通信技术原理第一章

M元数字信源：指数字信源具有M种符号
消息符号
最基本的是二元数字信源：具有2种符号，可以用1 位二进制编码表示，称为1bit.
多元数字信源：如M元，可以用n位二进制编码表示
一般， M 2n
例：假设计算机的终端键盘上有 110 字符 ，每个字符用 二进制代码组来表示。 问每个字符需要用几位二进制代 码?
，两个符号称为二
0
1
元（二进制）符号。
信道符号
T s : 符号周期或码元宽度
多进制 (M-ary) 信号 : n bit二进制代码用一个脉冲传， 在一个
Ts 时隙内传M种不同的脉冲之一. 一般， M 2n
例2：4进制波形 M4,n2
00 3V a0 01 1V a1 10 1V a2 11 3V a3
通信技术原理
课程概况
课程简介
课程名称：通信技术原理 讲课教师：付松涛 课内总学时：48
课程目的
以数字通信为背景，介绍现代通信及系统的原理和技术，
为从事这一领域研究的学生提供最基本的入门知识。
参考书目
曹志刚、钱亚生编写的《现代通信原理》 樊昌信等编写的《通信原理》 李宗豪编写的《基本通信原理》 王秉钧等编写的《现代通信系统原理》
收发两端结构基本对称，相应的单元彼此互逆。
格式化： 发格式化：把来自信源的消息信号整理为二进制序列。 收格式化：把收到的二进制序列还原为原始消息信号。
对于模拟信源，格式化还包括A/D和D/A变换。
脉冲基带调制和基带检测 脉冲基带调制: 把二进制序列变换成二元或多元传输波形 基带检测:把二元或多元传输波形还原为二进制序列。通过 对基带波形进行抽样和判决实现。
课程内容
一、 绪论 二、 香农定理 三、 模拟调制技术 四、 模拟信号数字化技术 五、 数字基带传输技术 六、 数字频带传输技术 七、 复用技术与同步原理 八、 差错控制技术
第1章 绪论
§1.1 通信的基本知识 §1.2 通信系统的组成及分类 §1.3 通信系统的性能度量 §1.4 通信技术的发展概况
0 1 00
4 2
2 4
T s : 符号周期或码元宽度
数字基带信号
1 1 10
Ts
4个电平抽象为符号 a0,a1,a2,a3 ，4个符号称
为4元（4进制）符号。
信道符号
传输速率：
比特率 : Rb 每秒传输的bit数
单位: bits/s b/s bps
信道符号
符号速率（波特率）: Rs 每秒传输的脉冲数 （符号数）
§1.1 通信的基本知识
通信：克服距离上的障碍，交换和传递信息 消息：用于被传输的文字、符号、数据和语音、活动图片等 信号：指消息的电量形式，与消息是一一对应的 信息：指消息中的有效内容，可以用量化的形式来表示，它与消息出现的概率
密切相关
信号波形设计取决于如下几个因素：
• 信号波形的中心频率及其带宽。 • 信号波形的功率和能量。 • 信号波形的抗干扰能力如何？ • 在发送端：产生该波形的代价如何？
同步单元 为整个数字传输系统提供各种定时时钟，使各个单元能够正 确、有序地工作。
数字通信系统的主要优缺点
如：计算机的输出 0 , 1 如：键盘。 如：汉字集。
模拟信源: 产生的消息的状态（取值）是连续变化的、数目无限的。 如：语音源。
数字消息源: 消息符号、消息符号集、数字消息序列 （数字信号）
消息符号（message symbol）：数字消息的每一种状态或者 取值称为一种消息符号
消息符号集：数字消息源的所有状态或者取值的集合
（2）短消息的二元符号速率为
2 8 b i t s /k e y 2 . 0 3 k e y /s 3 2 . 4 8 b i t s /s
模拟信源的基本指标:
如：语音的音量 电信号
电信号
频带的宽度（赫或赫兹，Hz）
二、数字波形与模拟波形（传输波形） 对于数字信源
数字波形：信号的传信息的参量只取有限个值。
可以用二元（二进制）波形（信号）传输，也可以用多元（多进制）波形 （信号）传输。
二进制（binary）信号: 1 bit二进制代码用一个脉冲传，故 在一个 Ts 时隙内传两种不同的脉冲之一.
Ts：Time slot
例1：二进制波形（二电平波形）
x t
数字基带信号
t
频谱在零频附近
a a 电平A和0抽象为符号 和
单位 : symbol/s Baud B
Rb 和 Rs的关系: RbnRs (b/s)
RsRb/n(Baud)
M 2n
对于模拟信源
模拟波形：信号的传信息的参量的取值是连续变化的
w (t) w s(t)
模拟波形在模拟通信系统中传
t 输。模拟波形经过A/D变换
变成数字波形，也可以在数字
通信系统中传输。
如：具有N种取值的数字信源
a1,a2, ,aN
数字消息序列： x1,x2, ,xm,
图1.3.1 数字消息信号示例
其中 xm 取 a1,a2, ,aN中 N个值之一。
3. 数字与模拟信源的基本指标 数字信源的基本指标:
符号速率： R S (符 号 / 秒 或 sym /s)
数字信源的元数：
解: M 2n M 1 1 0,2 7 1 2 8,n 7
故需要 7bits代码来表示每个字符.
习题： 考虑手机短消息通信，以你自己或其他 某人的经验，试估计（1）按键速率；（2）假定 每个中文字符转换为2字节表示，短消息的二元 符号速率是多少？
解： （1）经过多次试验，按键速率为2.03 key/s
t
数字通信系统模型
GSM通信系统
计算机通过网线连接
wenku.baidu.com
信源编码和信源译码 信源编码: 为了改善传输效率（压缩编码） 信源译码: 为了恢复原始信号，作相反的变换
信道编码和信道译码 信道编码: 为了改善传输的可靠性（信道纠错编码） 信道译码: 为了恢复原始信号，作相反的变换
调制的目的
提高信号频率以便天线辐射 改变信号占用带宽 实现信道复用 改善系统性能
在接收端：检测该波形的代价又如何？
§1.2 通信系统的组成及分类
通信系统的一般模型
模拟通信系统模型
模拟广播通信系统
数字基带通信模型
一、 数字与模拟信源
Digital and analog information source
1. 信息、消息与信号
2. 数字与模拟信源
数字信源: 产生的消息的状态（取值）数是有限的