通信原理教程1課件

通信原理光學(xué)與電子科技學(xué)院

任課教師：倪凱

聯(lián)系方式：1385802763286845088（賽北206-1）nk2004@

1教學(xué)目的和基本要求：

通信原理是以計(jì)算機(jī)、通信和微電子技術(shù)為代表的信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)，并隨著計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)的結(jié)合，促進(jìn)通信網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)和綜合業(yè)務(wù)的發(fā)展。

要求學(xué)生通過對(duì)《通信原理與系統(tǒng)》課程的學(xué)習(xí)，能夠?qū)νㄐ诺幕緝?nèi)容，包括概念、原理所涉及的技術(shù)內(nèi)容、以及通信應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的框架有一個(gè)了解，并掌握與其相關(guān)的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及實(shí)現(xiàn)方法。2教學(xué)安排：

課堂講授，多媒體教學(xué)

參考書:

《信號(hào)與系統(tǒng)》沈元隆周井泉人民郵電出版社

《通信原理》第4版樊昌信等國防工業(yè)出版社

《通信原理教程》徐家愷等科學(xué)出版社

考核安排:

80%書面考試

15%平時(shí)作業(yè)

5%課堂表現(xiàn)

3教學(xué)內(nèi)容：

第一章緒論

第二章預(yù)備知識(shí)

第三章模擬線性調(diào)制

第四章模擬角調(diào)制

第五章模擬信號(hào)的波形編碼

第六章數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸

第七章數(shù)字信號(hào)的調(diào)制傳輸

第八章差錯(cuò)控制編碼

4第一章概論1.1通信和通信系統(tǒng)的一般概念消息：語音、文字、圖形、圖像…信息：消息的有效內(nèi)容

不同消息可有相同內(nèi)容信號(hào)：傳輸消息的手段（媒介） 通信系統(tǒng)中傳輸?shù)氖切盘?hào)5信息的度量：

*制定度量方法考慮的原則

貨物 消息 貨運(yùn)量 信息量 有多種 有多種 和種類無關(guān) 和類型無關(guān) 和貴重程度 和重要程度 無關(guān) 無關(guān) 總量是單件 總量是單件獨(dú)立 貨運(yùn)量之和 消息的信息量之和6

*制定度量信息的方法 #消息“量”信息量 #例：“明天降雨量將有一毫米”--信息量小 “明天降雨量將達(dá)到一米”--信息量大 “明日太陽將從東方升起”--信息量零結(jié)論：信息量與事件概率大小呈反比

7

通信系統(tǒng)：完成通信任務(wù)所需要的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)所構(gòu)成的總體稱為通信系統(tǒng)。

信源：原始信號(hào)來源，原始消息——相應(yīng)的電信號(hào)發(fā)送設(shè)備：對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行處理和變換（如調(diào)制、放大、濾波）信道：傳輸信號(hào)的媒質(zhì)接收設(shè)備：對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行處理和變換，恢復(fù)基帶信號(hào)接收者：原始電信號(hào)——相應(yīng)的消息信源發(fā)送設(shè)備信道收信者接收設(shè)備噪聲源發(fā)送端接收端81.2模擬通信與數(shù)字通信兩類信號(hào)

模擬信號(hào)：取值連續(xù)，例如語音

數(shù)字信號(hào)：取值離散，例如數(shù)據(jù)9

模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)tttt碼元10兩類通信系統(tǒng)

模擬通信系統(tǒng) 要求－高保真度 準(zhǔn)則－信號(hào)噪聲功率（電壓）比 手段－參量估值方法 數(shù)字通信系統(tǒng) 要求－正確 準(zhǔn)則－錯(cuò)誤率 手段－統(tǒng)計(jì)判決理論11

模擬通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)模擬基帶傳輸系統(tǒng)模擬調(diào)制傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調(diào)制傳輸系統(tǒng)通信系統(tǒng)12模擬通信系統(tǒng)模型發(fā)送端接收端噪聲調(diào)制信道解調(diào)信宿信源

模擬通信系統(tǒng)模型13數(shù)字通信系統(tǒng)模型發(fā)送端接收端信源信道編碼調(diào)制信道壓縮編碼解調(diào)信宿保密解碼信道解碼壓縮解碼保密編碼噪聲同步信源編碼信源解碼

數(shù)字通信系統(tǒng)模型14通信系統(tǒng)的分類：（1）按通信的業(yè)務(wù)內(nèi)容分：電話、電報(bào)、數(shù)據(jù)、圖像通信、會(huì)議、傳真、多媒體通信等（狹義）遙測(cè)、遙控、遙感、遙調(diào)通信等（廣義）（2）按調(diào)制方式分：基帶傳輸、頻帶傳輸（調(diào)制傳輸）（3）按信號(hào)特征分：模擬通信、數(shù)字通信（4）按信號(hào)復(fù)用方式分：頻分復(fù)用（FDM）、時(shí)分復(fù)用（TDM）、碼分復(fù)用（CDM）（5）按傳輸媒介分：有線、無線（6）按通信方式分：?jiǎn)喂?、雙工、半雙工串行、并行（7）按通信網(wǎng)絡(luò)分：專線通信（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)）、網(wǎng)絡(luò)通信（多點(diǎn)間）15

頻率范圍波長符號(hào)傳輸媒介名稱應(yīng)用范圍30~300HzELF特低頻海底通信0.3~3kHzVF音頻音頻電話、低速數(shù)據(jù)通信3~30kHzVLF甚低頻導(dǎo)航、電報(bào)電話載波通信，時(shí)標(biāo)30~300kHzLF低頻導(dǎo)航、電力通信0.3~3MHzMF中頻廣播，業(yè)余無線電通信3~30MHzHF高頻廣播，無線通信30~300MHzVHF甚高頻電視，調(diào)頻廣播，移動(dòng)通信0.3~3GHzUHF超高頻電視，移動(dòng)通信，雷達(dá)，遙測(cè)3~30GHzSHF超高頻微波中繼通信，空間通信，雷達(dá)30~300MHzFHF極高頻衛(wèi)星通信，射電天文雷達(dá)紅外光，可見光，紫外光光波光纖通信，光波直視通信通信使用的頻率16數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)

1、抗干擾能力強(qiáng)2、便于加密3、易于實(shí)現(xiàn)集成化4、數(shù)字信號(hào)便于處理、存儲(chǔ)、交換、便于和計(jì)算機(jī)聯(lián)接，也便于計(jì)算機(jī)管理。數(shù)字通信的缺點(diǎn)：1、占據(jù)系統(tǒng)頻帶寬，頻帶利用率不高2、對(duì)同步要求高，系統(tǒng)設(shè)備比較復(fù)雜171.3通信發(fā)展簡(jiǎn)史1、1838年，摩爾斯發(fā)明有線電報(bào)，并于1844年建立了第一條試驗(yàn)型電報(bào)線路2、1876年，貝爾發(fā)明有線電話3、1898年，發(fā)明無線電報(bào)技術(shù)4、1906年，真空電子管出現(xiàn)并首先應(yīng)用于通信5、1918年，出現(xiàn)無線電廣播6、1938年，電視廣播開始7、1940年，研制出雷達(dá)與微波通信系統(tǒng)8、1946年，第一臺(tái)電子管計(jì)算機(jī)誕生9、1948年，香農(nóng)提出信息概念，奠定了經(jīng)典信息論基礎(chǔ)10、1948年，發(fā)明了晶體管，這是電子器件領(lǐng)域內(nèi)的重大革命181.3通信發(fā)展簡(jiǎn)史11、1956年，第一條越洋（大西洋）海底光纜建成12、1958年，第一顆通信衛(wèi)星上天13、1961年，發(fā)明集成電路，它的問世對(duì)通信技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的影響。14、1962年，第一顆同步通信衛(wèi)星上天。15、1965年，第一顆國際通信衛(wèi)星進(jìn)入商業(yè)運(yùn)行，并在70年代開始廣泛投入商業(yè)使用16、1960年，激光器問世17、1977年底，第一個(gè)光纖通信系統(tǒng)投入使用。19

1.4信息及其度量

1.4.1信息量消息是具體的，信息是抽象的。信息量：對(duì)信息的定量描述（1）信息量應(yīng)該是消息出現(xiàn)概率的單調(diào)遞減函數(shù)（2）信息量是每個(gè)消息的信息量（3）消息長度的增加，消息數(shù)目按指數(shù)增加

#定義：I=loga[1/P(x)]=-logaP(x)

#通常對(duì)數(shù)底數(shù)取2,此時(shí)單位為“比特”。

201.4.2平均信息量總信息量：平均信息量

211.5數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)通信系統(tǒng)的質(zhì)量（性能）指標(biāo)：用來衡量通信系統(tǒng)的質(zhì)量?jī)?yōu)劣

1、有效性：通信效率

2、可靠性：通信質(zhì)量

3、適應(yīng)性：通用程度4、標(biāo)準(zhǔn)性：采用的標(biāo)準(zhǔn)5、經(jīng)濟(jì)性及維護(hù)使用：產(chǎn)品成本、價(jià)格模擬通信系統(tǒng)：傳輸帶寬數(shù)字通信系統(tǒng)：傳輸速率模擬通信系統(tǒng)：信噪比數(shù)字通信系統(tǒng)：誤碼率（差錯(cuò)率）22信號(hào)帶寬：23

數(shù)字通信系統(tǒng)：數(shù)字信號(hào)——碼元——信息量碼元：一個(gè)固定時(shí)長的數(shù)字信號(hào)波形碼元寬度（T）：固定時(shí)長碼元速率：信息速率：碼元速率：傳輸效率：24

模擬通信系統(tǒng)：信噪比：25

數(shù)字通信系統(tǒng)：誤碼率（差錯(cuò)率）：誤比特率：誤碼元率：注意：1、誤碼率越小，通信的可靠性越高