第1章 绪论
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1. 通信的目的
传递消息中包含的信息。 本课程主要研究传输。
2. 消息
字幕“明天是晴天” —— 文字
天气预报 播音员说“明天是晴天” —— 语言 “明天是晴天” —— 图形
1. 1 通信的基本概念 一、信息、消息和信号的定义与区别
1. 通信的目的
传递消息中包含的信息。 本课程主要研究传输。
2. 按信道中所传信号的不同分 信道在这里可理解成传输信号的通路。通常信 道中传送的信号可分为数字信号和模拟信号，由此
通信亦可分为数字通信和模拟通信。
手机（2G）便增加了接收数据的功能，如接受电子邮件或网
页。 如今，在3G技术即将全面商用之际，4G脉搏又开始了跳 动， LTE、APP-Store(应用程序商店)、智能手机、移动云 计算以及物联网等已成为2010世界移动通信大会上的热点，
预计将成为2010年通信行业发展的方向。
移动通信发展
移动通信现状
图1-5 数字通信系统模型
–信源编码与译码目的： »提高信息传输的有效性 »完成模/数转换
数字通信系统模型
信 息 源 信 源 编 码 加 密 信 道 编 码 数 字 调 制 数 字 解 调 信 道 译 码 解 密 信 源 译 码 受 信 者
信道 噪声源
图1-5 数字通信系统模型
–加密与解密目的：保证所传信息的安全 –数字调制与解调目的：形成适合在信道中传 输的带通信号 –同步目的：使收发两端的信号在时间上保持 步调一致
图1-4 模拟通信系统模型
– 包含两种重要变换： 模拟消息 原始电信号（基带信号） 基带信号 已调信号 （频带信号）
数字通信系统模型
–数字通信系统是利用数字信号来传递信息的 通信系统
信 息 源 信 源 编 码 加 密 信 道 编 码 数 字 调 制 信道 噪声源 数 字 解 调 信 道 译 码 解 密 信 源 译 码 受 信 者
通信原理
韩山师范学院
课 程 介 绍
<<通信原理>>是通信工程、无线电工程、信 息工程、计算机通信、图像处理与传输等专 业的必修专业基础课。
本课程主要介绍现代通信系统所涉及的基础 理论、通信中常用的信号及噪声分析、通信 系统的构成、原理及性能分析。
学 科 排 名
信息与通信工程两个二级学科排名： 第一名：清华大学 第二名：西安电子科技大学 第三名：北京邮电大学
三、 通信的发展
1837年：莫尔斯 发明有线电报
塞缪尔· 莫尔斯 （Samuel Finley Breese Morse，1791-1872）
三、 通信的发展
贝尔 （1847-1922）
三、 通信的发展
1876年3月10日，美国 发明家贝尔发明世界上第 一部电话，并获美国专利 局批准的电话专利。 这是2005年8月11日拍 摄的美国新泽西州默里山 贝尔实验室博物馆内的世 界第一部电话。
1.2.3 数字通信的特点
• 优点
–抗干扰能力强，且噪声不积累 –传输差错可控 –便于处理、变换、存储 –便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 –易于集成，使通信设备微型化，重量轻 –易于加密处理，且保密性好
• 缺点：
–需要较大的传输带宽 –对同步要求高
1.3.1 通信的分类
1. 按传输媒质分
码元
t
0
t
(a) 二进制信号 (b) 2PSK信号 图1-3 数字信号
数字信号有时也称离散信号，这个离散是指承载消息的 那个信号参量是离散变化的，而不一定在时间上也离散。 注意 信号，相应地把通信系统分为模拟通信系统和
通常，按照信道中传输的是模拟信号还是数字
数字通信系统。
模拟通信系统模型
– 模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息 的通信系统：
参考教材
樊昌信
王兴亮
《通信原理》（第6版）
国防工业出版社
《通信系统原理教程》西安电子科技大学出版社
曹志刚
《现代通信原理》
清华大学出版社
参考网站
《通信原理》学习网站 通信原理网络课程http://col.njtu.edu.cn/zskj/5017/txyl/index.htm 现代通信系统原理网络课程 http://202.117.80.9/jp2004/16/wangluokecheng/index.htm 《通信原理》扩展知识网站 移动通信在线http://www.mc21st.com/techfield/systech/ss/main.htm 通信人家园http://www.txrjy.com/ 研学论坛http://bbs.matwav.com 通信世界网http://www.cww.net.cn/ 中国通信资源网http://www.cnttr.com/ 国外网站 联邦通信委员会http://www.fcc.gov/ http://ct.oxfordjournals.org/ http://www.ieee.org/portal/site http://www.itu.int/home/index.html
近年来卫星通信新技术的发展层出不穷。 例如甚小口径天线地球站(VSAT)系统， 中低轨道的移动卫星通信系统等都受到 了人们广泛的关注和应用。
3. 移动通信
移动通信是现代通信中发展最为迅速的一种通信手段。 1995年问世的第一代模拟制式手机（1G）只能进行语音 通话；1996到1997年出现的第二代GSM、TDMA等数字制式
1. 2 通信系统的组成 1.2.1 通信系统的一般模型
发送设备：
产生适合于在信道中传输的信号。
1. 2 通信系统的组成 1.2.1 通信系统的一般模型
信道： 将来自发送设备的信号传送到接收端的物 理媒质。分为有线信道和无线信道两大类。
1. 2 通信系统的组成 1.2.1 通信系统的一般模型
接收设备： 从受到减损的接收信号中正确恢复出原始 电信号。
采用的调制方式有16QAM和64QAM，并已出现256QAM、
1024QAM等超多电平调制的方式。
采用多电平调制，在40 MHz的标准频道间隔内，可传送
1920至7680路PCM数字电话。
1. 2 通信系统的组成 1.2.1 通信系统的一般模型
信息源（简称信源）：
把各种消息转换成原始电信号，如麦克风。 信源可分为模拟信源和数字信源。
1. 2 通信系统的组成 1.2.1 通信系统的一般模型
受信者（信宿）： 把原始电信号还原成相应的消息，如扬声 器等。
1.2 通信系统的组成 传输信号所 需的通路
信息源 发送设备 发送端 噪声源 信道 接收设备 接收端 受信者
把待传输的 使原始信号适 消息转换成 应信道传输特 原始电信号 性的要求
信发展极为迅速，新器件、新工艺、新技术不断涌现，性能日
臻完善。由于长波长激光器和单模光纤的出现 ，使每芯光纤通 话路数可高达百万路，中继距离将达到100 km，市话中继光纤 成本也连续大幅度下降。 我国近几年来光纤通信已得到了快速发展，目前光缆长度
累计近几十万km。我国已不再敷设同轴电缆，新的工程将全部
三、 通信的发展
在发现电磁波不到6年，意大利的马可尼、俄
国的波波夫分别实现无线电传播，并很快投人实际
使用。其他利用电磁波的技术，也像雨后春笋般相
继问世。无线电报（1894年）、无线电广播（1906 年）、无线电导航（1911年）、无线电话（1916 年）、短波通讯（1921年）、无线电传真（1923 年）、电视（1929年）、微波通讯（1933年）、雷
4. 信息（information）
是指消息中所包含的对受信者有意义的内容 （或有效内容）。 不同形式表现（汉字、符号、图形等）的同 一消息，载有相同的信息。
二、通信的定义
利用“电” 来传递消息的通信方法称为电信， 本教材中所说的通信均指电信。因此通信可定义为：
把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 行消息的有效传递和交换称为通信。
采用光纤通信新技术。
点对点光纤通信链路示意图
光wk.baidu.com机
耦合头 分路器
光纤
光纤切割机
故障定位仪
光纤熔接机
2. 卫星通信
卫星通信的特点是通信距离远， 覆盖面积广， 不受地理
条件限制，可以大容量传输，建设周期短，可靠性高等。 自1957年第一颗卫星发射成功以来，卫星通信发展特别 迅猛。 目前， 卫星通信的使用范围已遍及全球，仅国际卫星 通信组织就拥有数十万条话路。卫星通信的广泛应用，使国际 间重大活动能及时得以实况转播， 它使全世界人与人之间的 “距离”缩短。
达（1935年），以及遥控、遥感、卫星通讯、射电
天文学……它们使整个世界面貌发生了深刻的变化。
通 信 重 大 事 件 表
四、 通信技术的现状和发展趋势
1. 光纤通信
光纤通信具有容量大、成本低等优点，且不怕电磁干扰， 与同轴电缆相比可以大量节约有色金属和能源。因此，自1977 年世界上第一个光纤通信系统在芝加哥投入运行以来，光纤通
图1-4
从收到的信 将复原的原始 号中恢复出 信号转换成相 原始信号 应的消息
图 1-4 通信系统的模型
1.2.2 模拟通信系统模型和数字通信系统模型
– 模拟信号和数字信号
–模拟信号：代表消息的信号参量取值连续， 例如麦克风输出的电压：
0
(a) 话音信号
(b) 抽样信号 图1-2 模拟信号
t
0
t
1.2.2 模拟通信系统模型和数字通信系统模型 数字信号：代表消息的信号参量取值为有限个， 例如电报信号、计算机输入输出信号：
按消息由一地向另一地传递时传输媒质的不同，通信可分 为两大类：
有线通信 指传输媒质为导线、电缆、光缆、波导等形式
的通信，其特点是媒质能看得见，摸得着。导线可以是架空明 线、电缆、光缆及波导等。
无线通信 指传输消息的媒质为看不见、 摸不着的媒质(如
电磁波)的一种通信形式。 通常，有线通信亦可进一步再分类，如明线通信、电缆通 信、光缆通信等。无线通信常见的形式有微波通信、短波通信、 移动通信、卫星通信、散射通信等，其形式较多。
移动通信未来
4. 微波中继通信
微波中继通信始于20世纪60年代，它较一般电缆通信具有 易架设，建设周期短等优点。主要用来传输长途电话和电视节 目，其调制主要采用SSB/FM/FDM等方式。 微波中继通信的主要发展方向是数字微波，同时要不断增 加系统容量，增加容量的途径是向多电平调制技术发展。目前
三、 通信的发展
赫兹对人类最伟大的贡献是用实 验证实了电磁波的存在。
1888年，成了近代科学史上的 一座里程碑。赫兹的发现具有划时代 的意义，它不仅证实了麦克斯韦发现 的真理，更重要的是开创了无线电电 子技术的新纪元。为了纪念他在电磁 波发现中的卓越贡献，后人将频率的 单位命名为赫兹。
赫兹 （1857-1894） 德国物理学家
2. 消息（message)
是指信源所产生的信息的物理表现。 例如：语音、文字、图形、图像等。 消息必须转换成电信号（简称信号），才能 在通信系统中传输。
一、信息、消息和信号的定义与区别
3. 信号(signal)
是指消息的物理载体，为了传送消息，而对 消息进行变换后在通信系统中传输的某种物理 量，如电信号、声信号或光信号等。 可分为模拟信号和数字信号。
三、 通信的发展
麦克斯韦在物理学中的最大 贡献是建立了统一的经典电磁 场理论和光的电磁理论，预言 了电磁波的存在。1873年，麦 克斯韦完成巨著《电磁学通 论》，这是一部可以同牛顿的 《自然哲学的数学原理》相媲 美的书，具有划时代的意义， 是牛顿以后科学史上的又一座 丰碑 。
麦克斯韦(James Clerk Maxwel 1831～ 1879)英国物理学家
信息已成为一种重要的社会资源， 信息的开发与利用已成为社会生产力发 展的重要标志。
信息
时代
现代通信系统起着信息传输和交换的
作用，可视为信息社会的生产线。
数字通信 是当今信息传输的 重要手段。
信息有哪些形式？
如何传递信息？
第1章 绪 论
1.1 通信的基本概念
1.2 通信系统的组成 1.3 通信系统分类与通信方式
1.4 信息及其度量
1.5 通信系统的主要性能指标
基本要求
了解通信的发展； 掌握消息、信息、信号的定义； 掌握数字通信的概念，理解数字 通信的优点； 掌握数字通信系统模型及其主要 性能指标；
重点、难点
信息的度量； 数字通信系统性能指标的理 解与计算；
1. 1 通信的基本概念 一、信息、消息和信号的定义与区别
传递消息中包含的信息。 本课程主要研究传输。
2. 消息
字幕“明天是晴天” —— 文字
天气预报 播音员说“明天是晴天” —— 语言 “明天是晴天” —— 图形
1. 1 通信的基本概念 一、信息、消息和信号的定义与区别
1. 通信的目的
传递消息中包含的信息。 本课程主要研究传输。
2. 按信道中所传信号的不同分 信道在这里可理解成传输信号的通路。通常信 道中传送的信号可分为数字信号和模拟信号，由此
通信亦可分为数字通信和模拟通信。
手机（2G）便增加了接收数据的功能，如接受电子邮件或网
页。 如今，在3G技术即将全面商用之际，4G脉搏又开始了跳 动， LTE、APP-Store(应用程序商店)、智能手机、移动云 计算以及物联网等已成为2010世界移动通信大会上的热点，
预计将成为2010年通信行业发展的方向。
移动通信发展
移动通信现状
图1-5 数字通信系统模型
–信源编码与译码目的： »提高信息传输的有效性 »完成模/数转换
数字通信系统模型
信 息 源 信 源 编 码 加 密 信 道 编 码 数 字 调 制 数 字 解 调 信 道 译 码 解 密 信 源 译 码 受 信 者
信道 噪声源
图1-5 数字通信系统模型
–加密与解密目的：保证所传信息的安全 –数字调制与解调目的：形成适合在信道中传 输的带通信号 –同步目的：使收发两端的信号在时间上保持 步调一致
图1-4 模拟通信系统模型
– 包含两种重要变换： 模拟消息 原始电信号（基带信号） 基带信号 已调信号 （频带信号）
数字通信系统模型
–数字通信系统是利用数字信号来传递信息的 通信系统
信 息 源 信 源 编 码 加 密 信 道 编 码 数 字 调 制 信道 噪声源 数 字 解 调 信 道 译 码 解 密 信 源 译 码 受 信 者
通信原理
韩山师范学院
课 程 介 绍
<<通信原理>>是通信工程、无线电工程、信 息工程、计算机通信、图像处理与传输等专 业的必修专业基础课。
本课程主要介绍现代通信系统所涉及的基础 理论、通信中常用的信号及噪声分析、通信 系统的构成、原理及性能分析。
学 科 排 名
信息与通信工程两个二级学科排名： 第一名：清华大学 第二名：西安电子科技大学 第三名：北京邮电大学
三、 通信的发展
1837年：莫尔斯 发明有线电报
塞缪尔· 莫尔斯 （Samuel Finley Breese Morse，1791-1872）
三、 通信的发展
贝尔 （1847-1922）
三、 通信的发展
1876年3月10日，美国 发明家贝尔发明世界上第 一部电话，并获美国专利 局批准的电话专利。 这是2005年8月11日拍 摄的美国新泽西州默里山 贝尔实验室博物馆内的世 界第一部电话。
1.2.3 数字通信的特点
• 优点
–抗干扰能力强，且噪声不积累 –传输差错可控 –便于处理、变换、存储 –便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 –易于集成，使通信设备微型化，重量轻 –易于加密处理，且保密性好
• 缺点：
–需要较大的传输带宽 –对同步要求高
1.3.1 通信的分类
1. 按传输媒质分
码元
t
0
t
(a) 二进制信号 (b) 2PSK信号 图1-3 数字信号
数字信号有时也称离散信号，这个离散是指承载消息的 那个信号参量是离散变化的，而不一定在时间上也离散。 注意 信号，相应地把通信系统分为模拟通信系统和
通常，按照信道中传输的是模拟信号还是数字
数字通信系统。
模拟通信系统模型
– 模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息 的通信系统：
参考教材
樊昌信
王兴亮
《通信原理》（第6版）
国防工业出版社
《通信系统原理教程》西安电子科技大学出版社
曹志刚
《现代通信原理》
清华大学出版社
参考网站
《通信原理》学习网站 通信原理网络课程http://col.njtu.edu.cn/zskj/5017/txyl/index.htm 现代通信系统原理网络课程 http://202.117.80.9/jp2004/16/wangluokecheng/index.htm 《通信原理》扩展知识网站 移动通信在线http://www.mc21st.com/techfield/systech/ss/main.htm 通信人家园http://www.txrjy.com/ 研学论坛http://bbs.matwav.com 通信世界网http://www.cww.net.cn/ 中国通信资源网http://www.cnttr.com/ 国外网站 联邦通信委员会http://www.fcc.gov/ http://ct.oxfordjournals.org/ http://www.ieee.org/portal/site http://www.itu.int/home/index.html
近年来卫星通信新技术的发展层出不穷。 例如甚小口径天线地球站(VSAT)系统， 中低轨道的移动卫星通信系统等都受到 了人们广泛的关注和应用。
3. 移动通信
移动通信是现代通信中发展最为迅速的一种通信手段。 1995年问世的第一代模拟制式手机（1G）只能进行语音 通话；1996到1997年出现的第二代GSM、TDMA等数字制式
1. 2 通信系统的组成 1.2.1 通信系统的一般模型
发送设备：
产生适合于在信道中传输的信号。
1. 2 通信系统的组成 1.2.1 通信系统的一般模型
信道： 将来自发送设备的信号传送到接收端的物 理媒质。分为有线信道和无线信道两大类。
1. 2 通信系统的组成 1.2.1 通信系统的一般模型
接收设备： 从受到减损的接收信号中正确恢复出原始 电信号。
采用的调制方式有16QAM和64QAM，并已出现256QAM、
1024QAM等超多电平调制的方式。
采用多电平调制，在40 MHz的标准频道间隔内，可传送
1920至7680路PCM数字电话。
1. 2 通信系统的组成 1.2.1 通信系统的一般模型
信息源（简称信源）：
把各种消息转换成原始电信号，如麦克风。 信源可分为模拟信源和数字信源。
1. 2 通信系统的组成 1.2.1 通信系统的一般模型
受信者（信宿）： 把原始电信号还原成相应的消息，如扬声 器等。
1.2 通信系统的组成 传输信号所 需的通路
信息源 发送设备 发送端 噪声源 信道 接收设备 接收端 受信者
把待传输的 使原始信号适 消息转换成 应信道传输特 原始电信号 性的要求
信发展极为迅速，新器件、新工艺、新技术不断涌现，性能日
臻完善。由于长波长激光器和单模光纤的出现 ，使每芯光纤通 话路数可高达百万路，中继距离将达到100 km，市话中继光纤 成本也连续大幅度下降。 我国近几年来光纤通信已得到了快速发展，目前光缆长度
累计近几十万km。我国已不再敷设同轴电缆，新的工程将全部
三、 通信的发展
在发现电磁波不到6年，意大利的马可尼、俄
国的波波夫分别实现无线电传播，并很快投人实际
使用。其他利用电磁波的技术，也像雨后春笋般相
继问世。无线电报（1894年）、无线电广播（1906 年）、无线电导航（1911年）、无线电话（1916 年）、短波通讯（1921年）、无线电传真（1923 年）、电视（1929年）、微波通讯（1933年）、雷
4. 信息（information）
是指消息中所包含的对受信者有意义的内容 （或有效内容）。 不同形式表现（汉字、符号、图形等）的同 一消息，载有相同的信息。
二、通信的定义
利用“电” 来传递消息的通信方法称为电信， 本教材中所说的通信均指电信。因此通信可定义为：
把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 行消息的有效传递和交换称为通信。
采用光纤通信新技术。
点对点光纤通信链路示意图
光wk.baidu.com机
耦合头 分路器
光纤
光纤切割机
故障定位仪
光纤熔接机
2. 卫星通信
卫星通信的特点是通信距离远， 覆盖面积广， 不受地理
条件限制，可以大容量传输，建设周期短，可靠性高等。 自1957年第一颗卫星发射成功以来，卫星通信发展特别 迅猛。 目前， 卫星通信的使用范围已遍及全球，仅国际卫星 通信组织就拥有数十万条话路。卫星通信的广泛应用，使国际 间重大活动能及时得以实况转播， 它使全世界人与人之间的 “距离”缩短。
达（1935年），以及遥控、遥感、卫星通讯、射电
天文学……它们使整个世界面貌发生了深刻的变化。
通 信 重 大 事 件 表
四、 通信技术的现状和发展趋势
1. 光纤通信
光纤通信具有容量大、成本低等优点，且不怕电磁干扰， 与同轴电缆相比可以大量节约有色金属和能源。因此，自1977 年世界上第一个光纤通信系统在芝加哥投入运行以来，光纤通
图1-4
从收到的信 将复原的原始 号中恢复出 信号转换成相 原始信号 应的消息
图 1-4 通信系统的模型
1.2.2 模拟通信系统模型和数字通信系统模型
– 模拟信号和数字信号
–模拟信号：代表消息的信号参量取值连续， 例如麦克风输出的电压：
0
(a) 话音信号
(b) 抽样信号 图1-2 模拟信号
t
0
t
1.2.2 模拟通信系统模型和数字通信系统模型 数字信号：代表消息的信号参量取值为有限个， 例如电报信号、计算机输入输出信号：
按消息由一地向另一地传递时传输媒质的不同，通信可分 为两大类：
有线通信 指传输媒质为导线、电缆、光缆、波导等形式
的通信，其特点是媒质能看得见，摸得着。导线可以是架空明 线、电缆、光缆及波导等。
无线通信 指传输消息的媒质为看不见、 摸不着的媒质(如
电磁波)的一种通信形式。 通常，有线通信亦可进一步再分类，如明线通信、电缆通 信、光缆通信等。无线通信常见的形式有微波通信、短波通信、 移动通信、卫星通信、散射通信等，其形式较多。
移动通信未来
4. 微波中继通信
微波中继通信始于20世纪60年代，它较一般电缆通信具有 易架设，建设周期短等优点。主要用来传输长途电话和电视节 目，其调制主要采用SSB/FM/FDM等方式。 微波中继通信的主要发展方向是数字微波，同时要不断增 加系统容量，增加容量的途径是向多电平调制技术发展。目前
三、 通信的发展
赫兹对人类最伟大的贡献是用实 验证实了电磁波的存在。
1888年，成了近代科学史上的 一座里程碑。赫兹的发现具有划时代 的意义，它不仅证实了麦克斯韦发现 的真理，更重要的是开创了无线电电 子技术的新纪元。为了纪念他在电磁 波发现中的卓越贡献，后人将频率的 单位命名为赫兹。
赫兹 （1857-1894） 德国物理学家
2. 消息（message)
是指信源所产生的信息的物理表现。 例如：语音、文字、图形、图像等。 消息必须转换成电信号（简称信号），才能 在通信系统中传输。
一、信息、消息和信号的定义与区别
3. 信号(signal)
是指消息的物理载体，为了传送消息，而对 消息进行变换后在通信系统中传输的某种物理 量，如电信号、声信号或光信号等。 可分为模拟信号和数字信号。
三、 通信的发展
麦克斯韦在物理学中的最大 贡献是建立了统一的经典电磁 场理论和光的电磁理论，预言 了电磁波的存在。1873年，麦 克斯韦完成巨著《电磁学通 论》，这是一部可以同牛顿的 《自然哲学的数学原理》相媲 美的书，具有划时代的意义， 是牛顿以后科学史上的又一座 丰碑 。
麦克斯韦(James Clerk Maxwel 1831～ 1879)英国物理学家
信息已成为一种重要的社会资源， 信息的开发与利用已成为社会生产力发 展的重要标志。
信息
时代
现代通信系统起着信息传输和交换的
作用，可视为信息社会的生产线。
数字通信 是当今信息传输的 重要手段。
信息有哪些形式？
如何传递信息？
第1章 绪 论
1.1 通信的基本概念
1.2 通信系统的组成 1.3 通信系统分类与通信方式
1.4 信息及其度量
1.5 通信系统的主要性能指标
基本要求
了解通信的发展； 掌握消息、信息、信号的定义； 掌握数字通信的概念，理解数字 通信的优点； 掌握数字通信系统模型及其主要 性能指标；
重点、难点
信息的度量； 数字通信系统性能指标的理 解与计算；
1. 1 通信的基本概念 一、信息、消息和信号的定义与区别