a=2時(shí)，信息量的單位為比特時(shí)，信息量的單位為比特(bit)；用于數(shù)字通信用于數(shù)字通信用于模擬通信用于模擬通信是十進(jìn)制單位是十進(jìn)制單位第一章第一章 緒論緒論59例例11 設(shè)二進(jìn)制離散信源，以相等的概率發(fā)送數(shù)字設(shè)二進(jìn)制離散信源，以相等的概率發(fā)送數(shù)字0或或1，則信源每個(gè)輸出的信息含量為多少？，則信源每個(gè)輸出的信息含量為多少？211解：解：I(0)=I(1

50、)=log2 =log22=1 (bit) (1.3 - 2)可見：傳等概的二進(jìn)制波形之一（可見：傳等概的二進(jìn)制波形之一（P=1/2）的信息量為）的信息量為1比特。比特。 類推：傳等概的四進(jìn)制波形之一（類推：傳等概的四進(jìn)制波形之一（P=1/4）的信息量為）的信息量為2比特，比特， 傳等概的八進(jìn)制波形之一（傳等概的八進(jìn)制波形之一（P=1/8）的信息量為）的信息量為3比特，比特，每一個(gè)四進(jìn)制波形要用每一個(gè)四進(jìn)制波形要用2個(gè)二進(jìn)制脈沖表示；個(gè)二進(jìn)制脈沖表示；每一個(gè)八進(jìn)制波形至少要用每一個(gè)八進(jìn)制波形至少要用3個(gè)二進(jìn)制脈沖表示。個(gè)二進(jìn)制脈沖表示。 第一章第一章 緒論緒論60總結(jié)：總結(jié)：M進(jìn)制離散信源，等

51、概（進(jìn)制離散信源，等概（P=1/M）傳送）傳送M個(gè)獨(dú)立出現(xiàn)的個(gè)獨(dú)立出現(xiàn)的波形符號(hào)，則傳送波形符號(hào)，則傳送M進(jìn)制波形之一的信息量為進(jìn)制波形之一的信息量為p1M11I= log2 = log2 = log2 M(bit) (1.3 - 3)P P為每一個(gè)波形出現(xiàn)的概率，為每一個(gè)波形出現(xiàn)的概率， M M為傳送的波形數(shù)為傳送的波形數(shù)特殊的：若特殊的：若M是是2的整數(shù)次冪，的整數(shù)次冪，M=2K（K=1，2，3， ）I=log2 2K=K (bit) (1.3 - 4)M為進(jìn)制數(shù)，為進(jìn)制數(shù)，K是每多進(jìn)制符號(hào)等價(jià)的二進(jìn)制脈沖數(shù)目是每多進(jìn)制符號(hào)等價(jià)的二進(jìn)制脈沖數(shù)目等概等概情況情況第一章第一章 緒論緒論61設(shè)：

52、離散信源是一個(gè)由設(shè)：離散信源是一個(gè)由n個(gè)符號(hào)組成的符號(hào)集，個(gè)符號(hào)組成的符號(hào)集， 每個(gè)符號(hào)每個(gè)符號(hào)xi(i=1, 2, 3, , n)出現(xiàn)的概率為出現(xiàn)的概率為P(xi)，且有，且有 P(xi)=1ni 1非等概情況非等概情況傳傳m個(gè)符號(hào)個(gè)符號(hào)總信息量總信息量為：為：I=I1+I2+I3+ImI1、I2、Im表示第表示第1、2m個(gè)所傳符號(hào)的信息量個(gè)所傳符號(hào)的信息量每個(gè)符號(hào)的平均信息量每個(gè)符號(hào)的平均信息量=I/m則：則：x1, x2, , xn 所含信息量分別為所含信息量分別為-log2P(x1), -log2P(x2)，-log2P(xn)m值很大時(shí)候，不容易計(jì)算值很大時(shí)候，不容易計(jì)算第一章第一章

53、 緒論緒論62H(x)=P(x1)-log2P(x1)+P(x2)-log2P(x2)+P(xn)-log2P(xn)設(shè)：離散信源是一個(gè)由設(shè)：離散信源是一個(gè)由n個(gè)符號(hào)組成的符號(hào)集，個(gè)符號(hào)組成的符號(hào)集， 每個(gè)符號(hào)每個(gè)符號(hào)xi(i=1, 2, 3, , n)出現(xiàn)的概率為出現(xiàn)的概率為P(xi)，且有，且有 P(xi)=1ni 1符號(hào)）/)(log)(21bitxpxpinii由于由于H同熱力學(xué)中的熵形式一樣，同熱力學(xué)中的熵形式一樣， 故故平均信息量平均信息量=信息源的熵信息源的熵，其單位為，其單位為bit/符號(hào)符號(hào)。 非等概情況非等概情況每個(gè)符號(hào)所含信息量的每個(gè)符號(hào)所含信息量的統(tǒng)計(jì)平均統(tǒng)計(jì)平均值，即

54、值，即平均信息量平均信息量為為則：則：x1, x2, , xn 所含信息量分別為所含信息量分別為-log2P(x1), -log2P(x2)，-log2P(xn)第一章第一章 緒論緒論63此消息中，此消息中，0出現(xiàn)出現(xiàn)23次，次，1出現(xiàn)出現(xiàn)14次，次，2出現(xiàn)出現(xiàn)13次，次，3出出 現(xiàn)現(xiàn)7次，共有次，共有57個(gè)符號(hào)，個(gè)符號(hào)，思考思考：什么情況下，信源的熵有最大值？什么情況下，信源的熵有最大值？例例1-2一離散信源由一離散信源由0， 1， 2， 3四個(gè)符號(hào)組成，它們出現(xiàn)的概四個(gè)符號(hào)組成，它們出現(xiàn)的概率分別為率分別為3/8, 1/4, 1/4, 1/8，且每個(gè)符號(hào)的出現(xiàn)都是獨(dú)立的。試求，且每個(gè)符號(hào)的

55、出現(xiàn)都是獨(dú)立的。試求某消息某消息201020130213001203210100321010023102002010312032100120210的的信息量信息量。解法一：解法一：總信息量為：總信息量為：)(1088log74log134log1438log232222bitI 每個(gè)符號(hào)的算術(shù)平均信息量為每個(gè)符號(hào)的算術(shù)平均信息量為符號(hào)位）符號(hào)位/(89. 157108bitII第一章第一章 緒論緒論64符號(hào)位）符號(hào)位/(89. 157108bitII用熵的概念來(lái)計(jì)算，用熵的概念來(lái)計(jì)算，81log8141log4183log83222H符號(hào)位）/(906. 1bit評(píng)注評(píng)注 一條由一條由m個(gè)符號(hào)

56、構(gòu)成的消息，其總信息量個(gè)符號(hào)構(gòu)成的消息，其總信息量I=m*Hbit。H(x)=P(x1)-log2P(x1)+P(x2)-log2P(x2)+P(xn)-log2P(xn)解法二：解法二：試分析等概率傳輸時(shí)信源的熵試分析等概率傳輸時(shí)信源的熵等概率傳輸時(shí)信源為最大熵等概率傳輸時(shí)信源為最大熵第一章第一章 緒論緒論65 可見，兩種算法的結(jié)果有一定誤差，但當(dāng)消息很長(zhǎng)時(shí)可見，兩種算法的結(jié)果有一定誤差，但當(dāng)消息很長(zhǎng)時(shí)（m很大），很大）， 用熵的概念來(lái)計(jì)算比較方便。用熵的概念來(lái)計(jì)算比較方便。 而且隨著消息而且隨著消息序列長(zhǎng)度的增加，序列長(zhǎng)度的增加， 兩種計(jì)算誤差將趨于零。兩種計(jì)算誤差將趨于零。 以上我們介紹

57、了離散消息所含信息量的度量方法。以上我們介紹了離散消息所含信息量的度量方法。 對(duì)于對(duì)于連續(xù)消息，信息論中有一個(gè)重要結(jié)論，就是任何形式的待傳連續(xù)消息，信息論中有一個(gè)重要結(jié)論，就是任何形式的待傳信息都可以用二進(jìn)制形式表示而不失主要內(nèi)容。因此，以上信息都可以用二進(jìn)制形式表示而不失主要內(nèi)容。因此，以上信息量的定義和計(jì)算同樣適用于連續(xù)信號(hào)（先抽樣、數(shù)字信息量的定義和計(jì)算同樣適用于連續(xù)信號(hào)（先抽樣、數(shù)字化）。化）。第一章第一章 緒論緒論總結(jié)：總結(jié)：1.傳等概獨(dú)立二進(jìn)制，每一波形信息量為傳等概獨(dú)立二進(jìn)制，每一波形信息量為1比特。比特。 2.等概時(shí)等概時(shí) 且信息熵最大且信息熵最大Hmax = log2 M(bit/符號(hào)符號(hào)) 3.非等概時(shí)非等概時(shí) H I總總=m*Hbit。p1M11I= log2 = log2 = log2 M(bit)符號(hào)）/)(log)(21bitxpxpinii第一章第一章 緒論緒論671.4主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo)通信的任務(wù)是快速、準(zhǔn)確地傳遞信息通信的任務(wù)是快速、準(zhǔn)確地傳遞信息*衡量一個(gè)通信系統(tǒng)優(yōu)劣的主要性能指標(biāo)是系統(tǒng)的衡量一個(gè)通信系統(tǒng)優(yōu)劣的主要性能指標(biāo)是系統(tǒng)的有效性有效性和和可靠性可靠性有效性有效性是指在給定信道內(nèi)所傳輸?shù)男畔?nèi)容的是指在給定信道內(nèi)所傳輸?shù)男畔?nèi)容的 多少，或者說(shuō)是傳輸?shù)亩嗌?，或者說(shuō)是傳輸?shù)摹八俣人俣取眴栴}。問題?？煽啃钥煽啃允侵附邮?/p>