通信原理第1章 序论
通信原理讲义
通信原理讲义第一章绪论1．1 通信系统的组成１.1．1 通信一般系统模型点对点通信模型:反映了通信系统的共性。
1．1．2 模拟通信与数字通信●消息可以分成两类ﻩﻩ离散消息：消息的状态是可数的或离散型的（如符号、文字等）,也称为数字消息。
连续消息：状态连续变化的消息（如语音、图像）,也称为模拟消息。
●消息与电信号之间必须建立单一的对应关系。
通常,消息被载荷在电信号的某以参量上。
ﻩﻩ数字信号:电信号的参量携带离散消息，该参量离散取值。
模拟信号:电信号的参量携带连续消息，参量连续取值。
●相应的通信系统分成两类ﻩ数字通信系统ﻩﻩ模拟通信系统●模拟信号与数字信号之间可以相互转换在信息源中使用模-数（数-模)转换器,接受端使用数－模（模－数)转换器。
●数字通信比模拟通信更能适应对通信技术越来越高的要求（1）数字传输的抗干扰能力强，中继时可以消除噪声的积累；（2）传输差错可以控制；（3）便于使用现代数字信号处理技术对信息进行处理；（4） 易于加密处理;（5） 可以综合传递各种消息,增强系统功能。
● 模拟通信系统模型（点对点）基带信号：携带信息，但具有频率很低的频谱分量,不适宜传输的原始电信号。
已调信号：基带信号经过调之后转换成其频带适合信道传输的信号，也称频带信号。
调制器:将基带信号转变为频带信号的设备。
解调器：将频带信号转变为基带信号的设备。
模拟通信强调变换的线性特性,既已调参量与基带信号成比例。
● 数字通信系统模型（点对点） 强调已调参量与基带信号之间的一一对应。
数字通信需要解决的问题:（2） 编码与解码：通过差错控制编码消除噪声或干扰造成的差错; （3） 加密和解密：对基带信号进行人为“搅乱”；（4） 同步:发送和接收节拍一致,包括：位同步（码元同步)和群同步、帧同步、句同步或码组同步。
数字通信模型:同步环节的位置不固定,图中没有出现。
消息消息数字基带传输模型：● 数字通信的缺点 比模拟通信占据更宽的频带。
通信原理第一章
P7
特点：随机性的，无法预知的。
信号：反映消息的电信号。
信息：把消息中的内容用概率统计的方法抽象出来。 信息是消息和信号中包含的某种有意义的抽象的东西。
2、信息量：是信息或消息的一种度量。信息的 大小由信息量来衡量。
不同的消息人们对它的反映是不同的，如：下雨、地震
（太阳从东方升起） 下雨：经常发生，不足为奇，信息量小； 地震：不常发生，很惊讶，信息量大。 （太阳从西方升起）
P（x）：消息的概率 a ：2的整数次幂 P8
信息量的单位的确定取决于底数a：
若对数以2为底时单位是“比特”（bit — binary unit的缩 写）；
若以e为底时单位是“奈特”（nat—nature unit的缩写）；
若以10为底时单位是“哈特”（Hart — Hartley的缩写）。
数字通信系统还有一个非常重要的控制单元， 即同步系统。使收发两端的信号在时间上保持 步调一致
3、数字通信的主要特点 目前，无论是模拟通信还是数字通信， 在不同的通信业务中都得到了广泛的应用。 但是，数字通信更能适应现代社会对通信技 术越来越高的要求，数字通信技术已成为当 代通信技术的主流。
与模拟通信相比，它有如下优点： 1、抗干扰、抗噪声性能好 2、差错可控 3、易加密 4、数字通信设备和模拟通信设备相比，设计 和制造更容易，体积更小，重量更轻。 5、数字信号便于计算机处理，数字信号可以 通过信源编码进行压缩，以减少冗余度，提 高信道利用率。 6、易于与现代技术相结合。
消息出现的概率越大，则消息中包含的信息量 越小； 消息出现的概率越小，则消息中包含的信息量 越大。
信息量：I information ∵ P（x）＝1 必然事件 P（x）＝0 不可能发生事件 I＝0 I＝∞
1绪论
三、数字信源的平均信息量(信息熵) 设信源中的符号个数是m ， 则平均信息量为
H Pi I i Pi log 2 Pi (bit / 符号)
i 1 i 1
m
m
在上例中，平均每发一个字符含有的信息量为
H Pi I i
i 1
2
1 3 2 0.415 0.811 (bit / 符号) 4 4
注意：信息量描述具体某一个字符含有的信息量。 因此只有收到具体的字符以后才能确定本次接 收的信息量。 而平均信息量取决于字符集的概率分布，只要 分布一定，就能确定每一次接收的平均信息量。 数字信源的各符号等概出现时有最大的平均信息量。 假设数字信源符号集为(A，B)，比较下表 PA PB IA IB H 1/2 1/2 1 1 1 1/3 2/3 1.585 0.584 0.918 1/4 3/4 2 0.414 0.811 1/8 7/8 3 0.193 0.514
(3)信道中还会包括有源放大设备，保证信号的 电平高于噪声的电平； (4)有多径现象，每条路径的信号有不同的时 延和衰减特性。 1.4 信息及其度量 一、信息与消息 通信系统传输信息。 消息是信息的表现形式。 信息是消息中所含的抽象的、本质内容。 信息包含在不可预知的(随机的)消息中，预 先确知的消息不含信息。
通信原理
Communication Theory 教材：《通信原理》(第6版)(精编本) 樊昌信 曹丽娜 编著 国防工业出版社 前期基础课程：信号与系统，随机过程
第一章 绪论 1.1 通信的基本概念 通信：消息从发信者到收信者的有效传递。 非电信号
电(光)信号
通信系统：是设计用来传输信息的(不包括信息的 产生和应用)
*例：设信道的传输带宽为B=4kHz，信道引入噪 声功率为10mW，问： 1)若信号传输功率为0.1W，该信道的传输容量。 2)若要将传输容量扩大一倍，信号传输功率应为多 少？ 解：1)根据香农公式，有：
通信原理_(完整)
第2章 信道
消 息
信号
信 源
发 送 设 备
信 道
噪声
接 收 设 备
信 宿
发送端
接收端
通信系统模型
信道
信道：信号传输的通道（媒介）。Βιβλιοθήκη 信道狭义信道 广义信道
狭义信道：传输媒介 广义信道：传输媒介及有关的设备
狭义信道
架空明线
有线信道
对称电缆
同轴电缆
光纤
无线信道
狭义信道
有线信道
中长波地波
用途 相位键控PSK、 DPSK、 数据传输、 数字微波、 空间 QPSK等 通信
其他高效数字调制QAM、数字微波、 空间通信 MSK等
脉幅调制PAM 中间调制方式、 遥测 中间调制方式 遥测、 光纤传输 市话、 卫星、 空间通信 军用、 民用电话 电视电话、 图像编码
脉冲模拟调制
脉冲 数字 调制 脉冲数字调制
24k的值应在ttst0瞬间对rt抽样此抽样值为抽样时刻采样周期与码元同宽时偏保证最大信噪比由码型决定信息序列输出序列判决信号码间干扰随机噪声加性干扰第k个基本接收波形在抽样时刻的取值确定的依据常数无码间干扰的基带传输理想的传输波形无码间干扰的基带传输奈奎斯特第一准则如果信号经传输后整个波形发生变化但只要其特定点的抽样值保持不变仍然可以准确无误地恢复原始信码这就是奈奎斯特第一准则又称为第一无失真条件的本质
连续信道/模拟信道。
编码信道：
编码器输出端到译码器输入端的所有设备和媒介。 研究编码时，常用编码信道。 离散信道/数字信道。
连续信道：信道输入、输出的信号取值是连续的。 离散信道：信道输入、输出的信号取值是离散的。
第1章 通信原理绪论
第1章绪论1.1 引言信息科学技术迅猛发展，在社会各个领域得到越来越广泛的应用。
这种发展的动因和显著特点之一是计算机技术和数字通信技术的快速发展以及计算机网络与通信网的相互融合，使得因特网迅速发展，并从有线扩展到无线。
各种类型的数字通信网是因特网的载体。
数据通信是计算机和通信这两种技术的相互渗透和相互结合的产物。
有关数字通信的研究主要是从网络的物理层研究数字信号的传输机理及其可靠性和有效性，为建立高可靠的、高效的因特网提供坚实的物理基础。
现代通信系统几乎采用的都是数字通信技术，所以，较多地讲授数字通信原理。
1.2 通信的定义一般的说：通信是指由一地向另一地进行消息的有效传递。
应用例子：古代的有烽火台、邮递；近代的有信号灯、电话、网络等。
由于电、光传递信息快、准确可靠，这类传递信息方式称为“电信”，电信已习惯指通信。
1.3 通信系统的组成1. 通信系统模型通信例子：电报、电话、可视电话、广播、电视、雷达、遥测遥控系统等。
通信系统用图加以抽象概括：信息源：把各种可能消息转换成原始电信号。
如麦克风。
发送设备：将原始电信号变换成利于在信道传输的信号。
广播电台、电视发射塔、计算机COM口。
信道：信号传输通道。
如自由空间、导线。
接收设备：从接收信号恢复相应的原始信号。
收音机、电视机。
受信者：将原始电信号转换成消息。
喇叭、TV显象管、显示器。
噪声源：信道中噪声以及分散在通信系统其它各处的噪声集中表示。
通信原理的讨论是围绕着通信系统的模型展开的。
关于模型：将研究的问题抽象成模型再研究是科学研究的一般方法。
在“物理”课程中，研究物体的运动速度是先将物体抽象成一个质点或者刚体，然后再建立数学模型。
在“电路”课程中，正弦电压源信号是一种基本的数学模型。
模型是多样的，不仅有数学模型，还有关系模型，比如程序设计流程图、通信系统方框图、仿真模型，计算机程序所表示的模型等。
对于通信信号与系统的研究，采用的是精确严谨的数学模型。
通信原理课件第1章 绪论
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1.2.3 数字通信系统模型
1.数字通信系统模型
信
信
数
数信
信
信
源
加
道
字
信
字
道
解
源
信
编
编
调
解译
译
源
码
密
码
制
道
调
码
密
码
宿
器
器
器
器器
器
噪声源
图1.3 数字频带通信系统模型 ★ 一般数字通信系统的收端要有同步的功能
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2. 数字通信的优点
（1） 抗干扰能力强，可多次再生，无噪声积累； （2）自动检错、纠错，降低误码率，提高传输质量； （3）便于对信息处理、变换、存储； （4）设备便于集成化、小型化； （5）便于加密处理，保密性好。
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发
接
送
收
设
设
备
备
(a)串行传输
发
接
送
收
设
设
备
备
（b）并行传输
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3.按同步方式分类
按同步方式的不同，可分为同步通信和异步通信。
同步通信——是指在约定的通信速率下， 发送端和接收 端的时钟信号频率始终保持一致。“同步通信”的通信 双方必须先建立同步，即双方的时钟要调整到同一个频 率。收发双方不停地发送和接收连续的同步比特流。 异步通信——是指通信中两个字符之间的时间间隔是不 固定的，而在一个字符内各位的时间间隔是固定的。
消息中所含信息量的大小与消息发生的概率有关。 一件事发生的概率愈小，愈使人感到意外的惊喜，在 这种情况下消息所含的信息量就愈大。 若消息出现的概率0，说明消息的信息量趋于无穷大； 若消息出现的概率1，说明消息的信息量为0。
第01章-序论
信源
2021/4/9
变换器
信道
反变换器
信宿
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1．2．2．2 模拟通信系统
信源发出的消息经变换器变换处理后，送往信道上传输 的是模拟信号的通信系统就称为模拟通信系统。图1—8 所示是根据早期模拟电话通信系统结构画出的模拟通信 系统模型。图中的送话器和受话器相当于变换器和反变 换器，分别完成语音/电信号和电信号/语音的转换，使 通话双方的话音信号得以以电信号的形式传送，不再受 到距离的约束和限制。
各种各样的通信方式中，利用电磁波或光波来传递各种消 息的通信方法就是我们通常所说的电信 (telecommunication)。由于电信具有信息传递迅速、准确、 可靠而且几乎不受时间和空间距离限制等特点，电信技术 得到了飞速发展和广泛应用。现在所说的“通信”在通常 意义上都是指的“电信”，本书也是如此。因此，我们不 妨在这里对现代通信的概念进行重新定义：利用光、电技 术手段，借助光波或电磁波，实现从一地向另一地迅速而 准确的信息传递和交换。
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通信从本质上讲就是实现信息传递的一门科学 技术。随着社会的发展，人们对信息的需求量 日益增加，要求通信传递的信息内容已从单一 的语音或文字转换为集声音、文字、数据、图 象等多种信息融合在一起的多媒体信息，对传 递速度的要求也越来越高。当今的通信网不仅 能有效地传递信息，还可以存储、处理、采集 及显示信息，实现了可视图文、电子信箱、可 视电话、会议电视等多种信息业务功能。通信 已成为信息科学技术的一个重要组成部分。
从1800年伏打(Votta)发明电源以来，人们就开始努力试图利用电 来进行通信了。
1837年，莫尔斯(Morse)发明有线电报。
1876年，贝尔(A.G.Bell)利用电磁感应原理发明了电话机
通信原理第1章绪论
1
2 4 8 16 16
试求该信源的平均信息量。
解
I 1lb21lb41lb81lb161lb16 2 4 8 16 16
11344 1.87(5bi符 t/ 号 ) 2 2 8 16 16
第1章 绪 论
【例1.4】 一信息源由4个符号 A、B、C、D 组成， 它们出现的概率分别为3/8、1/4、1/4、1/8，且每个符号都 是独立出现的。试求信息源输出为CABACABDACBD
AABCADCBABAADCBABAACDBACAACAB ADBCAD CBAABCACBA时的信息量。 解 方法一： 用符号出现的频度来计算。
在信源输出的序列中，A出现23次，B出现14次，C 出现13次，D出现7次，共有57次。
则出现A所提供 的信息量为
I(A)23lb5730.11(bit) 23
(1) 误码率：指发生差错的码元数在传输总码元数 中所占的比例。
单位时间内接收的错码误元数 Pe 单位时间内传输的总元码数
(2) 误信率：指错误接收的信息量在传输信息总量 中所占的比例。
第1章 绪 论
通信系统的有效性和可靠性是一对矛盾，不可兼得。提 高了有效性，必然会降低可靠性
传送二进制要比传送M进制的可靠性高的主要原因是，二进 制是两个电平判决，误码率低，而M进制则为M个电平判决， 误码率必然会提高。
1960年：梅曼发明了红宝石激光器，光通信的时代开始 1980年后光通信进入了实用阶段。 光通信的特点：高速率、大容量
第1章 绪
论 通信的发展现状
1）卫星通信：远距离、大容量的通信
2）移动通信：随时随地的进行通信 卫星移动通信与地面移动通信相比，更能够实现无缝 隙的覆盖，实现随时随地传递信息。
通信原理复习资料和练习题(完整版)
通信原理复习题第一章 绪论 重要概念：1、通信的目的：就是传递消息。
2、通信的定义：利用电子等技术手段，借助电信号（含光信号）实现从一地向另一地进行消息的有效传递称为通信。
3、通信系统模型：信源：原始信号的来源，其作用是将消息转换成相应的电信号。
发送设备：对原始电信号（基带信号）进行各种处理和变换，使它变成适合于信道中传输的形式。
信道：是指传输信号的物理媒质。
接收设备：任务是从带有干扰的接收信号中恢复出相应的原始电信号。
信宿：将复原的原始电信号转换成相应的消息。
4、模拟信号：信号参量的取值是连续的或无穷多个值，且直接与消息相对应的信号，例如语音信号。
数字信号：信号参量只能取有限个值，并常常不直接与消息向对应的信号。
它们都有可能是连续信号或离散信号。
5、通信系统的分类 按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统 按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统6、通信方式：按传输方向：单工、半双工和全双工通信 按码元排列方式：并行传输和串行传输 7、信息与消息：消息：通信系统中传送的对象。
信息：消息中包含的抽象的、本质的内容。
消息所表达的事件越不可能发生，信息量就越大。
8、信息量计算公式：)(log )(1log x p x p I a a-==平均信息量（信息熵）的计算公式：典型例题：例：设有四个信息A 、B 、C 、D 分别以概率1/4、1/8、1/8、1/2传送，每个消息出现是相互独立的，其平均住处量H=___________。
通信系统的评价：有效性和可靠性。
模拟系统的评价：有效带宽和信噪比；数字系统的评价：传输速率（传信率、传码率）和频带利用率。
)(2log 2log }{)(1111b p p I p I E x H mi p i mi p i mi i i i i∑∑∑===-====例：某数据通信系统调制速率为1200 Bd ，采用8电平传输，假设100秒误了1个比特，①求误码率。
通信原理第1章 绪论
I0 I1 I2 I3 log2 4 2 b
评注 概率相同，每个符号蕴含的信息量也相同；
二进制的每个码元含 1 （b) 四进制的每个码元含 2 （b)
每个四进制符号可用 2 个二进制符号表示。
推广：M进制的每个码元含 log2M （b)
2.离散信源的平均信息量
——信源中每个符号所含信息量的统计平均值。 设
按传输方向和时间划分
单工通信：
发端 信道 (a) 单工方式 发端 (A） 信道 收端 (A） (b) 半双工方式 发端 (A） 收端 (B） 收端 (B） 发端 (B） 收端
（单向）
半双工通信：
（双向、不同时）
全双工通信：
（双向、同时）
收端 (A）信道A 信Fra bibliotekB发端 (B）
(c) 全双工方式
H与热力学中的熵形式一样，故称为信源的熵。
M
例
【1-3】 四进制信源（0，1，2， 3）， P(0)=3/8， P(1)= P(2)= 1/4， P(3)=1/8， 试求信源的平均信息量。
解
1 H p ( xi ) log 2 p ( xi ) i 1
M
1 I log 2 P( x)
x1 , , x i , , x M P ( x ), , P ( x ), , P ( x ) 且 i M 1
P( x ) 1
i i
M
则 统计独立的M个符号的离散信源的平均信息量为
1 H p ( xi ) log 2 (b / 符号） p ( xi ) i 1
RB B
(Baud/Hz)
Rb b B
b log 2 M
通信原理 第1章绪论
消息的传递是通过它的物质载体 — — 电信号来实现的， 即把消息寄托在电信号的某一参量上（如连续波的幅度、 频率或相位；脉冲波的幅度、宽度或位置）。按信号参量 的取值方式不同可把信号分为两类，即模拟信号和数字信 号。
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凡信号参量的取值是连续的或取无穷多个值的，且直 接与消息相对应的信号，均称为模拟信号（电话机送出的 语音信号、电视摄像机输出的图像信号）。模拟信号有时 也称连续信号，这个连续是指信号的某一参量可以连续变 化，或者说在某一取值范围内可以取无穷多个值，而不一 定在时间上也连续，如图 1 - 2(b)所示的抽样信号。
f (nT )
1 0 0 1 10 1 1 10 0 1
O
t
(a )
数字信 息
0
0
1
1
1
0
0
1
PSK波 形
(b )
图 1 -3数字信号波形 (a) 二进制波形 (b) 2PSK波形
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因此，按照信道中传输的信号的性质可以分为模拟通 信系统、数字通信系统和模拟信号的数字传输系统。
1. 模拟通信系统模型
第一章 绪论
1.1 通信系统的组成 1.2 通信系统分类与通信方式 1.3 信息及其度量 1.4 通信系统的主要性能指标
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.1 通信系统的组成
从古到今，人类的社会活动总离不开消息的传递和 交换， 古代的消息树、烽火台和驿马传令，以及现代社 会的文字、 书信、电报、电话、广播、电视、遥控、遥 测等，这些都是消息传递的方式或信息交流的手段。人 们可以用语言、文字、 数据或图像等不同的形式来表达 信息。但是这些语言、文字、 数据或图像本身不是信息 而是消息，信息是消息中所包含的人们原来不知而待知 的内容。因此，通信的根本目的在于传输含有信息的消 息，否则，就失去了通信的意义。基于这种认识， “通信 ”也就是“信息传输”或“消息传输”。
《通信原理》课程导学(学习指南)
《通信原理》课程导学（学习指南）第1章绪论一、重点本章的重点内容包括以下三部分：1. 通信系统的组成及其各组成部分的功能点对点通信系统的一般模型由五大部分“信源、发送设备、信道、接收设备、信宿”组成.根据不同的传输对象和研究内容，有更加具体的通信系统模型。
由通信系统模型可知,在实施通信的过程中，将涉及以下关键技术：“编码、解码、调制、解调、同步”在学习本课程的过程中，应着眼于这些技术的原理、性能和应用。
2. 信息及其度量通信的目的在于传输消息中所包含的信息.对接收者来说，只有消息中不确定的内容才构成信息，而这种不确定程度可以用概率来描述。
因此，消息中所含的信息量与消息发生的概率密切相关，而与消息的种类和重要程度无关。
要重点掌握离散消息的信息量、离散信源的平均信息量（熵）和总信息量的计算方法。
3. 通信系统的性能指标有效性和可靠性是通信系统的两个主要指标。
两者相互矛盾而又相对统一，且可互换。
在模拟通信系统中，有效性可以用带宽来衡量，可靠性可以用输出信噪比来衡量.在数字通信系统中,有效性用码元速率、信息速率和频带利用率表示，可靠性用误码率、误信率表示。
要注意理解每个性能指标的定义、内涵、关系和计算。
二、难点及解决方法本章的难点有：模拟信号与数字信号的区别；熵的计算；比特率和波特率的关系.解决方法：从它们的定义入手,并借助于教学视频中的例题讲解及课后习题的练习，就不难搞清楚它们的含义和区别。
第2章随机过程一、重点本章的重点内容包括以下四部分：1. 随机过程的基本概念和统计特性自然界中事物的变化过程可以大致分成为两类:一类是变化过程具有确定的形式的确定性过程，另一类是没有确定的变化形式的随机过程。
本节课程主要从随机变量和时间函数两个方面研究随机过程：（1) 随机过程的统计特性：概率分布函数、概率密度函数；（2）随机过程的数字特征：数学期望、方差、相关函数.2。
平稳随机过程及各态历经性平稳随机过程是指它的统计特性不随时间推移而变化，通信系统中所遇到信号及噪声大多可视为平稳的随机过程。
大学通信工程原理经典课件第一章序论
1.4 主要性能指标
主要性能指标：有效性、可靠性
有效性：速度 可靠性：质量
模拟系统 模拟系统的有效性可用有效传输频带宽度来度量 模拟系统的可靠性用接收端最终输出信噪比来度量
数字系统性能指标：传输速率(有效性)和差错率(可靠
性)
数字信号的描述：二进制：0、1
两个状态
N 进制：0、1、2 … N-1 N个状态
误信率：码元的信息量在传输系统中被丢失的概率。即接收中丢 失信息量在传送信息总量中所占的比例
例题, 作业1-4
一个由字母A，B，C，D组成的字，对于传输的每个字母用2进制脉冲编码，00， 01，10，11分别代表A，B，C，D。每个脉冲宽度为5ms。
1)各字母等可能出现，求平均信息传输速率。
2）没字母出现可能性分别为 P A1 5，B P1 4，P C1 4，P D130求传输平均信息速率。
1 Ilog21Mlog2 M 从波形上看，M进制有M种波性，每一种波形等概率出现
所以M 是波形数，p (xi ) =P 是每一波形出现的概率
2、非等概率
设消息由 n 个相互独立的符号组成，称为符号集
xi 对 应 p(xi)
x1
x2 xn
p(x1) p(x2) p(xn)
且每个符号包含的信息量均不相等 所以用统计平均的方法来描述一个符号所含的信息量
谢 谢！
大 学 通 信 工 程原理 经典课 件第一 章序论
1.1 什么是通信
1、通信: 完成信息的转换和传输。 2、通信系统：以电(光)信号作为信息转换和传输系统。 3、通信例子：电报、电话、可视电话、广播、电视、
雷达、遥测遥控系统等。
1.2 通信系统的组成
通信系统模型 通信系统可以用下图模型加以抽象概括。
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变换方式是多种多样的，在需要频谱搬移的场合， 调制是最常见的变换方式。 对数字通信系统来说，发送设备常常又可分为信源
编码与信道编码。
第一章 绪论 10
3.信道 信道是指传输信号的物理媒质。
在无线信道中，信道可以是大气（自由空间），
望的。
噪声的来源是多样的，它可分为内部噪声和外部噪 声，而且外部噪声往往是从信道引入的，因此，为 了分析方便，把噪声源视为各处噪声的集中表现而 抽象加入到信道。
第一章 绪论 12
5.接收设备 接收设备的基本功能是完成发送设备的反变换，
即进行解调、译码、解码等。
其任务是从带有干扰的接收信号中正确恢复出相应
残留边带调幅VSB
频率调制FM 相位调制PM 幅度键控ASK 频移键控FSK 相移键控PSK、DPSK、QPSK
电视广播、 数传、 传真
按工作波段分类
按信号复用方式分类:频分复用、时分复用和码分复用。
第一章 绪论 32
表 1- 1常见的调制方式
调 制 方 式 常规双边带调制AM 线性 调制 连 续 波 调 制 非线 性调 制 数字 调制 抑制载波双边带调幅DSB 单边带调幅SSB 用途 广播 立体声广播 载波通信、无线电台、数传
5.同步与数字复接
同步是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的 不可缺少的前提条件。同步是使收、发两端的信号
在时间上保持步调一致。
按照同步的功用不同，可分为载波同步、位同步、
群同步和网同步
数字复接就是依据时分复用基本原理把若干个低速 数字信号合并成一个高速的数字信号，以扩大传输 容量和提高传输效率。
成适合在信道中传输的频带信号。
基本的数字调制方式有振幅键控ASK、频移键控FSK、绝对 相移键控PSK、相对（差分）相移键控DPSK。
对这些信号可以采用相干解调或非相干解调还原为数字基
带信号。 对高斯噪声下的信号检测，一般用相关接收机或匹配滤波 器实现。 调制与解调不是必须的。
第一章 绪论 28
通信原理
第一章 绪论
第一章 绪论
1
第1章
绪论
1.1 引言 1.2 通信系统模型 1.3 通信系统的分类及通信方式 1.4 信息及其度量 1.5 主要性能指标
第一章 绪论
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1.1
引言
1、通信概念：信息的传递过程称为通信。 人类自存在以来，在生存和斗争中总要进行思想交流和 信息的传递，通信自古以来一直沿着人类历史前进的足迹不 断地发展。 远古时代的通信：表情、动作； 文明古时代的通信：语言、文字、烽火告警、 驿马传令等； 近代、现代的通信：电报、电话、广播、传真、 电视、雷达、遥控遥测、 人工智能等。
(b )
第一章 绪论 18
3. 通信系统
按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，
可把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。
（1）模拟通信系统模型
信 源 调 制 器 信 道 噪 声
发送端 接收端
解 调 器
信 宿
第一章 绪论
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1）两种变换
连续消息
基带信号 频带信号/已调信号
基带信号/调制信号
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模拟信号波形 (a) 连续信号； (b) 抽样信号
f (t )
O (a ) f (nT ) PAM 信 号
t
O (b )
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t
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数字信号波形
f (nT )
(a) 二进制波形； (b) 2PSK 波形
1 O
0
0
1
1
0 (a )
1
1
1
0
0
1
t
数字信 息 PSK 波形
0
0
1
1
1
0
0
1
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国际标准是指由国际标准化组织（ISO）、国际电 工委员会（IEC）以及ISO公布的其他27个国际组织通 过的标准， 在27个国际组织中，与通信最密切的有两个：
国际电话电报咨询委员会：CCITT
国际无线电通信咨询委员会：CCIR 4、本课程的主要任务 本课程主要介绍信息端到端的传输系统，主要讨论系统
第一章 绪论 5
4、通信的标准 随着现代技术，尤其是计算机技术及其应用的发展，现 代通信都以网络的方式进行，入网用户数目巨大、业务类型
繁多、处理大量数据业务及多媒体业务；终端设备种类、数
量不断增多；通信设备越来越广泛，遍布陆地、海洋、天空、 地下以至于外层空间…… 通信的发展必须在通信技术发展的基础上形成一套 科学的标准体系，并得到普遍的遵循和贯彻。 标准由很多种：国际标准、国内标准、军用标准和 非军用标准等。
的原始基带信号来，对于多路复用信号，还包括解
除多路复用，实现正确分路。
6.信宿
信宿是传输信息的归宿点。 其作用是将复原的原始信号转换成相应的消息。
第一章 绪论 13
1.2.2 1.消息
模拟通信和数字通信系统模型
连续消息是指消息的状态连续变化或是不可数的， 如语音、活动图片等。 离散消息则是指消息的状态是可数的或离散的，
2）调制与解调
信源发出的原始电信号是基带信号，其频谱从零频附近开
始，如语音信号为300-3400Hz，图像信号为0-6MHz。
由于这种信号具有频率很低的频谱分量， 一般不宜直接 传输，这就需要把基带信号变换成其频带适合在信道中传
输的信号（频带信号），并可在接收端进行反变换。完成
这种变换和反变换作用的通常是调制器和解调器。
信 宿
噪 声
在某些有线信道中，若传输距离不太远且通信容
量不太大时， 数字基带信号无需调制，可以直接
传送，称之为数字信号的基带传输，其模型中就
不包括调制与解调环节；
第一章 绪论 24
1.信源编码与译码
作用一:是设法减少码元数目和降低码元速率，即通常所说 的数据压缩。
码元速率将直接影响传输所占的带宽（正比），而传输
第一章 绪论 30
数字通信的主要特点
抗干扰能力强。
差错可控。
易于与各种数字终端接口，用现代计算技术对信号 进行处理、加工、变换、存储，从而形成智能网。 易于集成化， 从而使通信设备微型化。 易于加密处理， 且保密强度高。
数字通信的许多优点都.加密与解密
在需要实现保密通信的场合，为了保证所传信息的
安全， 人为将被传输的数字序列扰乱， 即加上密
码，这种处理过程叫加密。
在接收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的
数字序列进行解密，恢复原来信息，叫解密。
第一章 绪论
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4.数字调制与解调
数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处， 形
调 制
信 道 噪 声
解 调
信 道 解 码
保 密 解 码
信 源 解 码
信 宿
同 步
接收端
发送端
技术问题主要有信源编码/译码、信道编码/译码、数字调 制/解调、数字复接、 同步以及加密等。
第一章 绪论 23
信 源
信 源 编 码
保 密 编 码
信 道 编 码
调 制
信 道
解 调
信 道 解 码
保 密 解 码
信 源 解 码
的组成、原理和性能指标。
第一章 绪论 7
1.2
通信系统模型
1.2.1 通信系统模型
实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质的总和称为通 信系统。基本的点对点通信系统模型： 信息源 消 息 － 原 始 电 信 号
发送设备
信道
接收设备
受信者 原 始 电 信 号 － 消 息
原 始 电 信 传号 输－ 信 号
第一章 绪论
电信号 给予通 信一个 质的飞 跃。
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1837年，Morse 发明电报；
1876年，贝尔，发明电话； 1887年，赫兹，证明电磁波的存在； 20世纪初，调幅调制方式； 1936年，调频技术FM发展；
通 信 发 展 历 程
1928年，奈奎斯特定理的提出（抽样定理）
1937年，PCM通信的发明 1955年，皮尔斯 卫星通信； 1962年，发射第一颗通信卫星TELSTAR
如符号、数据等。
消息的传递是通过它的物质载体——电信号来实 现的，消息与电信号之间必须建立单一的对应关系，
把消息载荷在电信号的某一参量上，
第一章 绪论 14
2.信号
按电信号参量的取值方式不同可把信号分为 模拟信号和数字信号。
凡电信号参量的取值是连续的或取无穷多个值的，且 直接与消息相对应的信号，均称为模拟信号，如电话机送 出的语音信号、电视摄像机输出的图像信号等。 模拟信号有时也称连续信号，这个连续是指信号的 某一参量可以连续变化，或者说在某一取值范围内可以
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1.3 通信系统分类与通信方式
1.3.1 通信系统分类
按通信业务分： 话务通信和非话务通信。
非话务通信主要是分组数据业务、计算机通信、数据库
检索、电子信箱、电子数据交换、传真存储转发、可视 图文及会议电视、图像通信等。
按调制方式分类:基带传输＆频带（调制）传输。
按信号特征分类:模拟通信系统＆数字通信系统 按传输媒质分类:有线通信系统＆无线通信系统
取无穷多个值，而不一定在时间上也连续。
第一章 绪论 15
凡电信号参量只能取有限个值（离散），并且常