山东大学通信原理 PPT 第三章 模拟信号的发送和接收
通信原理(第二版)第3章模拟信号的调制传输
第3章 模拟信号的调制传输 图3.1.4 常规双边带调制信号的频谱
第3章 模拟信号的调制传输
从图可以看出，常规双边带调制信号的带宽为调制信号 带宽的两倍，即
BAM=2B (3-1-5)
式中，B为调制信号的带宽。如对频率为300~3400 Hz的 语音信号进行调幅，则已调波的带宽约为2×3400＝6800 Hz。 为避免各电台之间互相干扰，对不同频段、不同用途的电台 允许其占用的带宽都有严格的规定。我国规定调幅广播电台 的带宽为9 kHz，即调制信号的最高频率限制在4.5 kHz。
第3章 模拟信号的调制传输 图3.0.1 调制的一般模型
第3章 模拟信号的调制传输
按照不同的划分依据，调制有多种分类方法，下面仅列
1. 根据调制信号的不同，可将调制分为模拟调制和数字调 制两类。所谓模拟调制是指调制信号为模拟信号的调制；
2. 用于携带信息的高频载波既可以是正弦波，也可以是脉 冲序列。 以正弦信号作为载波的调制叫做连续载波调制； 以脉冲 序列作为载波的调制叫做脉冲载波调制。脉冲载波调制中，
因此，加大发射功率，提高接收机的灵敏度应该可以解 决这个问题。但是完工之后，接收机的工作情况完全不像人 们预想的那样，接收到的是和发送信号完全不相关的波形， 这个问题当时对人们来说，确实是一个谜。
第3章 模拟信号的调制传输
10年之后，也就是1856年，凯尔文(Kelven)用微分方程 解决了这个问题，他阐明了这实际上是一个频率特性的问题。 频率较低的成分可以通过信道，而频率较高的成分则被衰减 掉了。从此人们开始认识到，信道具有一定的频率特性，并 不是信号中所有的频率成分都能通过信道进行传输。这时人 们也将注意力转移到了怎样才能有效地在信道中传输信号而 不会出现频率失真。同时也提出如何才能节约信道的问题，
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。
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。
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数字通信系统模拟通信系统●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）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：1．2 通信系统的分类及通信方式 1．2．1 通信系统分类● 按消息的物理特征分类电报通信系统 电话通信系统 数据通信系统图像通信系统 ● 按调制方式分类基带传输线性调制载波调制 非线性调制 频带传输 数字调制脉冲模拟调制脉冲调制消息 消息消息消息脉冲数字调制●按信号特征分类模拟通信系统数字通信系统●按传输媒介分类有线无线1．2．2 通信方式分类●点对点通信，按传送方向与时间关系：单工通信：消息只能单方向传输半双工通信：通信双方都能收发消息，但不能同时进行收发全双工通信：通信双方可同时进行收发●数字通信中，按数据信号码元排列方式：串行传输：数字信号码元序列按时间顺序一个接一个的在信道中传输，适合远距离传输。
通信原理ppt课件
未来，5G技术将进一步演进，支持更 多频段、更高速度和更低延迟，同时 将促进更多创新业务的发展。
物联网技术在通信领域的应用与前景
物联网技术在通信领域的应用
物联网技术在智能家居、智能交通、智能医疗等领域的应用不断深化，为人们的 生活带来便利。
物联网技术的未来前景
未来，随着技术的不断进步，物联网将进一步扩展应用范围，与人工智能、云计 算等技术结合，形成更加智能化的解决方案。
PART 02
模拟通信
REPORTING
模拟通信的基本概念
模拟通信定义
模拟通信是以时间连续的模拟信 号表示信息，如语音、视频等。
模拟通信原理
模拟通信通过将信息转化为电流、 电压、电磁波等物理量，在传输过 程中进行调制和解调，最终还原为 原始信号。
模拟通信系统组成
模拟通信系统包括信源、调制器、 信道、解调器、信宿等部分。
通信的基本要素
通信的基本要素包括信息 源、发送设备、传输介质 、接收设备和目的地。
通信系统的组成
发送设备
发送设备是将信息转换为电信 号或光信号的设备，如调制器 、放大器等。
接收设备
接收设备是将电信号或光信号 转换为信息的设备，如解调器 、放大器等。
信息源
信息源是指产生信息的源头， 可以是各种传感器、计算机、 麦克风等。
模拟信号的调制与解调
调制定义
调制是将原始信号转化为适合传 输的信号的过程，常见的调制方
式包括调幅、调频和调相。
解调定义
解调是将接收到的调制信号还原 为原始信号的过程，与调制相反
。ห้องสมุดไป่ตู้
调制与解调的应用
调制与解调在无线通信、有线通 信、卫星通信等领域都有广泛应
通信原理课件：模拟信号的数字传输
数字信号传输过程中的误差
讨论数字信号传输过程中的量化误差、信道误差和解调误差，并探索如何降 低这些误差。
数字信号传输过程的相关参数
介绍采样率、量化位数和信噪比等与数字信号传输相关的重要参数，并解释它们的意义和影响。
数字信号传输的应用
探索数字音频的传输、视信号的数字传输以及数字通信系统在各个领域的应 用。
结论与总结
总结数字传输技术的优势与不足，并展望未来数字传输技术的发展趋势。
通信原理课件：模拟信号 的数字传输
模拟信号的数字传输是通信原理中的重要概念。通过将模拟信号转换为数字 信号，我们可以实现更高的传输效率和更低的传输误差。
模拟信号的数字传输概述
模拟信号与数字信号的差异以及模拟信号的数字传输的必要性。探讨模拟信 号的数字PCM）、Δ-调制（Delta）和组合型编码（DPCM）等常用的模拟信号数字化方法。
《通信原理说课》课件
05
通信协议与标准
通信协议概述
通信协议定义
通信协议是通信系统中的规则集 合，用于规范不同设备间的信息
传输和交换。
通信协议的作用
确保信息传输的可靠性和高效性 ，实现不同设备间的互操作性。
通信协议的组成
包括语法、语义和时序三个部分 。
常见通信协议标准
TCP/IP协议族
用于互联网通信的标准协议族，包括TCP、 UDP等。
理论与实践结合
课程注重理论与实践相结 合，通过实验和课程设计 等环节，提高学生实际操 作和解决问题的能力。
课程目标
知识目标
学生应掌握通信系统的基 本概念、原理、性能指标 及关键技术。
能力目标
培养学生分析、设计、优 化通信系统的能力，以及 实验操作和团队协作能力 。
素质目标
培养学生的创新意识、严 谨的科学态度和良好的职 业道德。
实验安排
每个实验2-3课时，共10个课时，分两周完成。
实验目的
通过实验，使学生掌握通信原理的基本概念和原 理，提高实际操作和解决问题的能力。
实践项目与要求
实践项目
设计并实现一个简单的通信系统，如无线传输系统或卫星通信系 统。
实践要求
学生需自行设计系统方案，完成硬件搭建和软件编程，并进行测试 和优化。
通信系统模型
发送端
负责将信息转换为可传输的信号 。
信道
传输信号的媒介，可以是无线电波 、光纤、电缆等。
接收端
负责将传输的信号还原为原始信息 。
03
信号处理基础
信号的时域与频域表示
总结词
信号的时域与频域表示是通信原理中的重要概念，它们分别描述了信号在不同 时间与频率上的特性。
山东大学通信原理课件(张遥老师)1-1
4、数字调制系统 、
信 息 源 信 源 编 码 器 信 道 编 码 器 数 字 调 制 器 信 道 数 字 解 调 器 信 道 译 码 器 信 源 译 码 器 受 信 者
噪声源
数字调频广播、卫星通信。 数字调频广播、卫星通信。 数据的加密与压缩。 数据的加密与压缩。
三、通信系统分类
1、模拟通信与数字通信 是否将信息转换为离散的数据符号 、模拟通信与数字通信(是否将信息转换为离散的数据符号 是否将信息转换为离散的数据符号?) 数字通信的主要特点： 数字通信的主要特点： （1）抗干扰能力强； ）抗干扰能力强； （3）易于处理：变换、存储、加密、压缩、差错可控等 ）易于处理：变换、存储、加密、压缩、 （3）易于集成化；便于实现综合业务； ）易于集成化；便于实现综合业务； 2、按业务类型分类 、 3、按传输媒质分类 、 4、按工作波段分类 、
pb = 错误比特数 传输总比特数
例题：数据10100001共用10µs，设1、0等概率出现。 （1）采用二进制码元传输，求传码率和传信率。 （2）采用四进制码元传输，求传码率和传信率。 （3）若在2s内有4个码元错误，求误码率和误信率。
(1) RB = 8 × 10 B, Rb = 8 ×10 bit / s
二、可靠性指标 模拟系统：信噪比 数字系统：差错率。常用误码率和误信率表示。 误码率（码元差错率）Pe是指发生差错的码元数在传输 总码元数中所占的比例，更确切地说，误码率是码元在传 输系统中被传错的概率，即 错误码元数 pe = 传输总码元数 误信率（信息差错率）Pb是指发生差错的比特数在传 输总比特数中所占的比例， 即
用户码必须具有正交性。 • Y = 1 Y
X • X =1 X •Y = 0
A• X + B •Y (A• X + B •Y) • X = A (A• X + B •Y) •Y = B
文元美现代通信原理课件1现代通信系统原理绪论
数字基带传输通信系统
图 1-7 数字基带传输通信系统模型
图 1-8 模拟信号数字化传输通信系统模型
模拟信号数字化传输通信系统
1.2.3 数字通信的主要优缺点
数字通信的主要优点 抗干扰、 抗噪声性能好。 差错可控。 易加密。 易于与现代技术相结合。
两类通信方式抗干扰性能比较 模拟信号；(b)数字信号
信息及其量度
消息出现的概率愈小， 它所含信息量愈大； 反之信息量愈小。 且
消息中所含信息量I是消息出现的概率P(x)的函数，即
可以看出I与P(x)间应满足以上三点， 则它们有如下关系式：
(3) 若干个互相独立事件构成的消息， 所含信息量等于各独立事件信息量的和， 即
信息量I的单位与对数的底数a有关： a=2 单位为比特(bit，简写为b)； a=e单位为奈特(nat，简写为n)； a=10单位为笛特(Det)或称为十进制单位； a=r单位称为r进制单位。 通常使用的单位为比特。
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，它是随着汽车、飞机、轮船、火车等交通工具的发展而同步发展起来的。 近10年来， 在微电子技术和计算机技术的推动下，移动通信从过去简单的无线对讲或广播方式发Байду номын сангаас成为一个把有线、 无线融为一体，固定、移动相互连通的全国规模，甚至全球范围的通信系统。
数字微波、 空间通信
脉冲波调制
脉冲模拟调制
脉幅调制PAM
中间调制方式、 遥测
脉宽调制PDM(PWM)
中间调制方式
脉位调制PPM
遥测、 光纤传输
脉冲数字调制
脉码调制PCM
市话、 卫星、 空间通信
增量调制DM
通信原理知识
通信原理知识
通信原理是指在传输信息时，通过信号的生成、编码、调制、调整及解码等过程，从发送端将信息通过信道传输到接收端，并从接收端恢复原始信息的技术原理和方法。
其核心目标是实现信息的可靠传输和高效传送。
在通信原理中，常见的技术原理包括：
1. 模拟通信原理：模拟通信是指将原始信息转换成连续变化的模拟信号，通过调制、放大、传输等步骤进行传输的通信方式。
常见的模拟调制技术有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）等。
2. 数字通信原理：数字通信是指将原始信息转换为离散的数字符号，通过编码、传输和解码等步骤进行传输的通信方式。
常见的数字调制技术有振幅调制（ASK）、频移键控（FSK）、
相移键控（PSK）和正交幅度调制（QAM）等。
3. 噪声及信道模型：通信过程会受到噪声和信道影响，因此了解噪声与信道的特性对通信原理至关重要。
噪声主要包括加性白噪声和信道噪声，信道模型则用于描述信号在信道中的传输特性。
4. 调制解调技术：调制解调技术是实现信号调制和解调的关键环节。
调制将原始信号转换为适合传输的信号，解调则将接收到的信号恢复为原始信号。
常见的调制解调技术有振幅调制解调、频移键控解调、相移键控解调和正交幅度调制解调等。
5. 误码控制：为了保证信息的可靠传输，通信系统常常采用纠错编码、交织技术和反馈控制等方法来进行误码控制。
这些技术可以提高通信系统的容错性，减小信道传输中出现的错误率。
综上所述，通信原理涉及信号的调制与解调、噪声与信道模型、误码控制等多个方面的知识。
深入理解通信原理对于设计和改进通信系统具有重要的意义。
通信原理重点知识总结
第一章绪论1、通信的目的：传递消息中所包含的信息。
2、信息：是消息中包含的有效内容3、模拟信号信号的参量取值是连续(不可数、无穷多）的（抽样信号未量化仍为模拟信号）数字信号信号的参量取值是可数的有限的4、按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统;按照传输媒介、通信系统可分为有线通信系统和无线通信系统5、模拟消息⇔原始电信号（基带信号);基带信号⇔已调制信号(带通信号）6、数字通信系统模型信源编码与译码目的：①提高信息传输的有效性②完成模/数转换信道编码与译码目的:增强抗干扰能力，提高可靠性基本的数字调控方式有振幅键控（ASK）、频移键控(FSK)、绝对相移键控(PSK)、相对(差分)相移键控(DPSK)按同步的公用不同，分为载波同步、位同步、群（帧）同步、网同步7、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便于用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、存储。
（便于将来自不同信源的信号综合到一起传输）④易于集成，使通信设备微型化，重量轻⑤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8、按信号复用方式分类:频分复用、时分复用、码分复用按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统频分复用是用频谱搬移的方法是不同信号占据不同的频率范围;时分复用是用脉冲调制的方法使不同的信号占据不同的时间区间；码分复用是用正交的脉冲序列分别携带不同的信号。
9、单工、半双工和全双工通信单工通信：消息只能单方向传输的工作方式半双工通信:通信双方都能收发消息，但不能同时收发的工作方式全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方10、信息及其度量P（x）表示信息发生的概率，I表信息中所含的信息量上式中对数的底:若a = 2，信息量的单位称为比特（bit) ，可简记为b若a = e，信息量的单位称为奈特（nat)，若a = 10,信息量的单位称为哈特莱(Hartley）。
通信原理
其中，A 是幅频特性， ( )为相频特性。
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Comm unication Theory
恒参信道特性对信号传输的其它影响
非线性畸变：由信道中元器件的振幅特性非线
性引起的，造成谐波失真及若干寄生频率等；
频率偏移：由信道中接收端解调载频与发送端
调制载频之间偏差造成的； 相位抖动：由调制和解调载频不稳定造成的， 相位抖动相当在发送信号上附加一个小指数的 调频。
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Comm unication Theory
3、无线电视距中继信道
定义：工作频率在超短波和微波波段时，电磁波基 本上沿视线传播，通信距离依靠中继方式延伸的无
线电线路；相邻中继站间距离一般在40～50km；
适用场合：长途干线、移动通信网及某些数据收集 (如水文、气象数据的测报)系统中； 组成：终端站、中继站及各站间的电波传播路径； 特点：传输容量大、发射功率小、通信稳定可靠， 以及和同轴电缆相比，可以节省有色金属等优点。
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Comm unication Theory
调制信道的模型
Si1(t) Si2(t)
Si(t)
时变线 性网络
So(t)
Sim(t) m对输入
时 变 线 性 网 络
So1(t) So2(t)
Som(t)
二对端网络
多对端网络
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Comm unication Theory
对于二对端的信道模型，其输出与输入的关系 应该有
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Comm unication Theory
电离层的相关知识：离地面高60～600km的大
气层称为电离层，是短波通信的主要路径；电 离层是由分子、原子、离子及自由电子组成的； 形成电离层的主要原因是太阳辐射的紫外线和 x射线；信号经电离层一次反射的最大传输距
通信原理第一讲山东大学课件
Prof Cao Yewen
3
《通信原理》内容概要及基本要求
➢ 对前期所学课程的要求
Shandong University
数学基础方面
✓ 高等/工程数学
级数，微积分，三角几何，特殊函数等
✓ 概率论
随机变量，概率分布，统计特性等
专业基础课程
✓ 信号与线性系统
付立叶系数/变换，拉普拉斯变换，传输函数，抽样，滤波等
Prof Cao Yewen
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通信的基本历史
Shandong University
1994 德国：单基站模拟移动通信系统，E-Netz
– GSM with 1800MHz, smaller cells – In 1997, 98% coverage of the population
1996 欧洲：提出高速无线传输体制 HiperLAN
Prof Cao Yewen
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《通信原理》课程的章节安排
Shandong University
第七章 ：数字通信系统（带宽不受限）
数字调制/解调原理
✓ 二进制/多进制数字通信系统
基本原理 性能分析 系统比较
✓ 数字通信系统的同步
位同步，符号同步,帧同步 载波同步方法
Prof Cao Yewen
Shandong University
➢ 内容概要
通信系统的基本组成 信号与系统的时域、频域分析 随机过程基础 模拟通信原理：模拟信号的发送与接收 数字通信原理：数字信号的发送与接收 参考书：
[1] J.G. Proakis and M. Salehi, Communication System Engineering (2nd Ed) [2] 樊昌信等，《通信原理》，国防工业出版社（2005）
山东大学通信原理课件(张遥老师)6-1
S i (t ) = [ A + nc (t )] cos ω c t − n S (t ) sin ω C t = V (t ) cos[ω c t + ψ (t )]
n s (t ) n s (t ) ψ (t ) = arctg ≈ A + nc (t ) A
n (t )/ A 2 n0 P (f)= = 2 ψ B A
S FM ( t ) = A cos[ ω c t + K
F
∫
t −∞
m (τ ) d τ ]
定义： 若 | K f ∫ m(τ )dτ |<< ， 称为窄带调频 （NBFM）； 6
π
否则称为宽带调频 （WBFM）
分析窄带信号的频谱: FM信号的频谱 不是线性搬移， 称为非线性调 制。
三、相位调制PM
S0 3 A K m (t ) = N0 8 π 2 n 0 f m3
2
2 F
−−−−−− 2
第5节 频分复用与复合调制
例：40路音频信号，每路信号限制在4KHz以下，无防护 带，采用SSB（下）/FM复合调制，最大频偏500KHz。
频谱、带宽。 各路信号之间加1KHz 防护带，带宽为多大？
第六章 数字基带传输系统
对11010010进行编码 进行编码 2baud)
（4）差分双相码：码元中间跳 ）差分双相码： 在码元边界跳变； 变；“1”在码元边界跳变；“0” 在码元边界跳变 在码元边界无跳变。 在码元边界无跳变。
四、三元码 交替表示， （1）AMI码：“1”用+1和-1交替表示，并归零； ） 码 用 和 交替表示 并归零；
表示。 “0” 用0表示。 表示
缺点： 过多时不容易位同步。 缺点：连“0”过多时不容易位同步。 过多时不容易位同步