87西电《通信原理》 第一章概要PPT课件
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精品课件-通信原理-第1章
第1章 通信原理概述 图1.2.4 测量系统模型
第1章 通信原理概述
这类系统主要由4个部分组成： 信号源、待测物体(中介 体)、信号检测(比较)部分和接收终端(显示)。此类系统中， 信号源发出的信号是已知的，一路作为标准信号，另一 路为经待测物体后变化的信号，根据两路信号的变化量来判断 待测物体的特征，即通过系统主要测量信号经过中介体后的变 化，来判断中介体的特征。
无线广播通信系统中的调制是将基带信号附加到合适的载 波信号上，以便在信道上进行传输。针对不同的系统有不同的 处理方式，比如上面介绍的无线广播通信系统中的调制，是由
第1章 通信原理概述
由于消息存在着许多不同的类型以及不同的传输方法， 因此产生了种类繁多的通信系统。
为了分析消息传输的实质，可以把各类通信系统共性及基 本组成概括为一个一般模型。不管何种通信系统，信息总是由 发送端通过信道传递到接收端的。因此，通信系统的一般模型 如图1.2.3
第1章 通信原理概述
有些信号没有确定的数学表示式，当给定一个时间值时， 信号的值并不确定，通常只知道它取某一数值的概率，这种信 号称为随机信号或不规则信号。严格地说，所有的信号都是随 机信号。因为对于接收者来说并不能确定地预知信号在某一瞬 间应取何值。研究随机信号时应该用统计的观点和方法。图 1.3.2(ｂ)所示为随机信号的波形举例，我们无法确定在某一
接收设备的作用则是完成发送设备的逆变换，它把接收的
第1章 通信原理概述
信宿是信息到达的目的地，信息通过接收的信号还原为原
噪声可以由消息的初始产生环境、构成变换器的电子设备、传 输信道以及各种接收设备等所有信号传输环节中的一个或几个 产生，为分析方便起见，在模型中把噪声集中由一个噪声源表
根据研究的对象或关心的问题的不同，还可以出现不同形 式的具体通信系统模型，比如雷达、声纳及地震法勘测等测量 系统，如图1.2.4
通信原理第1章全书课件
“烽火戏诸侯”的故事就是古代应用光通信的见证，
它证明光通信在中国的应用至少可以追溯到公元前800
年。
二、鸿雁传书
“鸿雁传书”的典故，出自《汉书·苏武传》中“苏武牧羊”的故 事。据载，汉武帝天汉元年（公元前100年），汉朝使臣中郎将苏武出 使匈奴被鞮侯单于扣留，他英勇不屈，单于便将他流放到北海（今贝 加尔湖）无人区牧羊。19年后，汉昭帝继位，汉匈和好，结为姻亲。 汉朝使节来匈，要求放苏武回去，但单于不肯，却又说不出口，便谎 称苏武已经死去。后来，汉昭帝又派使节到匈奴，和苏武一起出使匈 奴并被扣留的副使常惠，通过禁卒的帮助，在一天晚上秘密会见了汉 使，把苏武的情况告诉了汉使，并想出一计，让汉使对单于讲：“汉 朝天子在上林苑打猎时，射到一只大雁，足上系着一封写在帛上的信， 上面写着苏武没死，而是在一个大泽中。”汉使听后非常高兴，就按 照常惠的话来责备单于。单于听后大为惊奇，却又无法抵赖，只好把 苏武放回。
8. 控制系统设计和测试。
MATLAB/SystemView 通信原理实验与系统仿真 （第2版） 曹雪虹 杨洁 童莹 编著 清华大学出版社
四、考查方式
• 综合成绩按照平时成绩占60%、期末卷面成绩占40% 算；
• 平时成绩包括签到、课堂互动、章节测验、作业等环 节；
• 期末卷面成绩做为期末成绩，题型分别为判断题、选 择题、填空题、综合题。判断题、选择题和填空题主 要源于学习通发布的章节测验，综合题主要源于课上 讲解的例题和课下布置的作业题；
古代通信
一、烽火传军情
“烽火”是我国古代用以传递边疆军事情报的一种 通信方法，始于商周，延至明清，相习几千年之久，其 中尤以汉代的烽火组织规模为大。在边防军事要塞或交 通要冲的高处，每隔一定距离建筑一高台，俗称烽火台， 亦称烽燧、墩堠、烟墩等。高台上有驻军守候，发现敌 人入侵，白天燃烧柴草以“燔烟”报警，夜间燃烧薪柴 以“举烽”（火光）报警。一台燃起烽烟，邻台见之也 相继举火，逐台传递，须臾千里，以达到报告敌情、调 兵遣将、求得援兵、克敌制胜的目的。
通信原理第1章概论PPT课件
用途
常规双边带调幅
广播
抑制载波双边带调幅 立体声广播
线性调制
连
单边带调幅SSB
载波通信、无线电台、数传
续
波
残留边带调幅VSB
电视广播、 数传、 传真
调
制
频率调制FM
微波中继、卫星通信、广播
非线性调制
相位调制PM
中间调制方式
数字调制
幅度键控ASK 频率键控FSK
数据传输 数据传输
2020/11/7
6
续表（2）
第1章 概论
1.1
1.2 消息、信息与信号
1.3 数字通信
1.4 信道
1.5 信道中的噪声
1.6 信道容量
2020/11/7
1
学习目标
• 通信的发展历史、现状及趋势； • 常用通信术语； • 信号、信息与消息的区别； • 通信系统的组成和分类，通信方式； • 数字通信系统的主要特点； • 离散消息的信息量； • 码元速率，信息速率，频带利用率，误码率； • 信道的分类； • 典型的信道噪声；
I = loga [1/P(x)] = -logaP(x) 这就是信息量的定义。
当a = 2时，信息量的单位为“bit”； 当a = 10时，信息量的单位为“hartley”； 当a = e时，信息量的单位为“nat”；
例1:假设明天天晴的概率为1/2，则“明天会天晴”这则消息的信息量为： I = -log2 [1/2]＝1 bit
一、常用术语
通信: 消息： 信息：
电通信： 信号：
信息（或消息）的传输和交换。（研究的对象：
信源与信道）
信息的物理表现形式。如语言、文字、 数据或图
像等。
消息的内涵，即信息是消息中所包含的人们原来
通信原理第一章PPT课件
2010年12月17日 19
2.6 通信系统的性能 续） 通信系统的性能(续
数字系统 传输速率（传码率）：每秒钟传送码元的数目。 传输速率（传码率）：每秒钟传送码元的数目。 ）：每秒钟传送码元的数目 单位---波特 单位 波特(B) 波特 传输速率（传信率）：每秒钟传送的信息量。 传输速率（传信率）：每秒钟传送的信息量。 ）：每秒钟传送的信息量 单位---比特 秒 单位 比特/秒(bit/s) 比特 误比特率： 误比特率：Pe =
2010年12月17日
9
2.2.2 通信系统
1. 信源：连续信源->模拟信号 信源：连续信源 模拟信号 离散信源->符号序列， 离散信源 符号序列，数字信号 符号序列 2. 信号处理：预处理，数字化， 信号处理：预处理，数字化，转换
3. 发送与接收 4. 传输媒质：声波，电磁波，光波 传输媒质：声波，电磁波， 电缆，光缆， 电缆，光缆，无线电波等 5. 通信网络与信令
1.3 学好通信的经验
选修几门基础课程
信号与系统 随机过程 通信系统原理 通信电路原理 卫星通信 移动通信 信源编码 信道编码 应用信息论
自学
2010年12月17日
5
1.4 教学内容和重点
《现代通信原理》将以通信系统为背景，主要 现代通信原理》将以通信系统为背景， 讲述通信系统和通信技术的基本原理。内容包括： 讲述通信系统和通信技术的基本原理。内容包括： 通信系统基本概念、随机信号分析、信道、 通信系统基本概念、随机信号分析、信道、数字 信号的基带传输、频带传输、 信号的基带传输、频带传输、模拟信号的数字传 数字信号的最佳接收、 输、数字信号的最佳接收、差错控制编码及同步 原理等 原理等。 重点以数字通信为主，以上内容作为电信类学 重点以数字通信为主， 生必须掌握的知识， 生必须掌握的知识，以作为进一步深入该领域学 生的先修知识。 生的先修知识。
2.6 通信系统的性能 续） 通信系统的性能(续
数字系统 传输速率（传码率）：每秒钟传送码元的数目。 传输速率（传码率）：每秒钟传送码元的数目。 ）：每秒钟传送码元的数目 单位---波特 单位 波特(B) 波特 传输速率（传信率）：每秒钟传送的信息量。 传输速率（传信率）：每秒钟传送的信息量。 ）：每秒钟传送的信息量 单位---比特 秒 单位 比特/秒(bit/s) 比特 误比特率： 误比特率：Pe =
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2.2.2 通信系统
1. 信源：连续信源->模拟信号 信源：连续信源 模拟信号 离散信源->符号序列， 离散信源 符号序列，数字信号 符号序列 2. 信号处理：预处理，数字化， 信号处理：预处理，数字化，转换
3. 发送与接收 4. 传输媒质：声波，电磁波，光波 传输媒质：声波，电磁波， 电缆，光缆， 电缆，光缆，无线电波等 5. 通信网络与信令
1.3 学好通信的经验
选修几门基础课程
信号与系统 随机过程 通信系统原理 通信电路原理 卫星通信 移动通信 信源编码 信道编码 应用信息论
自学
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1.4 教学内容和重点
《现代通信原理》将以通信系统为背景，主要 现代通信原理》将以通信系统为背景， 讲述通信系统和通信技术的基本原理。内容包括： 讲述通信系统和通信技术的基本原理。内容包括： 通信系统基本概念、随机信号分析、信道、 通信系统基本概念、随机信号分析、信道、数字 信号的基带传输、频带传输、 信号的基带传输、频带传输、模拟信号的数字传 数字信号的最佳接收、 输、数字信号的最佳接收、差错控制编码及同步 原理等 原理等。 重点以数字通信为主，以上内容作为电信类学 重点以数字通信为主， 生必须掌握的知识， 生必须掌握的知识，以作为进一步深入该领域学 生的先修知识。 生的先修知识。
通信原理课件第一章.pptx
第1章 绪 论
第三代移动通信系统是向未来个人通信发展的一个重要阶 段，具有里程碑和划时代的意义，让我们关注其发展态势， 迎接它的到来。
目前，我国电话网的规模和技术层次均有质的变化，已初 步建成了以光缆为主，微波、卫星综合利用，固定电话、移动 通信、多媒体通信多网并存，覆盖全国城乡，通达世界各地， 大容量、 高速度、 安全可靠的电信网。
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。无线通信形式较多，常见的有微波通信、 短波通信、 移动通信、 卫星通信、 散射通信等。
第1章 绪 论
2. 按信道中传输的信号分类
凡信号的某一参量(如连续波的振幅、频率、 相位， 脉冲 波的振幅、宽度、位置等)可以取无限多个数值， 且直接与消 息相对应的，称为模拟信号。 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(即可以取无限多个 值)， 而不一定在时间上也连续这里指的某一参量是指我们关 心的并作为研究对象的那一参量，绝不是仅指时间参量。当然， 对于参量连续变化、时间上也连续变化的信号，毫无疑问是模 拟信号，如强弱连续变化的语言信号、亮度连续变化的电视图 像信号等都是模拟信号。
用途
音频、电话、数据终端、长距离导航、 时标
导航、信标、电力线通信
调幅广播、移动陆地通信、业余无线电
移动无线电话、短波广播、定点军用通 信、业余无线电 电视、调频广
播、空中管制、车辆通信、导航、集群 通信、无线寻呼
300MHz~3GHz
100 10cm
特高频
波导
电视、空间遥测、雷达导航、点对点通
UHF 分米波无线电
第1章 绪 论
1.2 通 信 的 概 念
1.2.1 通信的定义
通信原理ppt 第1章
1.2.2 模拟通信系统模型
连续消息→原始电信 号 电信号→连续消息
基带信号→已调信号
已调信号→基带信号
两对重要变换： “连续消息↔原始电信号”，相应器件是信源和信宿。 “基带信号↔已调信号”，相应器件是调制器和解调器。
1.2.3 数字通信系统模型
信源编码（source coding）：一是进行模/数（A/D）转换；二是去除 冗余信息，提高传输的有效性。解码（译码）是编码的逆过程。 信道编码：进行差错控制，提高传输的可靠性。（详见第8章） 数字调制与模拟调制的本质及原理相似，都是把基带信号加载到高频 载波上。解调是调制的逆过程。（详见第7章） 综上所述，在完成通信的过程中，将涉及以下主要通信技术： “编码、解码、调制、解调” 本书的重点就是介绍这些技术的原理、性能和应用。
1.3 通信系统的分类
通信系统可以从不同角度进行分类，常见分类如下。 用导线（如各种电缆） 以基带信号（未经 作为传输媒质。如有 信道中传输的 按信道信号特征分类 按传输媒质分类 按传输方式分类 按通信业务分类 线电视系统等。 调制的信号）作为 是模拟信号。 传输信号的系统。
模拟通信 数字通信 有线通信 无线通信 基带传输 带通传输
表1-1 模拟信号
信号类型与特征 数字信号 特征：信号的取值是离散的 例如：电报机、计算机输出的信号
特征：信号的取值是连续的 例如：电话机送出的语音信号，摄像机 输出的图像信号等
图1-2 模拟信号和数字信号示例
消息与电信号之间的转换，通常由传感器来实现。例如：
话筒（声音传感器）把声音转变成音频信号； 摄像机把图像转变成视频信号； 热敏电阻（温度传感器）把温度转变成电信号。
【课件】通信原理第一章ppt
1.2 通信系统的组成 1.2.1 通信系统的一般模型
我们把实现信息传输所需一切设备 和传输媒介所构成的总体称为通信系 统。以点对点通信为例，通信系统的 一般模型如图1-1所示。
图1-1通信系统的一般模型
图1-1中，发送设备的作用一方面是 把信息转换成原始电信号，该原始电 信号称为基带信号；另一方面将原始 电信号处理成适合在信道中传输的信 号。它所要完成的功能很多，例如调 制、放大、滤波和发射等，在数字通 信系统中发送设备又常常包含信源编 码和信道编码等。
1.2.3 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。数字通信系统可进一 步细分为数字频带传输通信系统和数字 基带传输通信系统。
图1-3中，变换器的作用是把信息转 换成数字基带信号。信源编码的主要 任务是提高数字信号传输的有效性。 信源编码器的输出就是信息码元,此外， 话音和图像压缩编码等都是在信源编 码器内完成。接收端信源译码则是信 源编码的逆过程
6、易于与现代技术相结合。
1.3 通信系统分类及通信方式
பைடு நூலகம்
通信中信息的传送是通过信号来进行 的，如：电压、电流信号等。信号是信 息的载荷者。在各种各样的通信方式中， 利用“电信号” 来承载信息的通信方 式称之为电通信，这种通信具有迅速、 准确、可靠等特点，而且几乎不受时间、 空间、地点、距离的限制，因而得到了 飞速发展和广泛应用。如今，在自然科 学中，“通信”与“电通信”几乎是同 义词。在本书中的通信均指电通信。
信道是指信号传输通道，按传输媒介 的不同，可分为有线信道和无线信道两 大类。
图中的噪声源，是信道中的所有噪声 以及分散在通信系统中其它各处噪声的 集合。
在接收端，接收设备的功能与发送设 备相反，即进行解调、译码等。它的任 务是从带有干扰的接收信号中恢复出相 应的原始电信号，并将原始电信号转换 成相应的信息，提供给受信者。
通信原理第一章.pptx
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
定义信息源的熵 H(X )
解：方法一
0出现 23次：I0
23 log2
1 38
33
bit
2出现
13次：I 2
13
log 2
1 14
26
bit
1出现
14次：I1
14
log 2
1 14
28
bit
3出现
7次：I 3
7
log 2
1 18
21
bit
总 I ' I0 I1 I2 I3 108 bit
5、网的结构：环型，星型，总线型，复合型，网型
6、网的组成: 以电话网为例
框图
问题
1、什么形式的电信号适合系统传输？ 2、何种性能的系统能完成信号的传输？
1.2 通信系统的组成
1.2.1 通信系统模型（总模型）
描述点对点的通信 框图
1.2.2 模拟通信与数字通信系统模型
1、模拟系统 框图 2、数字系统)
log 2
1 12
1
bit
定义：传送两个等概的二进制波形之一的信息量为 1 bit
2） 对M进制，等概率出现的离散消息
0，1，2 ,┅ , M-1 消息 p( x1 )=p (x2 )=┅ =1/M
1 I log2 1 M log2 M 从波形上看，M进制有M种波性，每一种波形等概率出现
通信原理课件第一章
采用架空明线来传递电信号，这 种方式易遭受 自然灾害而影响通信质量 5..
有线通信:是指传输媒质为导线、电缆、光缆、波导、纳米
材料等形式的通信，其特点是媒质能看得见，摸得着 (明线通信、电缆通信、光缆通信)
采用埋设在地下的电缆来传递电 信号，与架空明线比，电缆的优点是容纳线对的数量较 多，受气候影响和外界的损害较少，埋在地下时，保密 性较好；缺点是衰耗比明线大得 多，投资也比明线高
平洋均有大容量的越洋电缆
据1982年的统计，我国公用网长途线路总长为18万余公里，
其中90％为明线。
目前， 同轴电缆所占的比例已上升到三分之一左右。电缆通
信中主要采用模拟单边带调制和频分多路复用(SSB／FDM)方式
国际上同轴电缆每芯最高容量可达13 200路(或6路广播电
视)，我国沪—杭、京—汉—广同轴电缆干线可通1800路载波电
调制的目的：
1.便于信息的传输.
2.实现信道复用. 3.改善系统性能.
表 1-3 常用的调制方式
3.按信号特征分： 模拟通信系统和数字通信系统 4.按信号的复用方式来分： 频分复用：用频谱搬移的方法使不同的信号占据不同的频率范围. （传统通信-- 广播通信） 时分复用：用脉冲调制的方法使不同的信号占据不同的时间区间. （广泛应用—电话） 码分复用：用正交的脉冲序列分别携带不同的信号. (空间通信的扩频通信中）
1.2.3 数字通信相比于模拟通信具有以下优点： 1.抗干扰能力强，无噪声积累； 2.易于加密，且保密性强； 3.通过差错控制编码技术，提高通信的可靠性. 4.便于直接与计算机接口，形成智能网； 5.具有高度的灵活性与通用性； 6.通信设备体积小、重量轻、可靠性好，便于集成化，微型化。 说明：数字通信的许多优点都是比模拟通信占据更宽的频带为代价的.