通信原理第一章 绪论 ppt课件
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通信原理_第一章 信号绪论2021精选PPT
f(t)
1
t
0
τ
图 1-1
§1.1信号的描述、分类和典型信号
(2)离散时间信号:在时间上是离散的,即 只在某些不连续的规定瞬时给出函数值, 在其它时间没有意义。如图1-2,此图对应 函数x(t)只在t=-2,-1,0,1,2,3,4等离散时刻给 出函数值2.1,-1,1,2,0,4.3。
X(t) (4.3)
§1.1信号的描述、分类和典型信号
三 典型信号 1.指数信号
指数信号的表达式为
f(t)=ke t
式中α为实数,如图1-3 若α>0,信号将随时间而增加 若α<0,信号则随时间而衰减 若α=0,在这种特殊情况下,信号不随时 间变化,称为直流信号。 其常数k表示指数信号在t=0点的初始值
§1.1信号的描述、分类和典型信号
第一章 绪论
很久以来,人们曾寻求各种方法,以实现信号的传输。 个人通信的前景是:无论任何人在任何时候和任何地方都 能和世界上其他人进行通信。
现代通信系统的通信方式往往不是任意两点之间信号的 直接传输,而是要利用某些集中转接设施组成复杂的信息 网络,经所谓“交换”的功能以实现任意两点之间的信号 传输。
除了表达式与波形两种描述方法之外, 随着研究问题的深入,可能用到频谱函 数及变换域表达式来描述信号。
§1.1信号的描述、分类和典型信号
二、信号的分类 信号可从不同角度来进行分类
1.确定性信号和随机信号 (1)确定信号:信号可表示为某一确定的时 间函数,即对于一指定时刻,都有相应的 函数值与其对应。(也成为规则信号) (2)随机信号:这种信号具有不可预知和不 确定性(也称为不确定信号)。实际传输 信号都是这种信号,随机信号不能给出确 切的时间函数值。只可能知道它的统计特 性,即某时刻取某值的概率。
1
t
0
τ
图 1-1
§1.1信号的描述、分类和典型信号
(2)离散时间信号:在时间上是离散的,即 只在某些不连续的规定瞬时给出函数值, 在其它时间没有意义。如图1-2,此图对应 函数x(t)只在t=-2,-1,0,1,2,3,4等离散时刻给 出函数值2.1,-1,1,2,0,4.3。
X(t) (4.3)
§1.1信号的描述、分类和典型信号
三 典型信号 1.指数信号
指数信号的表达式为
f(t)=ke t
式中α为实数,如图1-3 若α>0,信号将随时间而增加 若α<0,信号则随时间而衰减 若α=0,在这种特殊情况下,信号不随时 间变化,称为直流信号。 其常数k表示指数信号在t=0点的初始值
§1.1信号的描述、分类和典型信号
第一章 绪论
很久以来,人们曾寻求各种方法,以实现信号的传输。 个人通信的前景是:无论任何人在任何时候和任何地方都 能和世界上其他人进行通信。
现代通信系统的通信方式往往不是任意两点之间信号的 直接传输,而是要利用某些集中转接设施组成复杂的信息 网络,经所谓“交换”的功能以实现任意两点之间的信号 传输。
除了表达式与波形两种描述方法之外, 随着研究问题的深入,可能用到频谱函 数及变换域表达式来描述信号。
§1.1信号的描述、分类和典型信号
二、信号的分类 信号可从不同角度来进行分类
1.确定性信号和随机信号 (1)确定信号:信号可表示为某一确定的时 间函数,即对于一指定时刻,都有相应的 函数值与其对应。(也成为规则信号) (2)随机信号:这种信号具有不可预知和不 确定性(也称为不确定信号)。实际传输 信号都是这种信号,随机信号不能给出确 切的时间函数值。只可能知道它的统计特 性,即某时刻取某值的概率。
通信原理PPT课件
• 按照同步的功用不同,可分为
– 载波同步、位同步、群同步和网同步
• 数字复接就是依据时分复用基本原理把若干个 低速数字信号合并成一个高速的数字信号,以 扩大传输容量和提高传输效率。
2024/6/20
CP 第一章 绪论
28
2. 数字通信系统模型
• 如在某些有线信道中,若传输距离不太 远且通信容量不太大时, 数字基带信号 无需调制,可以直接传送,称之为数字 信号的基带传输,其模型中就不包括调 制与解调环节
信息源
发送设备
信息
接收设备
受信者
发送端
噪声源
接收端
2024/6/20
CP 第一章 绪论
5
1.2.1 通信系统模型-信源
• 信源是消息的产生地, 其作用是把各种消 息转换成原始电信号,称之为消息信号或 基带信号。
• 电话机、电视摄像机和电传机、计算机等 各种数字终端设备就是信源。
• 模拟信源,输出的是模拟信号; • 数字信源,输出离散的数字信号。
• 作用二: 是当信息源给出的是模拟语音信号时, 信源编码器将其转换成数字信号,以实现模拟 信号的数字化传输。
• 信源编码方法:PCM、ADPAM、DM等 • 信源译码是信源编码的逆过程。
2024/6/20
CP 第一章 绪论
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2) 信道编码与译码
• 数字信号在信道传输时,由于噪声、衰落以及 人为干扰等,将会引起差错。为了减少差错, 信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加 入保护成分(监督元),组成所谓“抗干扰编 码”。
• 对这些信号可以采用相干解调或非相干解调还 原为数字基带信号。
• 对高斯噪声下的信号检测,一般用相关器接收 机或匹配滤波器实现。
2024/6/20
– 载波同步、位同步、群同步和网同步
• 数字复接就是依据时分复用基本原理把若干个 低速数字信号合并成一个高速的数字信号,以 扩大传输容量和提高传输效率。
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2. 数字通信系统模型
• 如在某些有线信道中,若传输距离不太 远且通信容量不太大时, 数字基带信号 无需调制,可以直接传送,称之为数字 信号的基带传输,其模型中就不包括调 制与解调环节
信息源
发送设备
信息
接收设备
受信者
发送端
噪声源
接收端
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CP 第一章 绪论
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1.2.1 通信系统模型-信源
• 信源是消息的产生地, 其作用是把各种消 息转换成原始电信号,称之为消息信号或 基带信号。
• 电话机、电视摄像机和电传机、计算机等 各种数字终端设备就是信源。
• 模拟信源,输出的是模拟信号; • 数字信源,输出离散的数字信号。
• 作用二: 是当信息源给出的是模拟语音信号时, 信源编码器将其转换成数字信号,以实现模拟 信号的数字化传输。
• 信源编码方法:PCM、ADPAM、DM等 • 信源译码是信源编码的逆过程。
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2) 信道编码与译码
• 数字信号在信道传输时,由于噪声、衰落以及 人为干扰等,将会引起差错。为了减少差错, 信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加 入保护成分(监督元),组成所谓“抗干扰编 码”。
• 对这些信号可以采用相干解调或非相干解调还 原为数字基带信号。
• 对高斯噪声下的信号检测,一般用相关器接收 机或匹配滤波器实现。
2024/6/20
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
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PPT第1章
3
通 信 原 理
第1章 绪 论
4
第1章 绪 论
本章简要介绍:
• • • • 通信技术的发展 通信系统的组成与分类 通信信道及其数学模型 通信系统的性能评价等有关通信系统的一些基本概 念和术语
5
第1章 绪 论
1.1 通信技术发展简介
电信号的通信系统发展至今已有一百多年的历史。 通信系统技术设备与计算机一样经历了电子管、晶 体管、集成电路和大规模集成电路和计算机技术等更 新换代的发展阶段。 在这发展过程中,通信理论研究、实验、技术研发 和系统应用不断的互动和相互促进。
7
第1章 绪 论
• 20世纪60年代初至70年代末的20年中,大规模集成电路、通信专用集 成电路和低损耗光纤研制成功,程控交换机、光纤通信系统、基于分 组交换的数字数据通信系统、商用卫星通信系统迅速发展。市话网、 长途电信网和计算机网络迅速发展起来。 • 20世纪80年代以来的20多年中,超大规模集成电路研制成功,微电子 技术和器件发展迅速,有线通信和固定通信网、计算机通信网以及移 动无线通信网发展极其迅速: ◆宽带通信网发展:光纤通信、ISDN、B-ISDN、ATM ◆互联网快速发展,并对通信网的技术和业务产生越来越深刻的影响。 ◆融合:IP网络将成为下一代网络(NGN)承载网,将为人们提供电信级 质量的语音、视频和多媒体通信服务。 ◆移动无线通信的发展:由模拟转向数字、2G向3G和4G发展 ◆移动互联网的发展,….
19
第1章 绪 论
速率: ▲基带的信息速率(比特率)为 Rb 比特/秒(bit/s) ▲信道的传输速率也就是符号速率(或码元速率)为 Rs Rb / k 单位为符号/秒(symbol/s),或波特(baud),baud=symbol/s。 分析:在M进制数字调制中, Rs Rb 有效性提高,但这使以牺牲可靠性为代价的。 在接收机中: 数字解调器是数字调制器的逆过程 信道译码器是信道编码器的逆过程 信源译码器是信源编码器的逆过程 收信者-数字终端或另一系统的数字接口;也可以通过数模变换 还原为模拟信息送至相应的终端。
通 信 原 理
第1章 绪 论
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第1章 绪 论
本章简要介绍:
• • • • 通信技术的发展 通信系统的组成与分类 通信信道及其数学模型 通信系统的性能评价等有关通信系统的一些基本概 念和术语
5
第1章 绪 论
1.1 通信技术发展简介
电信号的通信系统发展至今已有一百多年的历史。 通信系统技术设备与计算机一样经历了电子管、晶 体管、集成电路和大规模集成电路和计算机技术等更 新换代的发展阶段。 在这发展过程中,通信理论研究、实验、技术研发 和系统应用不断的互动和相互促进。
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第1章 绪 论
• 20世纪60年代初至70年代末的20年中,大规模集成电路、通信专用集 成电路和低损耗光纤研制成功,程控交换机、光纤通信系统、基于分 组交换的数字数据通信系统、商用卫星通信系统迅速发展。市话网、 长途电信网和计算机网络迅速发展起来。 • 20世纪80年代以来的20多年中,超大规模集成电路研制成功,微电子 技术和器件发展迅速,有线通信和固定通信网、计算机通信网以及移 动无线通信网发展极其迅速: ◆宽带通信网发展:光纤通信、ISDN、B-ISDN、ATM ◆互联网快速发展,并对通信网的技术和业务产生越来越深刻的影响。 ◆融合:IP网络将成为下一代网络(NGN)承载网,将为人们提供电信级 质量的语音、视频和多媒体通信服务。 ◆移动无线通信的发展:由模拟转向数字、2G向3G和4G发展 ◆移动互联网的发展,….
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第1章 绪 论
速率: ▲基带的信息速率(比特率)为 Rb 比特/秒(bit/s) ▲信道的传输速率也就是符号速率(或码元速率)为 Rs Rb / k 单位为符号/秒(symbol/s),或波特(baud),baud=symbol/s。 分析:在M进制数字调制中, Rs Rb 有效性提高,但这使以牺牲可靠性为代价的。 在接收机中: 数字解调器是数字调制器的逆过程 信道译码器是信道编码器的逆过程 信源译码器是信源编码器的逆过程 收信者-数字终端或另一系统的数字接口;也可以通过数模变换 还原为模拟信息送至相应的终端。
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二 通信系统
1.消息
消息是物质或精神状态的一种反映,在不同的时期有不同的表现形式。
例如:文字、数据…、话音、音乐、图形、图象… 前者称为离散消息—消
息的状态是可数或离散的;后者称为连续消码息元—消息的状态是连续变化的
2.信息
消息的有效内容。不同消息t可有相同内容
t
3.信号
信号是消息传递的物质载体,与消息一一对应的电参数。消息是寄托
塞缪尔·莫尔斯
(Samuel Finley Breese Morse,1791~1872)
一名成功的画家。 1826年至1842年任美 国画家协会主席
在一次远洋旅途中,莫尔斯结 识了杰克逊医生(一位电学博士)。 闲聊中谈到电磁感应现象从此, 莫尔斯走上了科学发明的崎岖道 路。终于在1837年9月4日,莫尔 斯制造出了一台电报机
在号;电若信该号的参某量一是个连参续量取上值,的若则该称t参连量续是信离号散或取模值拟的信就号称离散信号或数字信t 4.通信系统
传输信息所需的一切技术设备的总称
三 通信的发展简史
1.第一阶段 - 信号、语言
古代通信的起源 —烽火戏诸侯
相传,周幽王为博取爱妃褒 姒一笑,曾在骊山烽火台举烽 火戏弄诸侯。而当犬戎攻入骊 山,幽王再次下令点燃烽火时, 各诸侯却无人来救,幽王被杀, 褒姒被掳,西周灭亡
一 什么叫通信?
1.传统的理解
信息的传输。通信的目的就是传递消息中所包含的信息
2.现代通信
一般是指“电通信”,通常以语音、图象、数据为媒体,通过电信号 (光信号)将信息由一个地方传到另一个地方
通信包括传输、复用、交换和网络等四大技术,本课程主要涉及传输 原理
3.电通信
消息的传递通过电信号来实现。用电信号携带所要传递的信息,然后 经过各种电信道进行传输,达到通信的目的
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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
通信原理课件第1章 绪论
2021/1/17
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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
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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。
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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
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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。
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。
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
【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
通信系统原理第一章PPT课件
通信系统原理 第一章
第一章 序论
• 通信发展历史:远古----非电通信
数字通信:旗语,烽火台(光通信?)等等
• 近代:电通信 1844 Morse;1876: Bell; 1894:Lodge(wireless);
1900:Marconi;1937:Reeves(PCM);1948:Shannon;1958:IC;60:Elect.Tel.S witching System;1965:Satellite;1972: Cellular Telephone(Motorola);1976:PC;80:Optical fiber;90:DWDM +SDH+Wireless;
• 信息速率Rb(比特率,bit rate):信源每秒钟发出的平 均比特数。单位:bps or bit/sec
• 码元速率和比特速率的关系:1个码元可以含多比特或小 于1个比特的信息,因此一般情况下码元速率与比特速率 在数值上是不等的。
• 例:四进制等概分布情况下,一个码元含二比特的信息 量。在数值上我们有Rb =2RB. 二进制时,在等概情况下,Rb =RB。也就是说只有在二进 制等概分布时才有码元速率和比特速率在数值上相同。
4. 通信系统的主要性能指标
• 性能指标
质量指标:是整个通信系统的综合评估
• 通信系统:有效性,可靠性,适应性,标准性,经济性, 可维护性和友好性
• 但从根本来说,通信系统的目的是将信息从信源传递到信 宿,因此可靠性(质量)和有效性(传输效率)是首先要 考虑的。
• 模拟通信系统的评估:可靠性:发与收信号的差异程度---均方误差(噪声的影响,系统的不完善因素)
有效性:消息中所含的信息量,单位时间可传递的信息量 多少。
• 数字通信系统:信息传输速率和发生差错的概率(误码概 率)
第一章 序论
• 通信发展历史:远古----非电通信
数字通信:旗语,烽火台(光通信?)等等
• 近代:电通信 1844 Morse;1876: Bell; 1894:Lodge(wireless);
1900:Marconi;1937:Reeves(PCM);1948:Shannon;1958:IC;60:Elect.Tel.S witching System;1965:Satellite;1972: Cellular Telephone(Motorola);1976:PC;80:Optical fiber;90:DWDM +SDH+Wireless;
• 信息速率Rb(比特率,bit rate):信源每秒钟发出的平 均比特数。单位:bps or bit/sec
• 码元速率和比特速率的关系:1个码元可以含多比特或小 于1个比特的信息,因此一般情况下码元速率与比特速率 在数值上是不等的。
• 例:四进制等概分布情况下,一个码元含二比特的信息 量。在数值上我们有Rb =2RB. 二进制时,在等概情况下,Rb =RB。也就是说只有在二进 制等概分布时才有码元速率和比特速率在数值上相同。
4. 通信系统的主要性能指标
• 性能指标
质量指标:是整个通信系统的综合评估
• 通信系统:有效性,可靠性,适应性,标准性,经济性, 可维护性和友好性
• 但从根本来说,通信系统的目的是将信息从信源传递到信 宿,因此可靠性(质量)和有效性(传输效率)是首先要 考虑的。
• 模拟通信系统的评估:可靠性:发与收信号的差异程度---均方误差(噪声的影响,系统的不完善因素)
有效性:消息中所含的信息量,单位时间可传递的信息量 多少。
• 数字通信系统:信息传输速率和发生差错的概率(误码概 率)
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2021/4/2
(1)莫尔斯发明有线电报(1837年左右)。有线电报 开创了人类信息交流的新纪元。
(2)马克尼发明无线电报(1897年左右)。无线电报为 人类通信技术开辟了一个崭新的领域。
(3)载波通信。载波通信的出现,改变了一条线路只 能传送一路电话的局面,使一个物理介质上传送多 路音频电话信号成为可能。
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, 利用邮政媒体送达家人; • 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;
2021/4/2
• 还有电报、电话、广播、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。
是广义上的通信,而是特指利用各种电信号作为通 信信号的电通信。
• 作为一门科学、一种技术,现代通信所研究的主要 问题概括地说就是:如何把信息大量地、快速地、 准确地、方便地、经济地、安全地从信源通过传输 介质传送到信宿。
• 《通信原理》就是介绍支撑各种通信技术的通信基 本概念和数学理论基础。
2021/4/2
2021/4/2
目前,通信技术的一个重大发展成就就是:包 括话音、数据和视频传输在内的个人通信业务的 出现和应用,而通信卫星和光纤网络正为全世界 提供高速通信业务。
2021/4/2
1.2 通信系统的组成
一、通信系统的一般模型 二、模拟信系统与数字通信系统模型 三、数字通信的特点
2021/4/2
通信原理第一章 绪论 ppt课件
学时安排
48学时(讲课)1-11周(4月29日结课) 第12周考试(5月11-15) 第13-16周通信系统综合实验
作业
每章交一次作业,希望同学们按时交作业。
成绩
作业20%,平时10%,期末考试70%。
2021/4/2
课程特点
是一门重要的专业技术基础课,也是一门概 念及原理性较强的课程。
信息源
发送设备
(发送端)
信道 噪声源
接收设备 受信者 (接收端)
图1―1 通信系统的一般模型
2021/4/2
(1)信息源:把各种消息转换成原始电信号。根据消息 的种类不同,信源可分为模拟信源和数字信源。模拟信 源输出连续的模拟信号(如话筒、摄像机);数字信源 则输出离散的数字信号(如电传机,计算机等各种数字 终端) 。
2021/4/2
(4)接收设备:与发送设备作用相反,其目的是从受到 减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。对于多路复 用信号,接收设备中还包括解除多路复用,实现正确分 路的功能。
(5)受信者:简称信宿,是传送消息的目的地,其功能 与信源相反,是将恢复的原始电信号转换成相应的消息 。
上面所示的模型是对各种通信系统的简化和概括, 它反映通信系统的共性。根据所研究对象或关心的 问题不同,相应有不同形式的更具体的通信模型。 今后的讨论就是围绕着通信系统的模型而展开的。
(4)电视。电视极大地改变了人们的生活,使传输和 交流信息从单一的声音发展到实时图像。
(5)电子计算机。计算机被公认为是20世纪最伟大的 发明,它加快了各类科学技术的发展进程。
2021/4/2
(6)集成电路。集成电路为各种电子设备提供了高速 、微小、功能强大的“心”,使人类的信息传输能 力和信息处理能力达到了一个新的高度。
一、 通信系统的一般模型
1、通信系统的定义 用于进行通信的硬件设备、软件和传输介
质的集合叫做通信系统。 需要强调的是,过去对通信系统的定义没
有软件部分,但随着计算机进入通信系统, 通信软件就成为组成通信系统的基本要素, 因此我们在定义中加入软件这一模块。
2021/4/2
2、通信系统的一般模型(点对点通信)
二、通信技术发展概述
自19世纪初电通信技术问世以来,通信技术的 发展可谓日新月异。“千里眼”、“顺风耳”等古 人的梦想不但得以实现,而且还出现了许多人们过 去想都不曾想过的新技术。
根据各种通信技术在通信发展史上的地位、作用 以及对人类社会的影响,我们对过去的100多年通 信技术的发展历史进行了概括性的总结,认为有10 项重大通信技术值得人们纪念。
2021/4/2
二、 模拟通信系统模型与数字通信系统模型
1、模拟通信系统和数字通信系统 消息的传递是通过它的物理载体---电信号来实
现的,即把消息寄托在电信号的某个参量上。按信 号参量的取值方式不同,可把信号分为两类:模拟 信号和数字信号。
模拟信号:电信号的参量取值连续(不可数, 无穷多)。(如普通电话机送出的语音信号等)
(2)发送设备:将信源产生的信号转换为适合信道传输 的信号形式。可能包含放大、滤波、编码、调制等过程 。
(3)信道:信号传输的媒介或途径。它即给信号以通路 ,也会对信号产生各种干扰和噪声。
图中的噪声源是信道中噪声及分散在通信系统其它各 处噪声的集中表示。目的是为了分析问题的方便。关于 信道与噪声的问题将在第4章讨论。
在上述实例中我们发现,无论是远古狼烟 滚滚的烽火,还是今天四通八达的电话,无 论是饱含情谊的书信,还是绚丽多彩的电视 画面,尽管通信的方式各种各样,传递的内 容千差万别,但都有一个共性,那就是进行 信息的传递。
因此,我们对通信下一个简练的定义:
所谓通信,就是信息的传递。
2021/4/2
几点说明: • 通信的方式多种多样,在这里我们所讨论的通信不
主要学习通信的基本原理和基本概念,为后 续专业课程的学习打基础。
2021/4/2
2021/4/2
2021/4/2
2021/4/2
1.1 通信的基本概念
一、通信的定义 二、通信技术发展概述
2021/4/2
一、通信的定义
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
(7)光纤通信。光导纤维的发明,使人们寻求到一种 真正能够承担起构筑未来信息化基础设施传输平台 重任的通信介质。
(8)卫星通信。卫星通信将人类带入了太空通信时代 。
(9)蜂窝移动通信。蜂窝移动通信为人们提供了一种 前所未有、方便快捷的通信手段。
(10)因特网。因特网的出现意味着信息时代的到来 ,使地球变成了一个没有距离的小村落-“地球村 ”。
(1)莫尔斯发明有线电报(1837年左右)。有线电报 开创了人类信息交流的新纪元。
(2)马克尼发明无线电报(1897年左右)。无线电报为 人类通信技术开辟了一个崭新的领域。
(3)载波通信。载波通信的出现,改变了一条线路只 能传送一路电话的局面,使一个物理介质上传送多 路音频电话信号成为可能。
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, 利用邮政媒体送达家人; • 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;
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• 还有电报、电话、广播、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。
是广义上的通信,而是特指利用各种电信号作为通 信信号的电通信。
• 作为一门科学、一种技术,现代通信所研究的主要 问题概括地说就是:如何把信息大量地、快速地、 准确地、方便地、经济地、安全地从信源通过传输 介质传送到信宿。
• 《通信原理》就是介绍支撑各种通信技术的通信基 本概念和数学理论基础。
2021/4/2
2021/4/2
目前,通信技术的一个重大发展成就就是:包 括话音、数据和视频传输在内的个人通信业务的 出现和应用,而通信卫星和光纤网络正为全世界 提供高速通信业务。
2021/4/2
1.2 通信系统的组成
一、通信系统的一般模型 二、模拟信系统与数字通信系统模型 三、数字通信的特点
2021/4/2
通信原理第一章 绪论 ppt课件
学时安排
48学时(讲课)1-11周(4月29日结课) 第12周考试(5月11-15) 第13-16周通信系统综合实验
作业
每章交一次作业,希望同学们按时交作业。
成绩
作业20%,平时10%,期末考试70%。
2021/4/2
课程特点
是一门重要的专业技术基础课,也是一门概 念及原理性较强的课程。
信息源
发送设备
(发送端)
信道 噪声源
接收设备 受信者 (接收端)
图1―1 通信系统的一般模型
2021/4/2
(1)信息源:把各种消息转换成原始电信号。根据消息 的种类不同,信源可分为模拟信源和数字信源。模拟信 源输出连续的模拟信号(如话筒、摄像机);数字信源 则输出离散的数字信号(如电传机,计算机等各种数字 终端) 。
2021/4/2
(4)接收设备:与发送设备作用相反,其目的是从受到 减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。对于多路复 用信号,接收设备中还包括解除多路复用,实现正确分 路的功能。
(5)受信者:简称信宿,是传送消息的目的地,其功能 与信源相反,是将恢复的原始电信号转换成相应的消息 。
上面所示的模型是对各种通信系统的简化和概括, 它反映通信系统的共性。根据所研究对象或关心的 问题不同,相应有不同形式的更具体的通信模型。 今后的讨论就是围绕着通信系统的模型而展开的。
(4)电视。电视极大地改变了人们的生活,使传输和 交流信息从单一的声音发展到实时图像。
(5)电子计算机。计算机被公认为是20世纪最伟大的 发明,它加快了各类科学技术的发展进程。
2021/4/2
(6)集成电路。集成电路为各种电子设备提供了高速 、微小、功能强大的“心”,使人类的信息传输能 力和信息处理能力达到了一个新的高度。
一、 通信系统的一般模型
1、通信系统的定义 用于进行通信的硬件设备、软件和传输介
质的集合叫做通信系统。 需要强调的是,过去对通信系统的定义没
有软件部分,但随着计算机进入通信系统, 通信软件就成为组成通信系统的基本要素, 因此我们在定义中加入软件这一模块。
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2、通信系统的一般模型(点对点通信)
二、通信技术发展概述
自19世纪初电通信技术问世以来,通信技术的 发展可谓日新月异。“千里眼”、“顺风耳”等古 人的梦想不但得以实现,而且还出现了许多人们过 去想都不曾想过的新技术。
根据各种通信技术在通信发展史上的地位、作用 以及对人类社会的影响,我们对过去的100多年通 信技术的发展历史进行了概括性的总结,认为有10 项重大通信技术值得人们纪念。
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二、 模拟通信系统模型与数字通信系统模型
1、模拟通信系统和数字通信系统 消息的传递是通过它的物理载体---电信号来实
现的,即把消息寄托在电信号的某个参量上。按信 号参量的取值方式不同,可把信号分为两类:模拟 信号和数字信号。
模拟信号:电信号的参量取值连续(不可数, 无穷多)。(如普通电话机送出的语音信号等)
(2)发送设备:将信源产生的信号转换为适合信道传输 的信号形式。可能包含放大、滤波、编码、调制等过程 。
(3)信道:信号传输的媒介或途径。它即给信号以通路 ,也会对信号产生各种干扰和噪声。
图中的噪声源是信道中噪声及分散在通信系统其它各 处噪声的集中表示。目的是为了分析问题的方便。关于 信道与噪声的问题将在第4章讨论。
在上述实例中我们发现,无论是远古狼烟 滚滚的烽火,还是今天四通八达的电话,无 论是饱含情谊的书信,还是绚丽多彩的电视 画面,尽管通信的方式各种各样,传递的内 容千差万别,但都有一个共性,那就是进行 信息的传递。
因此,我们对通信下一个简练的定义:
所谓通信,就是信息的传递。
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几点说明: • 通信的方式多种多样,在这里我们所讨论的通信不
主要学习通信的基本原理和基本概念,为后 续专业课程的学习打基础。
2021/4/2
2021/4/2
2021/4/2
2021/4/2
1.1 通信的基本概念
一、通信的定义 二、通信技术发展概述
2021/4/2
一、通信的定义
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
(7)光纤通信。光导纤维的发明,使人们寻求到一种 真正能够承担起构筑未来信息化基础设施传输平台 重任的通信介质。
(8)卫星通信。卫星通信将人类带入了太空通信时代 。
(9)蜂窝移动通信。蜂窝移动通信为人们提供了一种 前所未有、方便快捷的通信手段。
(10)因特网。因特网的出现意味着信息时代的到来 ,使地球变成了一个没有距离的小村落-“地球村 ”。