第一章 通信的基本概念
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第一章 通信的基本概念PPT课件
• 1938年美国贝尔实验室为美国军方制成了世 界上第一部“移动电话”手机
• 1942年，对讲机应用于二战
微波通信
• 1931年，英国多佛尔和法国加来之间在 建立世界上第一条超短波接力线路
• 20世纪50年代出现微波接力通信
光纤通信
• 1966年，英籍华裔学者高锟和霍克哈姆发表了关于传输介 质新概念的论文，指出了利用光纤进行信息传输的可能性 和技术途径，奠定了现代光纤通信的基础。
学习总结
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
– 数字系统：每秒所传输的位数来计量(bit/s)
• ADSL上网的速率: 上行：0.54Mbit/s 下载： 8Mbit/s
• 以太网上网的速率: 10Mbit/s 、100Mbit/s 到桌面
• 宽带：2Mbit/s 作为划分点
1.4.2 模拟通信系统
模拟通信利用模拟信号来传递消息。模拟通信系统框 图如图1-2所示:
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End 演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
（1）信息与信号
• 信息←→冗余
– 消息中不定的部分
• 信号
– 信息的物理载体： 电、光信号
• 模拟信号与数字信 号
《通信技术基础》课件——任务1 通信的一般概念
— 25 —
第一章 通信技术概论
1.1 通信技术的一般概念
数字信号： 如：电传机（键盘字符→ 数字信号）、计算机等各种数字终端
— 26 —
数字信号：特征量取值离散的信号（幅度、频率和相位）
第一章 通信技术概论
1.1 通信技术的一般概念
— 27 —
模拟信号与数宇信号是可以相互转换的。模拟信号可以通过 A/D转换变为 数字信号,而数宇信号通过 D/A 转换又可以变为模拟信号，在通信中常见的 A/D转换方式有脉冲编码调制、增量调制以及在此基础上改进的各种方式。
第一章 通信技术概论
1.1 通信技术的一般概念
— 30 —
通信系统
通信是将信号从一个地方向另一个地方传输的过程。用于完成信号的传递与处理的系统 称为通信系统(Communication System)。现代通信要实现多个用户之间的相互连接，这种 由多用户通信系统互连的通信体系称之为通信网络(Communication Network)。通信网络 以转接交换设备为核心，由通信链路将多个用户终端连接起来，在管理机构（包含各种通信 与网络协议）的控制下实现网上各个用户之间的相互通信。
第一章 通信技术概论
1.1 通信技术的一般概念
信道
— 29 —
广义信道，可以分为调制信道和编码信道两类。 调制信道是指信号从调制器的输出端传输到解调器的输入端经过的部分；编码信道是指 数字信号由编码器输出端传输到译码器输入端经过的部分。 本书中我们讨论的信道主要指有线信道和无线电波信道这两类狭义信道。
第一章 通信技术概论
1.1 通信技术的一般概念
通信系统的一般模型
通信系统将是信源指产通生信的中所需要的一切技术设备和传输媒介构成的总体。
通信原理 1-1_概述
西安工业大学
计算机学院信控系
计算机 通信
第一章 绪论
1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 通信术语 1、消息（message） 、消息（ ） 是通信系统中传输的具体对象。消息的形式是多样的， 是通信系统中传输的具体对象。消息的形式是多样的， 传输的具体对象 它包括符号，文字，语音，数据，图像，视频等。 它包括符号，文字，语音，数据，图像，视频等。 同一种信息的内容可用不同形式的消息来表达。 同一种信息的内容可用不同形式的消息来表达。例如 天气预报可用文字消息，也可用话音消息来表达。 天气预报可用文字消息，也可用话音消息来表达。 2、信息（information） 、信息（ ） 消息所包含的内容。 是消息所包含的内容。例如每天的天气预报是一 种消息，预报中告知某日某时的天气情况如何， 种消息，预报中告知某日某时的天气情况如何，就 是该消息所包含的“信息” 即消息的含义。 是该消息所包含的“信息”，即消息的含义。
西安工业大学 计算机学院信控系
计算机 通信
第一章 绪论
通信系统举例： 通信系统举例：智能大楼
• 智能大楼的定义有两种
– 通过对建筑物的结构、系统、服务和管理四个基本要素以 结构、系统、服务和管理 结构 及它们之间内在关联的最优组合，提供一个投资合理并且 高效、舒适、便利的环境。 • 这种定义从用户观点 从用户观点出发，突出了智能大楼在管理和信 从用户观点 息传输以及服务方面的特点。 – 在大楼建设中建立一个独立的局域网，通过结构化布线系 统组成一个集成环境，连接用户的各种设备，让大楼的管 理机构能够随时监测，并能自动采取相应的措施。 • 这种定义突出智能大楼“智能”的根本 智能大楼“ 智能大楼 智能”的根本所在——信息传 输系统
第一章 绪论
数字通信基础知识
1. 数字频带传输通信系统 数字频带传输通信系统 说明: 说明 加密器为了实现保密通信对基带信号的扰乱 加密器为了实现保密通信对基带信号的扰乱 编码器信道的噪声对数字信号的传输造成的差错 编码器信道的噪声对数字信号的传输造成的差错 通过编码器/ 通过编码器/解码器来控制 该环节因为其位置往往不是固定未画出 该环节因为其位置往往不是固定未画出, 同步 该环节因为其位置往往不是固定未画出,但 在该系统中是不可缺少的. 在该系统中是不可缺少的.
1 接 收 设 备 发 送 设 备 接 收 设 备 …
(a)
(b)
1.1.3 通信方式
3. 按通信网络形式分
(a) 两点间直通方式 (b) 分支方式 (c) 交换方式
终端A (a) 终端B 终端 A 终端 B 终端 C 终端 A 终端 B (b) 图1-3 终端 C … 终端 N (c) 终端 N 交换设备
1.3 通信技术发展概况
年到20世纪80 （2）近代通信阶段。从1948年到20世纪80年代光纤通信 ）近代通信阶段。 1948年到20世纪80年代光纤通信 系统等投入使用共30多年，主要是通信统计理论、 30多年 系统等投入使用共30多年，主要是通信统计理论、数字 传输理论及技术、 彩色电视、 卫星通信等方面的发展, 传输理论及技术 、 彩色电视 、 卫星通信等方面的发展 , 此阶段模拟通信用于普通产品，数字通信用于高端产品。 此阶段模拟通信用于普通产品，数字通信用于高端产品。 世纪80年代商用通信卫星、 （3）现代通信阶段。20世纪80年代商用通信卫星、程控 ）现代通信阶段。20世纪80年代商用通信卫星 数字交换机、光纤通信系统等陆续投入使用至今共20 20多 数字交换机、光纤通信系统等陆续投入使用至今共20多 主要是卫星通信、 光纤通信、 移动通信、 年 , 主要是卫星通信 、 光纤通信 、 移动通信 、 多媒体通 信等方面的发展，数字通信进入寻常百姓家庭。 信等方面的发展，数字通信进入寻常百姓家庭。 3. 通信技术发展史上的重大事件 通信技术发展史上的重大事件 现把从1838年到20世纪80 1838年到20世纪80年代通信发展上的重大事 现把从1838年到20世纪80年代通信发展上的重大事 件列于表1 从中可清楚地看到通信的发展过程。 件列于表1-2，从中可清楚地看到通信的发展过程。 1Biblioteka 3.2 通信技术的现状和发展趋势
1 接 收 设 备 发 送 设 备 接 收 设 备 …
(a)
(b)
1.1.3 通信方式
3. 按通信网络形式分
(a) 两点间直通方式 (b) 分支方式 (c) 交换方式
终端A (a) 终端B 终端 A 终端 B 终端 C 终端 A 终端 B (b) 图1-3 终端 C … 终端 N (c) 终端 N 交换设备
1.3 通信技术发展概况
年到20世纪80 （2）近代通信阶段。从1948年到20世纪80年代光纤通信 ）近代通信阶段。 1948年到20世纪80年代光纤通信 系统等投入使用共30多年，主要是通信统计理论、 30多年 系统等投入使用共30多年，主要是通信统计理论、数字 传输理论及技术、 彩色电视、 卫星通信等方面的发展, 传输理论及技术 、 彩色电视 、 卫星通信等方面的发展 , 此阶段模拟通信用于普通产品，数字通信用于高端产品。 此阶段模拟通信用于普通产品，数字通信用于高端产品。 世纪80年代商用通信卫星、 （3）现代通信阶段。20世纪80年代商用通信卫星、程控 ）现代通信阶段。20世纪80年代商用通信卫星 数字交换机、光纤通信系统等陆续投入使用至今共20 20多 数字交换机、光纤通信系统等陆续投入使用至今共20多 主要是卫星通信、 光纤通信、 移动通信、 年 , 主要是卫星通信 、 光纤通信 、 移动通信 、 多媒体通 信等方面的发展，数字通信进入寻常百姓家庭。 信等方面的发展，数字通信进入寻常百姓家庭。 3. 通信技术发展史上的重大事件 通信技术发展史上的重大事件 现把从1838年到20世纪80 1838年到20世纪80年代通信发展上的重大事 现把从1838年到20世纪80年代通信发展上的重大事 件列于表1 从中可清楚地看到通信的发展过程。 件列于表1-2，从中可清楚地看到通信的发展过程。 1Biblioteka 3.2 通信技术的现状和发展趋势
通信基础培训-第1章__通信与通信系统的基本概念
1.1 通信的概念
•
谈到通信，我们每个人都不陌生。古代的烽火报警，就是
把敌人入侵的消息通过烽火传达给远方的人们(类似的例子还有抗
日战争时期的“消息树”)；舰船上的灯语和旗语通过灯的闪烁和旗
子的挥动与另一舰船或港口进行无声的对话；
• 传统的信函以文字形式把游子的思乡之情浓 缩于尺素之中，再利用邮政媒体送达家人；在 各种建设工地上，工人们经常使用对讲机相互 联络，协调工作；在电影电视中经常看到军人 或警察利用无线电台进行作战指挥；还有电报、 电传、电话、寻呼、移动电话、有线广播、无 线广播、有线电视、无线电视等当代最为普及 的通信手段都是现实生活中我们所熟悉的通信 实例。
第1章 通信与通信系统的基本概念
• 1.1 通信的概念 • 1.2 通信系统 • 1.3 通信方式 • 1.4 信道和传输介质 • 1.5 信号与噪声 • 1.6 信号频谱与信道通频带
• 1.7 信息的度量与香农公式 • 1.8 多路复用的基本概念 • 1.9 常用的通信手段 • 1.10 通信系统的性能评价 • 1.11 通信技术发展史
发
传
接
信
送
输
收
信
源
设
介
设
宿
备
质
备
干 扰
图1―1 模拟通信系统的一般模型
•
比如电话通信系统就包括：送话器、电
线、交换机、载波机、受话器等要素。广播通
信系统包括麦克风、放大器、发送设备、无线
电波、收音机等。两个通信系统实例示意图如
图1―2所示。
导线 载波机
载波机
(a) 有 线 长 途 电 话 系 统 示 意 图
声被不断地放大，形成噪声积累直到通信终端。
通信系统导论1
按通信网络所覆盖的地域范围可以分为 按通信网络所使用的传输信道可以分为
1.2 通信的发展历程
1.2.1 通信技术的发展历程
通信技术的发展历程
通信网络的发展历程
1.3 通信的发展趋势
1.3.1 通信技术的发展趋势
宽带化 广泛化 多样化 综合化 应用中心化
1.3.2 通信行业中的标准与法规
图1-8 数字通信系统模型
3．通信系统的分类
按消息分
按调制方式分
传输媒质（信道）分
按复用方式分
按消息传送的方向和时间分
按数字信号的排列顺序分 按连接形式分
1.1.3 通信网络
1通信网络的组成
接入设备
交换设备 传输设备
2通信网络的分类
按照信源的内容可以分为
（1）通信行业中的政策法规
（2）通信行业中的技术标准
通信导论
魏更宇 孙岩 张冬梅 编著
北京邮电大学出版社
第一章 通信系统概述
1.1通信的基本概念
1.2通信的发展历程 1.3 通信的发展趋势 1.4 本书概述
1.1通信的基本概念 1.1.1 通信
1．通信的定义
通信是传递信息的手段，即将信息从发 送器传送到接收器
相关ห้องสมุดไป่ตู้念
① 信息
② 消息 ③ 信号
通信的目的
通信的目的是为了完成信息的传输和交
换。
2．消息、信息与信号
（1）消息、信息与信息量 （2）信号的时域分析
（3）信号的频域分析
1.1.2通信系统
1、通信系统的模型
2模拟通信系统与数字通信系统
1.2 通信的发展历程
1.2.1 通信技术的发展历程
通信技术的发展历程
通信网络的发展历程
1.3 通信的发展趋势
1.3.1 通信技术的发展趋势
宽带化 广泛化 多样化 综合化 应用中心化
1.3.2 通信行业中的标准与法规
图1-8 数字通信系统模型
3．通信系统的分类
按消息分
按调制方式分
传输媒质（信道）分
按复用方式分
按消息传送的方向和时间分
按数字信号的排列顺序分 按连接形式分
1.1.3 通信网络
1通信网络的组成
接入设备
交换设备 传输设备
2通信网络的分类
按照信源的内容可以分为
（1）通信行业中的政策法规
（2）通信行业中的技术标准
通信导论
魏更宇 孙岩 张冬梅 编著
北京邮电大学出版社
第一章 通信系统概述
1.1通信的基本概念
1.2通信的发展历程 1.3 通信的发展趋势 1.4 本书概述
1.1通信的基本概念 1.1.1 通信
1．通信的定义
通信是传递信息的手段，即将信息从发 送器传送到接收器
相关ห้องสมุดไป่ตู้念
① 信息
② 消息 ③ 信号
通信的目的
通信的目的是为了完成信息的传输和交
换。
2．消息、信息与信号
（1）消息、信息与信息量 （2）信号的时域分析
（3）信号的频域分析
1.1.2通信系统
1、通信系统的模型
2模拟通信系统与数字通信系统
通信系统概述
第一章通信系统概述1.1 通信系统模型一、通信的定义1.信息：对收信者来说未知的、待传送、交换、存储或提取的内容﹙包括语音、图象、文字等﹚人与人之间要互通情报，交换消息，这就需要消息的传递。
古代的烽火台、金鼓、旌旗，现代的书信、电报、电话、传真、电子信箱、可视图文等，都是人们用来传递信息的方式。
2.信号：与消息一一对应的电量。
它是消息的物质载体，即消息是寄托在电信号的某一参量上。
3．通信就是由一地向另一地传递消息。
二、电通信1．定义利用“电”来传递信息，是一种最有效的传输方式，这种通信方式称为电通信。
2．特点电通信方式能使消息几乎在任意的通信距离上实现既迅速、有效，而又准确、可靠的传递。
电通信一般指电信，即指利用有线电、无线电、光和其它电磁系统，对于消息、情报、指令、文字、图象、声音或任何性质的消息进行传输。
（1）模拟信号与数字信号：按信号随时间分布的特性信号可分为模拟和数字信号。
模拟信号：信号的取值是连续的。
数字信号：信号的取值是离散的。
（2）基带信号与频带信号：按信号随频率分布的特性信号可分为基带和频带信号。
基带信号：发信源发出的信号。
频带信号：通过调制将基带信号变换为频带信号。
基带传输：在信道中直接传输的信号 (如直流电报、实线电话和有线广播等)。
频带传输:通过调制将基带信号变换为更适合在信道中传输的形式。
（FM、AM、MODEM）三、通信系统的模型1.通信系统的一般模型(1)通信系统：通信系统是指完成信息传输过程的全部设备和传输媒介。
(2)通信系统的基本模型●发信源：是消息的产生来源，其作用是将消息变换成原始电信号。
变换：将非电物理量转换为掂量。
信源可分为模拟信源和离散信源。
模拟信源(如电话机、电视摄像机)输出幅度连续的信号；离散信源(如电传机、计算机)输出离散的数字信号。
●发送设备：作用是将信源产生的消息信号转换为适合于在信道中传输的信号。
它要完成调制、放大、滤波、发射等。
在数字通信系统中还要包括编码和加密。
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＝∞
《通信原理》第六版课件(全)
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
媒质。分为有线信道和无线信道两大类。 2021/8/18 噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。
第1章 绪论
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。
受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如 扬声器等。
x3,…,
1
xM
所包含的信息量分别为
log2 P(x1) ， log2 P(x2 ) ， ， log2 P(xM )
于是，每个符号所含平均信息量为
H (x) P(x1)[ log2 P(x1)] P(x2 )[ log2 P(x2 )] P(xM )[ log2 P(xM )]
M
P(xi )lo g2 P(xi ) (比特 / 符号） i 1
2021/8/18
第1章 绪论
若用熵的概念来计算：
H
3 8
log
2
3 8
1 4
log 2
1 4
1 4
log 2
1 4
1 8
log
2
1 8
1.906 （比特 / 符号）
则该消息的信息量
I 57 1.906 108.64 (b)
以上两种结果略有差别的原因在于，它们平均处 理方法不同。前一种按算数平均的方法，结果可能存 在误差。这种误差将随着消息序列中符号数的增加而 减小。
(1.4 6)
2021/8/由18 于H(x)同热力学中的熵形式相似，故称它为信息源的熵
第1章 绪论
【例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
媒质。分为有线信道和无线信道两大类。 2021/8/18 噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。
第1章 绪论
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。
受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如 扬声器等。
x3,…,
1
xM
所包含的信息量分别为
log2 P(x1) ， log2 P(x2 ) ， ， log2 P(xM )
于是，每个符号所含平均信息量为
H (x) P(x1)[ log2 P(x1)] P(x2 )[ log2 P(x2 )] P(xM )[ log2 P(xM )]
M
P(xi )lo g2 P(xi ) (比特 / 符号） i 1
2021/8/18
第1章 绪论
若用熵的概念来计算：
H
3 8
log
2
3 8
1 4
log 2
1 4
1 4
log 2
1 4
1 8
log
2
1 8
1.906 （比特 / 符号）
则该消息的信息量
I 57 1.906 108.64 (b)
以上两种结果略有差别的原因在于，它们平均处 理方法不同。前一种按算数平均的方法，结果可能存 在误差。这种误差将随着消息序列中符号数的增加而 减小。
(1.4 6)
2021/8/由18 于H(x)同热力学中的熵形式相似，故称它为信息源的熵
第1章 绪论
【例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
通信原理第一章
• 2．模拟信号与数字信号 • 模拟信号：电信号的参量连续取值
– 基带信号(一般指未调制过的信号)瞬时值状态数无限，如正弦信号、 语音信号、图像信号等。 – 已调信号(载波一般为正弦信号)的参数A.F.P状态数无限。
正弦:
AM:
FM:
PM:
• 数字信号：电信号的参量离散取值
– 基带信号的瞬时值状态数有限。 如计算机.电报机等输出的信号。 – 已调信号的参数A.F.P状态数有限。 • *注: 也可称ASK 、FSK 、PSK等数字已调信号为连续信号,因为 他们的瞬时值在某一范围内连续取值。
Æð
Ö¹ Ò»¸ ö×Ö· û Ò»¸ ö×Ö· û
Ö¹
(a)
Òì½´ ² «Êä
SYN×Ö · û
SYN×Ö · û
SOH×Ö · û
ÐÅÏ ¢×Ö· û
EOT×Ö · û
ʱÖÓÐź Å
(b)
Í ½´ ¬² «Êä
单工数据传输：两站之间只能沿指定方向传输数据，反向传联 络信号
正向数据信道
Dn2
对信号进行时域分割（TDM），也可进行频域分割（FDM）。
若无帧同步码，则无法对各路信号进行正确分接。
...
mn(t)
• 2、 需要研究的问题
– – – – – – – 数字基带信号的特性（A/D变换）； 数字调制与解调原理； 已调信号的特性； 数字通信系统的抗干扰性能； 信道编码、译码（差错控制）； 加密； 同步。
最小频移键控MSK等 脉幅调制PAM 数字微波、空间通信 中间调制方式、遥测 中间调制方式 遥测、光纤传输 市话中继线、卫星、空间通信 军用、民用数字电话 电视电话、图象编码 语音、图象压缩编码
复习-Ch1 通信网络概述
1.2 通信基本概念
1．模拟信号
模拟信号是指幅值连续、时间上也是连续的信号。其 特点是幅度连续 （连续的含义是在某一取值范围内可以取 无限多个数值）。
2. 数字信号
数字信号是指幅值和时间两个方面都离散的信号。其 特点是幅值离散（离散的含义是在某一取值范围内可以取 有限多个数值）。如常见的脉冲信号。
1.2 通信基本概念
在具体介绍PCM 30/32路系统前先了解几个基本概念： 1.时隙： 很小的时间片断，在PCM 30/32路系统中每个时隙 长度为3.9微秒，每个时隙中可以传输8个bit。 2. 帧： 由若干个时隙所组成的结构，在PCM 30/32路系统 中每个帧的时间长度是125微秒，每帧中有32个时隙。 3. 抽样频率： 在PCM中每秒抽样次数。在PCM 30/32路系统中抽 样频率为8000次/S，每次抽样间隔为125微秒。
1.2 通信基本概念
1.2 通信基本概念
七. 通信模型
具体通信系统中涉及大量具体设备，但所有通信系统可 以抽象为一个通信模型，其涵盖了所有通信系统的特征。
噪声源
信源
变换器
信道
反变换器
信宿
1.2 通信基本概念
八. 通信网络结构
1. 通信网的组成 通信网是由若干用户终端A，B，C，…，并通过传输 系统链接起来。用户终端之间通过一个或多个节点链接， 在节点处提供交换、处理网络管理等功能。
三. 多路复用技术
多路复用技术是通信系统常用的技术，通常在有线通 信中使用。 1. 概念 为了提高信道利用率，使多路信号沿同一信道传输而 互不干扰，称多路复用。 最常用的多路复用技术是 频分多路复用和时分多路复用 另外还有统计时分多路复用和波分多路复用技术。
1.2 通信基本概念
通信原理复习资料
通信原理复习资料 一、基本概念 第一章1、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 2、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 3、数字通信的特点 优点：（1）抗干扰能力强，且噪声不积累 （2）传输差错可控（3）便于处理、变换、存储（4）便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 （5）易于集成，使通信设备微型化，重量轻 （6）易于加密处理，且保密性好 缺点：（1）需要较大的传输带宽 （2）对同步要求高 4、通信系统的分类（1）按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统 （2）按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统 （3）调制传输系统又分为多种调制，详见书中表1-1 （4）按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统 （5）按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统 （6）按工作波段分类：长波通信、中波通信、短波通信（7）按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用 5、通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性有效性：指传输一定信息量时所占用的信道资源（频带宽度和时间间隔），或者说是传输的“速度”问题。
模拟通信系统模型数字通信系统模型可靠性：指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量”问题。
（1）模拟通信系统：有效性：可用有效传输频带来度量。
可靠性：可用接收端最终输出信噪比来度量。
（2）数字通信系统：有效性：用传输速率和频带利用率来衡量。
可靠性：常用误码率和误信率表示。
码元传输速率R B：定义为单位时间（每秒）传送码元的数目，单位为波特（Baud）信息传输速率R b：定义为单位时间内传递的平均信息量或比特数，单位为比特/秒6、通信的目的：传递消息中所包含的信息7、通信方式可分为：单工、半双工和全双工通信8、信息量是对信息发生的概率（不确定性）的度量。
一个二进制码元含1b的信息量；一个M进制码元含有log2M比特的信息量。
通信技术与系统-第一章 通信系统概述
调制
信道
解调
信宿
模拟通信系统
2
按信号特征分类
信源
信源 编码
加密
信道 编码
调制
信道
信宿
信源 译码
解密
信道 解码解调来自数字通信系统按信号特征分类
数字通信系统多了信源编码(解码)和信 道编码(解码)功能模块；
信源编码完成的是将模拟信息(模拟信号) 转换成数字信号的功能(信源解码功能相 反)；信道编码是将信源编码输出的数字 信号变成适合于信道传输的码型(信道解 码功能相反)，以提高传输的有效性和可 靠性。
编码信道与调制信道有明显的不同。调制信道 对信号的影响是通过乘性干扰及加性干扰使已 调制信号发生模拟性的变化；而编码信道对信 号的影响则是一种数字序列的变换，即把一种 数字序列变成另一种数字序列(产生误码)。
传输介质
传输介质(通信介质)指的是可以传播(传 输)电信号(光信号)的物质。
从通信系统的角度上看，就是连接通信双方 收、发信设备并负责信号传输的物质(物理 实体)。
按通信方式分类
按通信终端之间的连接方式可划分为两点间 直通方式和交换方式。直通方式是通信双方 直接用专线连接；而交换式的通信双方必须 经过一个称为交换机的设备才能连接起来， 如电话系统。
按数字信号传输的顺序，在数据通信中(主 要指计算机通信)，通信方式又有串行通信 与并行通信之分。
按同步方式的不同，还可以分为同步通信和 异步通信。
有线介质——同轴电缆示意图
外部绝缘体
内部导体
内部绝缘体 铝制编织导体(屏蔽) (a) 一段同轴电缆
(b) 一段与连接器相连的同轴电缆
有线介质——同轴电缆示意图
基站用射频同轴电缆 (50Ω同轴电缆)
通信原理大纲word版
第一章 基本概念一、通信系统的基本结构 1．通信系统的产生与发展 2．信号的调制➢ 载波信号：在介质中能有效传输的模拟频率。
（通常是较高频率） ➢ 例如：时变电压载波信号。
➢ 模拟信号和数字信号：用模拟信号在载波上调制，可获得AM 、FM 、PM 的调制方式；用数字信号在载波上调制，可获得ASK 、FSK 、PSK 、QAM 等调制方式。
➢ 信号调制的目的：选择适合传输介质的频率；提高频率分配的安全性和有效性。
3．电磁波谱➢ CCIR （Consaltative Committee International Radio ）的频带定义 4．带宽和Shannon 公式➢ 信号带宽：有多种频率合成的通信信号中的最高频率与最低频率之差称为该信号的带宽。
➢ 信道带宽：传输通道允许通过的最高频率和最低频率之差称为该信道的带宽。
➢ Nyquist 公式：在信道无噪声的情况下，数据率的限制仅来源于传输带宽。
对二进制信号而言，BHz 的带宽可以承载2B(bit/s)的数据率。
➢ Shannon 公式：C=Blog 2(1+SNR db )C ：信道的信息容量(bit/s)，是理论的信息极限。
B ：信道带宽(Hz) SNR db ：信道的信噪功率比10lg()db SNR pP信号功率S 分贝噪声功率NSNR db 每增加10个分贝，S P /N P 即为原来的10倍。
Shannon 指出，在信道的信息容量不变的情况下，信道带宽和信噪比可对换。
二、信号分析 1．正弦信号➢ 单频电压或电流波形表达式（正弦周期波） ➢ 时域：正弦波在示波器上的图示。
➢ 频域：正弦波在频谱仪上的图示。
2．非正弦周期波（复杂周期波）➢ 非正弦周期波的傅里叶级数展开：任何周期函数都可以写成包含一系列三角函数的数学表达式：01212()cos cos 2...cos sin sin 2...sin n n f t A A A A n B B B n αααβββ=++++++++其中=即：任何后期波形是由一个平均分量和一系列谐波相关的正弦和余弦波组成。
通信原理知识点
判断
数字调制系统中，同一种调制方式采用不同 解调形式时，误码率是不同的。
判断
FSK属于非线性调制。
作图
设发送的数字信息为110010001110，码元速率为 1000Bd，2ASK、2PSK及2DPSK载波频率为 1000Hz，2FSK载波频率为1000Hz（对应“1”码） 和2000Hz（对应“0”码），试分别画出2ASK、 2FSK、2PSK及2DPSK信号的时域波形. 解：
、作图
• • • • • • 单极性归零及不归零码 双极性归零及不归零码 曼彻斯特码及差分曼彻斯特码 CMI AMI HDB3码的变换与反变换和波形
三、计算
• 传输速率与信道带宽的计算
第六章 数字调制系统
一、概念 • 什么是调制？调制的作用有哪些？调制器 有哪些常见方式？ • 二进制ASK、 FSK、PSK有效性和可靠性比 较 • 多进制与二进制数字调制的有效性和可靠 性比较 • MPSK与MQAM的区别 • 常用的几种调制技术特点及应用（QAM、 MSK、OFDM、扩频）
二、计算
• 信息量的计算 I=Log2[1/P(x)] • 传信率与传码率的计算 • 传信率与传码率的互换 Rb=RBlog2M • 频带利用率计算 η=系统速率/信道提供的带宽 • 误码率的计算 Pe=传错的码元数/传输的总码元数
三、框图
• 通信系统的基本模型 • 数字通信系统的组成框图
第三章 信源编码
1 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 0
注意，如不作特别说明， 默认为： 2PSK信号与载波同相表示 “1”，反相表示“0”。 2DPSK信号与前一码元相 位相反表示“1”，与前一 码元相位相反表示“0”。
载波
2ASK
移动通信的基本概念 第一章.ppt
1.1 移动通信的定义
▪ （1）互调干扰 所谓互调干扰是指两个或多个信号作用
在通信设备的“非线性器件”上，产生同 有用信号频率相近的组合频率，从而对通 信系统构成干扰的现象。产生互调干扰的 原因是由于在接收机中使用“非线性器件” 引起的。如接收机的混频，当输入回路的 选择性不好时，就会使不少干扰信号随着 有用信号一起进入混频级，最终形成对有 用信号的干扰。
1.1 移动通信的定义
▪ 慢衰落是由于电波传播路径上遇到建筑物、树林 等障碍物阻挡，在阻挡物的后面形成的电波阴影 区。阴影区的信号电场强度较弱，当移动台在穿 过阴影区时，就会造成接收信号电场强度中值的 缓慢变化，发生阴影效应。阴影效应引起的衰落 一般服从正态分布，这种衰落有时又称为正态 （高斯）衰落。陆地移动信道的主要特征是多径 传播。传播过程中同样会遇到很多建筑物、树木 以及起伏的地形，引起能量的吸收和穿透以及电 波的反射、散射及绕射等，这样，使移动信道充 满了反射波的传播环境。
1.1 移动通信的定义
▪ 3．移动台工作时经常受到各种干扰 移动台所受到的噪声影响主要来自于城市噪声、
各种车辆发动机点火噪声、微波炉干扰噪声等； 对于自然界中如风、雨、雪等自然噪声，由于频 率较低，可忽略其影响。
移动通信网是多频道、多电台同时工作的通信 系统。当移动台工作时，往往受到来自其他电台 的干扰，主要的干扰有互调干扰、邻道干扰及同 频干扰等。因此，无论在系统设计中，还是在组 网时，都必须对各种干扰问题予以充分的考虑。
▪ 6．通信系统复杂 由于移动台在通信区域内随时运动，需
要随机选用无线信道进行频率和功率控制， 以及选用地址登记、越区切换及漫游存取 等跟踪技术，这就使其信令种类比固定网 要复杂得多。此外，在入网和计费方式上 也有特殊的要求，所以移动通信系统是比 较复杂的。
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
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(b)以Hub为中心的结构
这种结构便于集中控制,因为端用户之间的通信必须经过中心 站。由于这一特点,也带来了易于维护和安全等优点。端用户设 备因为故障而停机时也不会影响其它端用户间的通信但这种结构 非常不利的一点是,中心系统必须具有极高的可靠性,因为中心系 统一旦损坏，整个系统便趋于瘫痪。对此中心系统通常采用双机
由电话时代走向信息时代 业务的结构变化
–数据超过话音 –移动超过固定
数据超过话音 信息需求
移动超过固定 个性化需求
（2）通信网的发展方向
简单通信系统—通信网 模拟通信—数字通信 以电信网为主体—数据网和IP网 电子通信—光通信 单媒体通信—综合业务和多媒体通信
（3）信息产业的发展趋势
普及化 多媒体化 多样化 个性化 全球化 网络走向融合
声音：击鼓、鸣锣、礼炮、土电话 动物、器械：鸽子、风筝、狗 人力：著名马拉松比赛源于一位为传递马拉松捷报的信使 长跑42.195公里后牺牲。 烽火台、狼烟 驿邮、通信塔
亡不 敌 果 笑 。相 军 然 ， 信真哈点烽 了的哈燃火 ，入大了戏 结侵笑烽诸 果，。火侯 周周周台指 幽幽幽，西 王王王戏周 被点很弄时 敌燃高了周 军烽兴诸幽 所火，侯王 杀，可。， ，诸是褒为 西侯后姒褒 周们来看姒 灭都，了一 ,
网络走向融合
在技术上走向趋同 在业务范围上互相渗透、互相交叉 在网络上互连互通形成无缝覆盖 在经营上互相竞争、互相合作 包括三网融合，固定网与移动网的融合（FMC） 朝着向人类提供多样化、多媒体化、个性化服 务的同一目标逐渐交汇在一起
业务需求发展
学校与教育
Network
个人与家庭
其它 政府与管理 企业与办公
1.4.1 通信系统组成
信源 发送设备 发送端 信道 噪声源 接收设备 接收端 信宿
信源：产生信息的人或机器 发送设备：将信源产生的信息变换成利于信道传输的信号 信道：传输载体，包括电缆，光缆，无线电波等 接收设备：将接收的信号转换为信宿可以识别的信息形式 信宿：接收信息的人或机器 噪声：客观存在的干扰
海因里希· 鲁道夫· 赫兹
电报通信时代
1837年美国人莫尔斯成功研制了电报机 1844年开通了华盛顿-巴尔的摩电报线路
电话通信时代
1876年A.G.贝尔发明了电话机：电话通信时 代
无线通信时代
1895年，意大利马可尼和俄国波波夫同时发 明无线电波 1899.3.28，马可尼成功地发了第一封无线电 报（英国至法国）
环型结构在LAN中使用较多。这种结构中的传输媒体从一个端用
户到另一个端用户,直到将所有端用户连成环型,如图所示。这种结构 消除了端用户通信时对中心系统的依赖性。
环行结构的特点是,每个端用户都与两个相临的端用户相连,因
而存在着点到点链路,但总是以单向方式操作。于是,便有上游
端用户和下游端用户之称。例如上图中,用户N是用户N+1的上 游端用户,N+1是N的下游端用户。如果N+1端需将数据发送到
马可尼
电报传输线
广播
1920.10.27，美国匹兹堡KDKA电台成立
广播发射机
KDKA电台发射机
1938年美国贝尔实验室为美国军方制成了世 界上第一部“移动电话”手机 1942年，对讲机应用于二战
微波通信
1931年，英国多佛尔和法国加来之间在 建立世界上第一条超短波接力线路 20世纪50年代出现微波接力通信
N端，则几乎要绕环一周才能到达N端。
环上传输的任何报文都必须穿过所有端点,因此,如果环的 某一点断开,环上所有端间的通信便会终止。为克服这种网络
拓扑结构的脆弱,每个端点除与一个环相连外，还连接到备用
环上,当主环故障时,自动转到备用环上。
4 总线型网
总线结构是使用同一媒体或电缆连接所有端用户的一种方式,也
热备份,以提高系统的可靠性。
这种网络拓扑结构的一种扩充便是星型树,如下图所示。每 个Hub与端用户的连接仍为星型，Hub的级连而形成树。然而，
Hub级连的个数是有限制的,并随厂商的不同而有变化。另外，
以Hub构成的网络结构，虽然呈星型布局，但它使用的访问媒体 的机制却仍是共享媒体的总线方式。
3 环型网
1.5.2 通信网组网结构
– 网状型网
–
– – – –
星型网
复合型网 环型网 总线型网 树型网
1 网状型网
如果一个网络只连接几台设备,最简单的方法是将 它们都直接相连在一起，这种连接称为点对点连接。 用这种方式形成的网络称为全互连网络(网状型网)， 如图1所示。图中有6个设备，在全互连 情况下，需 要15条传输线路。如果要连的设备有n个，所需线路 将达到n(n-1)/2条！显而易见，这 种方式只有在涉及 地理范围不大，设备数很少的条件下才有使用的可 能。即使属于这种环境,，在LAN技术中也不使用。 这里所以给出这种拓扑结构，是因为当需要通过互 连设备(如路由器) 互连多个LAN时,将有可能遇到这 种广域网(WAN)的互连技术。
人力：马拉松
“马拉松”是古希腊的一个地名，位于雅典城东北。公元 前490年，波斯远征军入侵希腊，在马拉松这个地方布 阵的消息传到雅典后，雅典就派出一名叫菲迪皮茨的 信使前往斯巴达求援。这位信使用35小时跑完了150公 里的路程。但是斯巴达人却说10天之后才能出兵。信 使把消息带回马拉松，失去救援的雅典人背水一战， 结果以少胜多打败了波斯人。这位信使带着胜利的喜 讯又从马拉松跑到雅典城的中央广场（距离为42．195 公里），向雅典人民高喊：“我们胜利了！庆祝吧！” 随即倒地身亡。为了纪念这位信使，人们把“马拉松” 作为一项固定的比赛项目，一直延续至今。
– 数字系统：每秒所传输的位数来计量(bit/s)
• ADSL上网的速率: 上行：0.54Mbit/s 下载： 8Mbit/s • 以太网上网的速率: 10Mbit/s 、100Mbit/s 到桌 面
宽带：2Mbit/s 作为划分点
1.4.2 模拟通信系统
模拟通信利用模拟信号来传递消息。模拟通信系统框 图如图1-2所示:
第一章 通信的基本概念
第一章 绪论
本章内容
– – – – – 通信的基本概念和特点 通信技术的发展简况 通信的构成要素、特点 模拟通信和数字通信 通信网
1.1 通信的基本概念
通俗的讲通信就是人们在日常生活中相互之间 传递信息的过程。 通信是信息在人—人，人—机器，机器—机器 之间进行的传递与交换(信息是消息中包含的 有意义的内容)。 通信是信息或其表示方式(表示媒体)的时/空 转移。 – communication，信息交流 – Telecommunication，电信号的处理和传输
1.1.1 什么是通信
信号的传递与交换 媒体的分类
– 感觉媒体：声音、文 本 – 表示媒体：编码 – 表现媒体：显示器 – 存储媒体信息与信号
信息←→冗余
– 消息中不定的部分
模拟信号
信号
– 信息的物理载体： 电、光信号
模拟信号与数字信 号
数字信号
（2）信息量
2 星型网
星型结构是最古老的一种连接方式，大家每天都 使用的电话都属于这种结构，如下图所示。其中,图(a)
为电话网的星型结构,图(b)为目前使用最普遍的以太网
(Ethernet)星型结构,处于中心位置的网络设备称为集 线器,英文名为Hub。 (a)电话网的星型结构
图(a)电话网的星型结 构
图(b) 以Hub为中心 的结构
发展趋势
三网融合：电信网、计算机、广电网 下一代网络 移动网 PSTN网
互联网 NGN 广电网
下一代移动网 3G B3G 下一代互联网 （NGI） IPv6
下一代接入网（无 线、固定宽带接入） 传输网 交换网（软交换）
1.4 通信的构成要素
通信系统
– 对原始信号进行转换、处理和传输 – 通信需要的一切技术设备和传输媒质的总体 – 信道、链路、路由(控制机制)
电信业务：综合信息服务
手机及移动通信的发展史
模拟手机时代、GSM时代、2.5G时代和3G时代
手机
GSM
无天线
翻盖
双频
通信的发展
现代通信特点：
1、范围广阔 2、内容丰富 3、轻松、灵活 4、时效高
1.2.3 通信的发展趋势
现有电信网的特点 通信网的发展方向 信息产业的发展
（1）现有电信网的特点
（2）通信系统的性能
有效性：在给定信道内能传输信息的量
– 资源的利用率(频率，时间和功率)
可靠性：指接收信息的准确程度
– 模拟系统：信噪比(dB，分贝) – 数字系统：误比特率
（3）什么是带宽？
在通信领域里，带宽的意思就是指信息 传输能力。
– 模拟系统：用赫兹(Hz)来表示
• 模拟设备的带宽就是模拟介质传输所使用的最高 频率和最低频率之差。
有碰撞检测的载波侦听多址访问,英文缩写成
CSMA/CD。
CSMA/CD这种结构具有费用低、数据端用 户入网灵活、站点或某个端用户失效不影响 其它站点或端用户通信的优点。缺点是一次 仅能一个端用户发送数据，其它端用户必须 等待到获得发送权。媒体访问获取机制较复 杂。尽管有上述一些缺点，但由于布线要求 简单，扩充容易，端用户失效、增删不影响 全网工作，所以是网络技术中使用最普遍的 一种。
收端定时 同步
图1-3 数字通信系统模型
数字通信系统的优缺点
数字通信系统的优点 抗干扰能力强 容易实现高质量的远距离通信 便于实现综合业务数字网 便于加密 适于集成化、智能化
数字通信系统的缺点
占用频带宽 系统和设备比较复杂
1.5 现代通信网的构成要素
1.5.1 现代通信网的分层结构
1.5 现代通信网的构成要素
就是说，连接端用户的物理媒体由所有设备共享，如下图所示。