通信原理的基本概念 PPT课件
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27
七、通信系统主要性能指标
模拟通信系统有效性：带宽
载波1
载波2 载波3
载波4 载波5
F (MHz
0
8M
8M
8M
8M
8M
频道1
频道2
频道3
频道4 频道5
在有线电视系统中，PAL制每套节目带宽是8MHz， NTSC制是6M，因此，在48MHz的带宽范围内，PAL制可传6 套电视节目，NTSC制可传8套，在节目传输数量上，显然后 者占优，但PAL制信号质量更好
6
高琨
1933年生于上海，英藉、 华裔学者
1966-七月，高锟博士在PIEE 杂志上发表 论文《光频率的介质纤维表面波导》，从 理论上分析证明了实现光纤通信的可能性， 并预言了超低耗光纤的可能性
1970-美国康宁公司成功研制成世界上第一根低损耗 石英光纤，光纤为信息时代的到来奠下基石
全球公认“光纤之父”，北京邮电大学名 誉教授、2009年诺贝尔物理学奖得主
(a) 两点间直通方式； (b) 分支方式； (c) 交换方式
10
四、通信的分类
按传输媒质分 有线通信：导线、电缆、光缆等 无线通信：无线电波、红外线等 按工作频率分
长波通信、中波通信 短波通信、微波通信 按传输信号类型分
模拟通信系统—传输模拟信号的通信系统 数字通信系统—传输数字信号的通信系统
11
按收信者运动分：固定通信和移动通信
14
四、通信的分类
1.基带信号—由信源输出的电信号 特点：具有频率较低的频率分量 一般不适合 直接作为传输信号 举例
X() x(t)
O
t
-m
O
m
2.已调信号—经过调制后的信号
特点：携带信息 适合在信道中传输
具有较高频率成分 且中心频率远离零频
15
四、通信的分类
3
一、通信的定义
通信的定义：通信是指一地向另一地进行 消息的有效传递。
通信的目的：传递消息中所包含的信息。
消息：是物质或精神状态的一种反映，例如语 音、文字、音乐、数据、图片或活动图像等。
信息：是消息中包含的有效内容。 实现通信的方式和手段：
非电的：如旌旗、消息树、烽火台… 电的：如电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、
以上二者是一对矛盾，通常根据实际 应用求得相对的统一。即在满足一定可靠性 指标下，尽量提高传输速度，在维持一定有 效性指标基础上，使消息传输质量尽量提高。
26
七、通信系统主要性能指标
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。
数字通信系统
有效性：用传输速率衡量。 可靠性：常用误码率表示。
20
六、通信系统的组成
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。
21
六、通信系统的组成
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：
图1-4 模拟通信系统模型
两种变换： 模拟消息 原始电信号（基带信号） 基带信号 已调信号（带通信号）
24
七、通信系统主要性能指标
通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性
有效性：指通信系统中传输消息的“速率”问题， 即快慢问题
可靠性：指通信系统中传输消息的“质量”问题， 即好坏问题
其它还有：适应性、经济性、保密性、标准性、 维修性、工艺性等。
25
七、通信系统主要性能指标
通信系统的主要性能指标： 有效性－－－消息传输的速度问题 可靠性－－－消息传输的质量问题
SM()
-c
O
调制的过程
c
x(t) cos ct
16
四、通信的分类
频分复用、时分复用和码分复用
17
五、通信使用频段
所有的通信频段的使用要经过国家无线电管 理委员会批准才能使用，当然也有开放的 频段。
18
频率范围（Í） 3Hz~30kHz
30kHz~300kHz
波长（λ ） 10m8~104m 10m4~103m
23
六、通信系统的组成
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
用途
甚低频VLF 有线线对长波无线电 音频、电话、数据终端、长距离导航、时标
低频 LF 中频 MF 高频 HF 甚高频VHF 特高频UHF 超高频SHF
有线线对长波无线电 导航、时标、电力线通信
同轴电缆，中波无线 电
同轴电缆，短波无线 电
同轴电缆，米波无线 电
波导，分米波无线电
调幅广播、移动陆地通信、业余无线电
当今的通信不仅要有效传递信息，还要有存储、 处理、采集及显示等功能。比如“云”
5
二、通信重大事件表
1837年：莫尔斯发明有线电报 1864年：麦克斯韦发明电磁辐射理论 1876年：贝尔发明有线电话 1896年：马可尼发明无线电报 1918年：调幅无线电广播、超外差接收机问世 1936年：商业电视广播开播 ，1946年计算机诞生 60后：卫星通信，计算机网络和数字技术 70后：数字通信、光纤通信，苹果、微软诞生 80后：综合业务数字网络、有线电视诞生 90后：卫星通信、移动通信、互联网飞速发展 00后：高清数字电视、智能手机、移动互联网、 IPAD、云 … … … …
发 送 设 备
(a)
(b)
图 1-2 按数字信号排序划分的通信方式
(a) 串序传输方式 ； (b) 并序传输方式
接 收 设 备
9
三、通信方式
按通信网络形式分
两点间直通方式 分支方式 交换方式
终端
终端A
终端B
A
(a)
终端
B
转接
站
终端
C
终端 终端 终端 … 终端
ABC
N
交换设 备
终端 N
(b)
(c)
图 1-3 按网络形式划分的通信方式
32
七、通信系统主要性能指标
数字通信系统可靠性：误码率
常用误码率和误信率表示。
误码率
错误码元数 Pe 传输总码元数
误信率，又称误比特率
错误比特数 Pb 传输总比特数
在二进制中有
Pb Pe
33
数字通信系统有效性：传输速率 比特率（信息传输速率Rb）：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，简记为 b/s ，或bps
31
七、通信系统主要性能指标
带宽：
原本指模拟系统中传输信息所占的带宽，如 有线电视中传输一套节目占8M带宽，后来 约定俗成，把数字信号的传输速度也叫成 带宽。切记 模拟系统带宽单位一般是：MHz 数字系统带宽单位一般是：bps
300kHz~3MHz
10m3~102m
3MHz~30MHz
10m2~10m
30MHz~300MHz
10m~1m
300MHz~3GHz 3GHz~30GHz 30GHz~300GHz
100cm~10cm 10cm~1cm 100mm~1mm
五、通信使用频段
通信使用的频段、常用传输媒介及主要用途
符号
常用传输媒介
因特网和计算机通信等。
4
二、通信的定义
对于华瑞公司而言：“通信”这一术语是指“电 通信”，包括光通信，因为光也是一种电磁波。
在电通信系统中，消息的传递是通过电信号来实 现的，简称“电信”。
通信的本质：实现信息传递功能的一门科学技术， 它即要把大量有用信息无失真、高效率的传输， 也要在传输过程中将无用信息和有害信息抑制。
四、通信的分类
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 风输出电压：
0
t
(a) 话音信号
0
t
(b) 抽样信号
图1-2 模拟信号
12
四、通信的分类
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：
码元
t
0
t
(a) 二进制信号
(b) 2PSK信号
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
电视、空间遥测、雷达导航、点对点通信、 移动通信
波导，厘米波无线电 微波接力、卫星和空间通信、雷达
极高频EHF 波导，毫米波无线电 雷达、微波接力、射电天文学
105GHz~107GHz
3×10-4cm ~ 3×10-6cm
22
六、通信系统的组成
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
信道
制
数 字 解 调
ห้องสมุดไป่ตู้
信 道 译
码
解
信 源
译 密码
受 信 者
噪声源
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
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：使收发两端的信号在时间上保持步调一致
图1-3 数字信号
通常，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。
13
四、通信的分类
按信号复用方式分类：频分复用、时分复 用、码分复用
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……
按调制方式分类：基带传输系统和带通 （调制）传输系统
28
七、通信系统主要性能指标
模拟通信系统可靠性：信噪比。
信号
噪声
信噪比：信号功率与噪声功率之比。 C/N=Pc/Pn Pc：信号功率 Pn：噪声功率
29
七、通信系统主要性能指标
模拟通信系统可靠性：信噪比。
信号
噪声
模拟通信系统中（模拟监控或有线电视），信 噪比下降或不足，容易产生雪花点。
30
七、通信系统主要性能指标
通信原理
之 基本概念
山西华瑞电子工程有限公司 2013.4
1
人的能力从哪里来
70% 工作实践、生活积累、环境
20%
学习经历、培训、参观
10%
自学
国际HR界公认721定律
2
学习要求
掌握通信的基本概念 通信的定义 通信重大事件 通信的方式 通信的分类 通信的工作方式 通信系统的组成 衡量通信系统的主要质量指标
7
三、通信方式
按消息传送的方向与时间分
A
信道
B
(a)
A
信道
B
(b)
A
信道
B
(c)
图 1-1 按消息传送的方向和时间划分的通信方式 (a) 单工方式； (b) 半双工方式； (c) 全双工方式
有线电视
对讲机 电话、手机
8
三、通信方式
按数字信号排序分 串序传输 并序传输
…
101
发 送 设 备
接 收 设 备
紫色、可见光红 外线
光纤， 激光空间传 播
光通信
19
六、通信系统的组成
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
媒质。分为有线信道和无线信道两大类。 噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。
七、通信系统主要性能指标
模拟通信系统有效性：带宽
载波1
载波2 载波3
载波4 载波5
F (MHz
0
8M
8M
8M
8M
8M
频道1
频道2
频道3
频道4 频道5
在有线电视系统中，PAL制每套节目带宽是8MHz， NTSC制是6M，因此，在48MHz的带宽范围内，PAL制可传6 套电视节目，NTSC制可传8套，在节目传输数量上，显然后 者占优，但PAL制信号质量更好
6
高琨
1933年生于上海，英藉、 华裔学者
1966-七月，高锟博士在PIEE 杂志上发表 论文《光频率的介质纤维表面波导》，从 理论上分析证明了实现光纤通信的可能性， 并预言了超低耗光纤的可能性
1970-美国康宁公司成功研制成世界上第一根低损耗 石英光纤，光纤为信息时代的到来奠下基石
全球公认“光纤之父”，北京邮电大学名 誉教授、2009年诺贝尔物理学奖得主
(a) 两点间直通方式； (b) 分支方式； (c) 交换方式
10
四、通信的分类
按传输媒质分 有线通信：导线、电缆、光缆等 无线通信：无线电波、红外线等 按工作频率分
长波通信、中波通信 短波通信、微波通信 按传输信号类型分
模拟通信系统—传输模拟信号的通信系统 数字通信系统—传输数字信号的通信系统
11
按收信者运动分：固定通信和移动通信
14
四、通信的分类
1.基带信号—由信源输出的电信号 特点：具有频率较低的频率分量 一般不适合 直接作为传输信号 举例
X() x(t)
O
t
-m
O
m
2.已调信号—经过调制后的信号
特点：携带信息 适合在信道中传输
具有较高频率成分 且中心频率远离零频
15
四、通信的分类
3
一、通信的定义
通信的定义：通信是指一地向另一地进行 消息的有效传递。
通信的目的：传递消息中所包含的信息。
消息：是物质或精神状态的一种反映，例如语 音、文字、音乐、数据、图片或活动图像等。
信息：是消息中包含的有效内容。 实现通信的方式和手段：
非电的：如旌旗、消息树、烽火台… 电的：如电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、
以上二者是一对矛盾，通常根据实际 应用求得相对的统一。即在满足一定可靠性 指标下，尽量提高传输速度，在维持一定有 效性指标基础上，使消息传输质量尽量提高。
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七、通信系统主要性能指标
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。
数字通信系统
有效性：用传输速率衡量。 可靠性：常用误码率表示。
20
六、通信系统的组成
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。
21
六、通信系统的组成
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：
图1-4 模拟通信系统模型
两种变换： 模拟消息 原始电信号（基带信号） 基带信号 已调信号（带通信号）
24
七、通信系统主要性能指标
通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性
有效性：指通信系统中传输消息的“速率”问题， 即快慢问题
可靠性：指通信系统中传输消息的“质量”问题， 即好坏问题
其它还有：适应性、经济性、保密性、标准性、 维修性、工艺性等。
25
七、通信系统主要性能指标
通信系统的主要性能指标： 有效性－－－消息传输的速度问题 可靠性－－－消息传输的质量问题
SM()
-c
O
调制的过程
c
x(t) cos ct
16
四、通信的分类
频分复用、时分复用和码分复用
17
五、通信使用频段
所有的通信频段的使用要经过国家无线电管 理委员会批准才能使用，当然也有开放的 频段。
18
频率范围（Í） 3Hz~30kHz
30kHz~300kHz
波长（λ ） 10m8~104m 10m4~103m
23
六、通信系统的组成
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
用途
甚低频VLF 有线线对长波无线电 音频、电话、数据终端、长距离导航、时标
低频 LF 中频 MF 高频 HF 甚高频VHF 特高频UHF 超高频SHF
有线线对长波无线电 导航、时标、电力线通信
同轴电缆，中波无线 电
同轴电缆，短波无线 电
同轴电缆，米波无线 电
波导，分米波无线电
调幅广播、移动陆地通信、业余无线电
当今的通信不仅要有效传递信息，还要有存储、 处理、采集及显示等功能。比如“云”
5
二、通信重大事件表
1837年：莫尔斯发明有线电报 1864年：麦克斯韦发明电磁辐射理论 1876年：贝尔发明有线电话 1896年：马可尼发明无线电报 1918年：调幅无线电广播、超外差接收机问世 1936年：商业电视广播开播 ，1946年计算机诞生 60后：卫星通信，计算机网络和数字技术 70后：数字通信、光纤通信，苹果、微软诞生 80后：综合业务数字网络、有线电视诞生 90后：卫星通信、移动通信、互联网飞速发展 00后：高清数字电视、智能手机、移动互联网、 IPAD、云 … … … …
发 送 设 备
(a)
(b)
图 1-2 按数字信号排序划分的通信方式
(a) 串序传输方式 ； (b) 并序传输方式
接 收 设 备
9
三、通信方式
按通信网络形式分
两点间直通方式 分支方式 交换方式
终端
终端A
终端B
A
(a)
终端
B
转接
站
终端
C
终端 终端 终端 … 终端
ABC
N
交换设 备
终端 N
(b)
(c)
图 1-3 按网络形式划分的通信方式
32
七、通信系统主要性能指标
数字通信系统可靠性：误码率
常用误码率和误信率表示。
误码率
错误码元数 Pe 传输总码元数
误信率，又称误比特率
错误比特数 Pb 传输总比特数
在二进制中有
Pb Pe
33
数字通信系统有效性：传输速率 比特率（信息传输速率Rb）：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，简记为 b/s ，或bps
31
七、通信系统主要性能指标
带宽：
原本指模拟系统中传输信息所占的带宽，如 有线电视中传输一套节目占8M带宽，后来 约定俗成，把数字信号的传输速度也叫成 带宽。切记 模拟系统带宽单位一般是：MHz 数字系统带宽单位一般是：bps
300kHz~3MHz
10m3~102m
3MHz~30MHz
10m2~10m
30MHz~300MHz
10m~1m
300MHz~3GHz 3GHz~30GHz 30GHz~300GHz
100cm~10cm 10cm~1cm 100mm~1mm
五、通信使用频段
通信使用的频段、常用传输媒介及主要用途
符号
常用传输媒介
因特网和计算机通信等。
4
二、通信的定义
对于华瑞公司而言：“通信”这一术语是指“电 通信”，包括光通信，因为光也是一种电磁波。
在电通信系统中，消息的传递是通过电信号来实 现的，简称“电信”。
通信的本质：实现信息传递功能的一门科学技术， 它即要把大量有用信息无失真、高效率的传输， 也要在传输过程中将无用信息和有害信息抑制。
四、通信的分类
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 风输出电压：
0
t
(a) 话音信号
0
t
(b) 抽样信号
图1-2 模拟信号
12
四、通信的分类
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：
码元
t
0
t
(a) 二进制信号
(b) 2PSK信号
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
电视、空间遥测、雷达导航、点对点通信、 移动通信
波导，厘米波无线电 微波接力、卫星和空间通信、雷达
极高频EHF 波导，毫米波无线电 雷达、微波接力、射电天文学
105GHz~107GHz
3×10-4cm ~ 3×10-6cm
22
六、通信系统的组成
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
信道
制
数 字 解 调
ห้องสมุดไป่ตู้
信 道 译
码
解
信 源
译 密码
受 信 者
噪声源
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
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：使收发两端的信号在时间上保持步调一致
图1-3 数字信号
通常，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。
13
四、通信的分类
按信号复用方式分类：频分复用、时分复 用、码分复用
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……
按调制方式分类：基带传输系统和带通 （调制）传输系统
28
七、通信系统主要性能指标
模拟通信系统可靠性：信噪比。
信号
噪声
信噪比：信号功率与噪声功率之比。 C/N=Pc/Pn Pc：信号功率 Pn：噪声功率
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七、通信系统主要性能指标
模拟通信系统可靠性：信噪比。
信号
噪声
模拟通信系统中（模拟监控或有线电视），信 噪比下降或不足，容易产生雪花点。
30
七、通信系统主要性能指标
通信原理
之 基本概念
山西华瑞电子工程有限公司 2013.4
1
人的能力从哪里来
70% 工作实践、生活积累、环境
20%
学习经历、培训、参观
10%
自学
国际HR界公认721定律
2
学习要求
掌握通信的基本概念 通信的定义 通信重大事件 通信的方式 通信的分类 通信的工作方式 通信系统的组成 衡量通信系统的主要质量指标
7
三、通信方式
按消息传送的方向与时间分
A
信道
B
(a)
A
信道
B
(b)
A
信道
B
(c)
图 1-1 按消息传送的方向和时间划分的通信方式 (a) 单工方式； (b) 半双工方式； (c) 全双工方式
有线电视
对讲机 电话、手机
8
三、通信方式
按数字信号排序分 串序传输 并序传输
…
101
发 送 设 备
接 收 设 备
紫色、可见光红 外线
光纤， 激光空间传 播
光通信
19
六、通信系统的组成
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
媒质。分为有线信道和无线信道两大类。 噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。