通信原理 北邮 第一章 绪论..
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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。
第一章 绪论 通信原理课件
2020/11/11
1.3 通信系统和通信网的构成
• 通信网模型（图1.2）
– 转接设备（交换设备）：选择路由，将信息 从信源一站一站传递，直到到达信宿
– 信令、协议：为通信网中传送信息，必须符 合预先制定的规程，才能保证通信成功，这 样的规程叫信令（电话网）或协议（计算机 网）
2020/11/11
2020/11/11
1.2 通信发展简史和展望
• 远程和大容量化
– 有线：明线→同轴电缆→光纤 –无线：短波→微波→卫星
2020/11/11
1.2 通信发展简史和展望
• 网络和综合化
– PSTN：电路交换 – Internet：分组交换
2020/11/11
1.2 通信发展简史和展望
• 移动和个人化
• 一些概念
– 有效性：单位带宽内传送的信息量的多少。 模拟通信系统用单位带宽内能传送的电话或 电视路数表示；数字通信系统用频带利用率 （bit/Hz）表示
– 可靠性：接收信息的准确程度。模拟通信系 统用接收端的输出信噪比表示；数字通信系 统用误比特率表示
– 有效性和可靠性是相互矛盾的，可以互换。
2020/11/11
2020/11/11
1.2 通信发展简史和展望
• 通信的发展方向
– 数字化 – 远程与大容量化 – 网络与综合化 – 移动和个人化
2020/11/11
1.2 通信发展简史和展望
• 数字化
– 数字信息和模拟信息的区别：前者取值离散 ，后者取值离散
– 数字通信的主要优点
• 抗干扰能力强，且中继时无噪声积累 • 可使用现代数字信号处理技术进行处理 • 差错可以控制，传输质量好 • 易于加密 • 易于实现设备小型化
1.3 通信系统和通信网的构成
• 通信网模型（图1.2）
– 转接设备（交换设备）：选择路由，将信息 从信源一站一站传递，直到到达信宿
– 信令、协议：为通信网中传送信息，必须符 合预先制定的规程，才能保证通信成功，这 样的规程叫信令（电话网）或协议（计算机 网）
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1.2 通信发展简史和展望
• 远程和大容量化
– 有线：明线→同轴电缆→光纤 –无线：短波→微波→卫星
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1.2 通信发展简史和展望
• 网络和综合化
– PSTN：电路交换 – Internet：分组交换
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1.2 通信发展简史和展望
• 移动和个人化
• 一些概念
– 有效性：单位带宽内传送的信息量的多少。 模拟通信系统用单位带宽内能传送的电话或 电视路数表示；数字通信系统用频带利用率 （bit/Hz）表示
– 可靠性：接收信息的准确程度。模拟通信系 统用接收端的输出信噪比表示；数字通信系 统用误比特率表示
– 有效性和可靠性是相互矛盾的，可以互换。
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1.2 通信发展简史和展望
• 通信的发展方向
– 数字化 – 远程与大容量化 – 网络与综合化 – 移动和个人化
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1.2 通信发展简史和展望
• 数字化
– 数字信息和模拟信息的区别：前者取值离散 ，后者取值离散
– 数字通信的主要优点
• 抗干扰能力强，且中继时无噪声积累 • 可使用现代数字信号处理技术进行处理 • 差错可以控制，传输质量好 • 易于加密 • 易于实现设备小型化
通信原理课件第1章 绪论
2021/1/17
6
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
2021/1/17
7
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。
2021/1/17
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
13
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。
北京邮电大学 移动通信原理课件完整版
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BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center
• 就接入网而言，客观上看可分为有线接入与无 线接入，这里仅讨论无线接入，再细致一些无 线接入又可分为室内无线接入比如红外、蓝牙 等；小范围的无线局域网接入比如IEEE802.11 系列等；中等及大范围的蜂窝移动接入和覆盖 全球的卫星接入。 • 本书讨论内容仅限于陆地系统的蜂窝移动网， 它是实现宏伟的个人通信蓝图的第一步，仅这 一步目前已经历了第一代(1G)、第二代(2G)系 统，正在向第三代(3G)系统过渡。
第一章 绪 论
• §1.1 移动通信的主要特点
• 移动通信是通信领域中最具有活力，最具有发 展前途的一种通信方式。它是当今信息社会中 最具有个性化特征的通信手段。它的发展与普 及改变了社会也改变了人类的生活方式，它让 人们领悟到现代化与信息化的气息。 • 移动通信，顾名思义其最本质的特色是“移动” 二字，就是说这类通信不是传统静态的固定式 通信，而是动态的移动式通信。
2
BUPT Information Theory & Technology Education & Research Center
• 传统的固定式通信，又称为有线通信。它的最 大特点是静态的，信道是封闭的，且是人造 的，从而是优质的。它的最大缺点是缺乏动态 性，不适应现代人快节奏的生活需求，特别是 快速移动的需求。 • 无线通信针对上述静态的缺点，以开放式传播 来传递信息，它的代价是牺牲了全封闭式的优 质人造信道，换取了无需采用固体介质专用线 路的开放式传输的灵活性，但是信道的开放性 必然引起了信道的时变性和随机性，从而大大 降低了通信容量和质量。
通信原理第01章绪论 ppt课件
信道编码与译码目的：增强抗干扰能力 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：使收发两通端信的原理信第0号1章在绪论时间上保持步调一致
第1章 绪论
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
在电通信系统中，消息的传递是通过电信号来实 现的。
通信原理第01章绪论
第1章 绪论
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。
发送设备：产生适合于在信道中传输的信号。 信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理
串行/并行 转换器
优点：只需一条通信信道，节省线路铺设费用
缺点：速度慢，需要外加码组或字ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ同步措施
其他分类方式：
同步通信和异步通信
（异步：发送帧首尾有标志；同步：发送端和接收端时间同步）
专线通信和网通信
通信原理第01章绪论
第1章 绪论
1.4 信息及其度量
信息：是消息中包含的有效内容 如何度量离散消息中所含的信息量?
度量信息量的原则
能度量任何消息，并与消息的种类无关。 度量方法应该与消息的重要程度无关。 消息中所含信息量和消息内容的不确定性有关
【例】 “某客机坠毁”这条消息比“今天下雨”这 条消息包含有更多的信息。
上例表明： 消息所表达的事件越不可能发生，信息量就越大。
通信原理第01章绪论
第1章 绪论
第1章 绪论
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
在电通信系统中，消息的传递是通过电信号来实 现的。
通信原理第01章绪论
第1章 绪论
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。
发送设备：产生适合于在信道中传输的信号。 信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理
串行/并行 转换器
优点：只需一条通信信道，节省线路铺设费用
缺点：速度慢，需要外加码组或字ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ同步措施
其他分类方式：
同步通信和异步通信
（异步：发送帧首尾有标志；同步：发送端和接收端时间同步）
专线通信和网通信
通信原理第01章绪论
第1章 绪论
1.4 信息及其度量
信息：是消息中包含的有效内容 如何度量离散消息中所含的信息量?
度量信息量的原则
能度量任何消息，并与消息的种类无关。 度量方法应该与消息的重要程度无关。 消息中所含信息量和消息内容的不确定性有关
【例】 “某客机坠毁”这条消息比“今天下雨”这 条消息包含有更多的信息。
上例表明： 消息所表达的事件越不可能发生，信息量就越大。
通信原理第01章绪论
第1章 绪论
通信原理_第一章 信号绪论
§1.1信号的描述、分类和典型信号
7 单位阶跃信号 单位阶跃信号一般用符号u(t)表示，即
0t 0 u (t ) t 0
在跳跃点t＝0处，函数未定义，或在t＝0 处规定其函数值u(0)=1/2,其波形如图1-11
u(t)
1 t 0
图 1-11
(2) (0) 0 1 2 3 4 t
图 1-2
§1.1信号的描述、分类和典型信号
其给出函数值的离散时间间隔可以是均 匀的也可以是不均匀的。 一般情况都是采用均匀间隔的，这对自 变量t可简化为整数序号来表示，可写作为 x(n)，即仅当n为整数时x(n)才有意义。 离散时间信号也可认为是一组序列的组 合或集合，表示为{x(n)}
1 当t＝2 时，f ( ) Ee 4 0.78E 2
表明函数中参数τ是f(t)由最大值E降为 0.78E时所占据的时间宽度。 钟形信号在随机信号分析中占有十分重要 的地位。 通常这些信号表示为典型理论抽象化的数学 模型，即实际信号按某种条件理想化的结果。 所以可以用这些理想模型进行分析，如斜变、 阶跃、冲激和冲激偶信号，其中两种最重要的 阶跃信号和冲激信号是两种最重要的理想信号 模型。
T
如果矩形脉冲关于纵坐标对称可用符号 GT(t)表示，如图1-14
T T GT (t ) u (t ) u (t ) 2 2
§1.1信号的描述、分类和典型信号 容易看出，单位斜变函数的导数等于单位 阶跃函数，即
df (t ) u (t ) dx
具有延时t0的单位阶跃函数用u(t-t0)表示
0t t 0 u (t t0 ) 1t t
其波形如图1-12
§1.1信号的描述、分类和典型信号
通信原理教程-第一章概论
34
--第 一 章 概 论
1.一离散信源由0,1,2,3四个符号组成,它们出
现的概率分别为3/8,1/4,1/4,1/8,且每个符号
的出现都是独立的。试求某消息 2010201302130012032101003210100231020020 10312032100120210的信息量。
----
35
的“升级版”，去年10月被国际电信联盟 确定为国际4G标准之一。今年4月深圳在全 国率先实现TD－LTE规模技术试验业务开通。 中国移动承建的TD－LTE网络覆盖大运会开 闭幕场馆、大运中心、媒体运行中心、大 运村、CBD中央商务区、市民中心、高新科 技园等重点区域。专家表示，这是TD－LTE 在上海世博会、广州亚运会上进行精彩演 示之后，向世界充分展示先进性能和服务 能力的又一重要时间窗。
----
数字信号波形的失真和恢复 数字通信的主要不足:
占用带宽大,模拟电话4KHz,数字电话2064KHz,需要同步。
21
1.3 --第 一 章 概 论 ----
数字通信
英国、日本、美国、丹麦等国可以提供商
品的新型光纤，即光子晶体光纤。这种光纤的
传输带宽可以从850nm到1675nm，共有825nm宽 度。如果按100GHz间隔来分割825nm带宽，能 够波分出1031个小频带。若每个频带传输 40Gbt/s码速的信息时，光子晶体光纤可以同 时传输20620000×30=618600000个电话回路。
(2)可采用高保密性能的数字加密技术;
(3)可综合传输各种模拟和数字输入信号;
(4)易于设计、制造，体积小、重量轻;
(5)可作信源编码,压缩冗余度,提高信道利用率;
(6)信噪比随带宽按指数规律增长.
--第 一 章 概 论
1.一离散信源由0,1,2,3四个符号组成,它们出
现的概率分别为3/8,1/4,1/4,1/8,且每个符号
的出现都是独立的。试求某消息 2010201302130012032101003210100231020020 10312032100120210的信息量。
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的“升级版”，去年10月被国际电信联盟 确定为国际4G标准之一。今年4月深圳在全 国率先实现TD－LTE规模技术试验业务开通。 中国移动承建的TD－LTE网络覆盖大运会开 闭幕场馆、大运中心、媒体运行中心、大 运村、CBD中央商务区、市民中心、高新科 技园等重点区域。专家表示，这是TD－LTE 在上海世博会、广州亚运会上进行精彩演 示之后，向世界充分展示先进性能和服务 能力的又一重要时间窗。
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数字信号波形的失真和恢复 数字通信的主要不足:
占用带宽大,模拟电话4KHz,数字电话2064KHz,需要同步。
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1.3 --第 一 章 概 论 ----
数字通信
英国、日本、美国、丹麦等国可以提供商
品的新型光纤，即光子晶体光纤。这种光纤的
传输带宽可以从850nm到1675nm，共有825nm宽 度。如果按100GHz间隔来分割825nm带宽，能 够波分出1031个小频带。若每个频带传输 40Gbt/s码速的信息时，光子晶体光纤可以同 时传输20620000×30=618600000个电话回路。
(2)可采用高保密性能的数字加密技术;
(3)可综合传输各种模拟和数字输入信号;
(4)易于设计、制造，体积小、重量轻;
(5)可作信源编码,压缩冗余度,提高信道利用率;
(6)信噪比随带宽按指数规律增长.
通信原理(第二版) 第1章
信道就是发送设备和接收设备之间用于传输信号的传输媒 质。目前常用的信道有双绞线、电缆、光纤等有线信道，以及 短波电离层反射信道、超短波无线电中继信道、卫星中继信道 等无线信道。
信号在信道中传输时，不可避免地会混入噪声。此外，通 信系统的其它各部件也会产生噪声。图1.1.2中的噪声源模块是 信道中的噪声和通信系统其它部件所产生噪声的集中表示。这 样表示并不影响通信过程中主要问题的研究，而且可以给分析 问题带来许多方便。
第1章 绪 论
1.1 通信的概念及系统模型 1.2 通信系统的分类及通信方式 1.3 信息的度量及平均信息量 1.4 通信系统的主要性能指标 1.5 通信的发展过程 本章小结 习题
1.1 通信的概念及系统模型
1.1.1 通信的概念 从广义上讲，通信就是将消息从一个地方传递到另一个
地方。实现通信的方式很多，古代的烽火台、鸣金击鼓，现 在的信函、电报、电话、传真、电视等，均属于通信的范畴。 邮政通信和电通信的主要区别在于邮政通信传递的是实物信 息，而电通信传递的是电信号。随着现代科学技术的发展， 人们对传送消息的要求越来越高，在各种各样的通信方式中， 电通信的使用越来越广泛。这是因为，电通信能使消息在几 乎任意的通信距离上实现迅速而可靠的传送。通信原理课程 研究的就是电通信。
实现消息传递所需的一切设备、传输媒质和通信协议 的总和称为通信系统。从现代通信系统的构成来看，一个 通信系统的技术设备可能非常多，拥有成千上万的用户终 端，而且在系统内部的不同环节，其传输媒质和信号传输 方式也可能有所不同。图1.1.1所示的是公共电话系统和移 动电话系统结构简图。其中，移动用户与基站之间是无线 传输方式； 基站与移动电话交换局之间，以及移动电话交 换局与移动电话交换局之间的传输媒质可能是光纤或电缆； 长途交换网之间的传输信道可以是光纤信道、卫星信道和 微波接力信道。
信号在信道中传输时，不可避免地会混入噪声。此外，通 信系统的其它各部件也会产生噪声。图1.1.2中的噪声源模块是 信道中的噪声和通信系统其它部件所产生噪声的集中表示。这 样表示并不影响通信过程中主要问题的研究，而且可以给分析 问题带来许多方便。
第1章 绪 论
1.1 通信的概念及系统模型 1.2 通信系统的分类及通信方式 1.3 信息的度量及平均信息量 1.4 通信系统的主要性能指标 1.5 通信的发展过程 本章小结 习题
1.1 通信的概念及系统模型
1.1.1 通信的概念 从广义上讲，通信就是将消息从一个地方传递到另一个
地方。实现通信的方式很多，古代的烽火台、鸣金击鼓，现 在的信函、电报、电话、传真、电视等，均属于通信的范畴。 邮政通信和电通信的主要区别在于邮政通信传递的是实物信 息，而电通信传递的是电信号。随着现代科学技术的发展， 人们对传送消息的要求越来越高，在各种各样的通信方式中， 电通信的使用越来越广泛。这是因为，电通信能使消息在几 乎任意的通信距离上实现迅速而可靠的传送。通信原理课程 研究的就是电通信。
实现消息传递所需的一切设备、传输媒质和通信协议 的总和称为通信系统。从现代通信系统的构成来看，一个 通信系统的技术设备可能非常多，拥有成千上万的用户终 端，而且在系统内部的不同环节，其传输媒质和信号传输 方式也可能有所不同。图1.1.1所示的是公共电话系统和移 动电话系统结构简图。其中，移动用户与基站之间是无线 传输方式； 基站与移动电话交换局之间，以及移动电话交 换局与移动电话交换局之间的传输媒质可能是光纤或电缆； 长途交换网之间的传输信道可以是光纤信道、卫星信道和 微波接力信道。
通信原理第1章 绪论
在接收端：检测该波形的代价又如何？
2021/7/2
15/81
电子系统——通过电信号来实现信息的传递 术语：“通信”与“电信”。
（communication） （telecommunication）
摩尔斯电报系统——最古老的电信系统，传送文字消息。诞生于 1837年，以不同长度的声音表示字符——电码信号。
2021/7/2
13/81
噪声源:
发信者
发送器
信道 噪声源
接收器
收信者
要强调的是在通信中， 信息是接收方所未知的，消息越感出乎意料，信息量
就越大。 通信系统中还存在噪声，噪声也是无法预知的，噪声
限制了通信的能力。
2021/7/2
14/81
信号波形(信息承载波形)设计取决于如下几个因素：
• 信号波形的带宽。 • 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？
2021/7/2
6/81
第1章 绪论
2021/7/2
7/81
本章讲授通信的基本概念、术语和入门知识。使学 生对通信的研究方向、应用环境、基本模型及系统有一 个初步的了解。
主要学习内容有： 掌握：基本术语、模拟与数字消息、信息概念及其 度量、信道模型与噪声问题。 理解：数字与模拟通信系统特点、框图及基本指标、 无线电波传播，山农公式与信道容量。 了解：典型通信系统、常见消息、常用信道、频带
2021/7/2
8/81
1.1 通信的基本概念 1.2 历史回顾 1.3 信源与常见的消息 1.4 信道 1.5 频带与电波传播 1.6 数字与模拟通信系统 1.7 通信网络
2021/7/2
9/81
1.1 通信的基本概念
2021/7/2
15/81
电子系统——通过电信号来实现信息的传递 术语：“通信”与“电信”。
（communication） （telecommunication）
摩尔斯电报系统——最古老的电信系统，传送文字消息。诞生于 1837年，以不同长度的声音表示字符——电码信号。
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噪声源:
发信者
发送器
信道 噪声源
接收器
收信者
要强调的是在通信中， 信息是接收方所未知的，消息越感出乎意料，信息量
就越大。 通信系统中还存在噪声，噪声也是无法预知的，噪声
限制了通信的能力。
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信号波形(信息承载波形)设计取决于如下几个因素：
• 信号波形的带宽。 • 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？
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第1章 绪论
2021/7/2
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本章讲授通信的基本概念、术语和入门知识。使学 生对通信的研究方向、应用环境、基本模型及系统有一 个初步的了解。
主要学习内容有： 掌握：基本术语、模拟与数字消息、信息概念及其 度量、信道模型与噪声问题。 理解：数字与模拟通信系统特点、框图及基本指标、 无线电波传播，山农公式与信道容量。 了解：典型通信系统、常见消息、常用信道、频带
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1.1 通信的基本概念 1.2 历史回顾 1.3 信源与常见的消息 1.4 信道 1.5 频带与电波传播 1.6 数字与模拟通信系统 1.7 通信网络
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1.1 通信的基本概念
SimpleMind 北邮通信原理 思维导图 第一章 绪论
80年 代 发 展 成 数 字 无 绳 电 话 90年 代 初 ， 西 欧 各 国 相 继 开 通 采 用 时 分 多 址 （ TDMA） 的 GSM系 统
美 国 开 发 了 码 分 多 址 （ CDMA） 的 IS-95系 统
最近，发展宽带多媒体的第三代蜂窝移动通信系统
个人通信：任何人，在任何时间，任何地点， 可与任何对象（人或计算机），互通任何信息
分组交换
90年 代 移 动 通 信 GSM系 统 的 引 入
时分多址
PCM调 制
1. 易 于 加 密 2. 无 噪 声 积 累
促进数据通信的发展
计算机通视
软件无线电
在 射 频 进 行 模 数 （ A/D） 转 换 ， 把调制解调和锁相等模拟运算全部数字化
1948年
勃拉登等发明了晶体管
集成电路
与通信技术相结合，使通信设备日益计算机化， 而计算机借助通信日益网络化
超大规模集成电路
使刚出现的数字计算机得到迅猛的发展
1. 数 字 化
1937年 ， 里 夫 提 出 用 脉 码 调 制 对 语 音 信 号 编 码
1971年 ， 阿 帕 网 开 始 投 入 使 用
1948年勃拉登等发明了晶体管集成电路超大规模集成电路使刚出现的数字计算机得到迅猛的发展与通信技术相结合使通信设备日益计算机化而计算机借助通信日益网络化器件和技术影响电信技术和电信产业4个发展方向数字化1937年里夫提出用脉码调制对语音信号编码pcm调制无噪声积累1971年阿帕网开始投入使用分组交换促进数据通信的发展计算机通信从局域网向广域网以至因特网发展90年代移动通信gsm系统的引入时分多址数字广播与数字电视软件无线电在射频进行模数ad转换把调制解调和锁相等模拟运算全部数字化使设备超小型化并具有多种功能远程和大容量化1
美 国 开 发 了 码 分 多 址 （ CDMA） 的 IS-95系 统
最近，发展宽带多媒体的第三代蜂窝移动通信系统
个人通信：任何人，在任何时间，任何地点， 可与任何对象（人或计算机），互通任何信息
分组交换
90年 代 移 动 通 信 GSM系 统 的 引 入
时分多址
PCM调 制
1. 易 于 加 密 2. 无 噪 声 积 累
促进数据通信的发展
计算机通视
软件无线电
在 射 频 进 行 模 数 （ A/D） 转 换 ， 把调制解调和锁相等模拟运算全部数字化
1948年
勃拉登等发明了晶体管
集成电路
与通信技术相结合，使通信设备日益计算机化， 而计算机借助通信日益网络化
超大规模集成电路
使刚出现的数字计算机得到迅猛的发展
1. 数 字 化
1937年 ， 里 夫 提 出 用 脉 码 调 制 对 语 音 信 号 编 码
1971年 ， 阿 帕 网 开 始 投 入 使 用
1948年勃拉登等发明了晶体管集成电路超大规模集成电路使刚出现的数字计算机得到迅猛的发展与通信技术相结合使通信设备日益计算机化而计算机借助通信日益网络化器件和技术影响电信技术和电信产业4个发展方向数字化1937年里夫提出用脉码调制对语音信号编码pcm调制无噪声积累1971年阿帕网开始投入使用分组交换促进数据通信的发展计算机通信从局域网向广域网以至因特网发展90年代移动通信gsm系统的引入时分多址数字广播与数字电视软件无线电在射频进行模数ad转换把调制解调和锁相等模拟运算全部数字化使设备超小型化并具有多种功能远程和大容量化1
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通信系统的另一种模型
信息 源
发送 设备
信道 噪声源
接收 设备
受信 者
发送端
接收端
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通信网的构成
通信网模型
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通信网的构成
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评分标准与考试内容
• 1. 平时20%+期中40%+期末40% • 2. 补考：总评不及格者参加下学期开学的 补考。补考卷面成绩为最终成绩。 • 3. 缓考：参加下学期开学的补考，补考成 绩作为所缓的考试成绩，然后按1计算。
通信系统
– 终端设备(编码、译码) – 传输设备(信道)
交换设备 －电路交换，如公众电话网
优点：实时、QoS高，缺点：信道利用率低 －分组交换，如Internet网 优点：信道利用率高，缺点：实时和QoS不易保证
(QoS：Quality of Service)
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通信原理
北京邮电大学信息工程学院 牛凯 niukai@ 2018年10月
第一章 绪论
• • • • 1.1 引言 1.2 通信发展简史和展望 1.3 通信系统和通信网的构成 1.4 讲述内容
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1.4 讲述内容
• 通信系统的基本问题
第二章 确定信号分析 第三章 随机信号分析 第四章 模拟 调制系统 第五章 数字信号 的基带传输 第六章 数字信号 的频带传输
信 息 源
加 密 器
编 码 器
调 制 器
发 射 机
信 道 噪声源
接 收 机
解 调 器
译 码 器
解 密 器
受 信 者
第七章 信源和 信源编码?
通信——空间上传递信息 存储——时间上传递信息
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1.2 通信发展简史和展望
1837年 莫尔斯发明有线电报
1864年
1875年 1887年 1918年 1936年
马科斯韦尔提出电磁场理论
贝尔发明电话 赫兹证明电磁波存在 调幅无线电广播、超外差接收机 调频无线电广播开播
脉冲编码调制进入实用阶段
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1960－1970年
彩色电视问世；阿波罗宇宙飞船登月； 出现高速数字电子计算机
1970－1980年
大规模集成电路、商用卫星通信、 程控数字交换机、光纤通信系统、
微处理机等迅速发展
1971年 1980年～ 1990年～ 投入使用阿巴网（APPANET） 超大规模集成电路、综合业务数字网 因特网飞速发展；移动通信
1937年
1938年
发明脉冲编码调制原理
电视广播开播
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1948年 1950年
发明晶体管；香农提出了信息论 时分多路通信应用于电话
1957年
1958年 1960年 1961年 1962年
发射第一颗人造卫星
发射第一颗通信卫星 发明激光 发明集成电路 发射第一颗同步通信卫星；
通信网的构成
信令和协议
– 通信协议—通信标准：
通信系统（网）中，各部分必须遵守的相关规定 的文本形式 如：TCP/IP协议、GSM系统协议等
– （通信）信令
通信系统（网）中，各部分对相关协议的具体实现 如：随路信令、公路信令（No.7信令)等
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通信发展的特点
– 数字—模拟—数字 – 限制—无限制
个人通信(5W)
– 任何人在任何时间、任何地点，与任何对象互 通任何信息
– 5W：Whoever、Whenever 、 Wherever、 Whomever、 Whatever
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评分标准与考试内容
• 4. 考试覆盖范围：期末不针对期中之前 的内容出题（但不表示期末试题可以让 学生在不懂期中以前知识的条件下，能 期末考满分）；下学期开学的考试内容 覆盖本学期期中+期末的内容且不降低难 度； • 本规则是教务处批准的。教务处既有文 件中凡与本规则有冲突的地方，以本规 则为准。
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通信系统的仙农模型
信源 编码 信道 译码 信宿
信源: 信息的发送者 信宿: 信息的接收者 编码: 泛指把信源输出变换成适合信道传送的
信号所需的设备
译码: 编码的反变换所需要的设备 信道: 传送信息的通道
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1.1 引言
农业社会(物质资源) 工业社会(能量资源) 信息社会(信息资源) 没有物质什麽都不存在，没有能量什麽都 不发生，没有信息什麽都没意义
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北京邮电大学信息与通信工程学院信息的重要特点
– 信息可以无限次复制 – 信息的共享和重复使用，不受时间和空间的 限制 – 电信技术——可以克服空间的限制 – 计算机技术——可以克服时间的限制
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1.3 通信系统和通信网的构成
通信系统
– 指点对点通信所需的全部设施
通信网
– 由许多通信系统组成的多点之间能互相通信的 全部设施
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