通信概论第1章

通信概论冬梅编著. 通信导论》 教材：魏更宇，孙岩，张冬梅编著. 《通信导论》. 北京邮电大学出版社.2005 北京邮电大学出版社.2005 目录 第1章 通信系统概述 第2章 传输介质 第3章 信号的传输技术 第4章 信号的数字化处理技术 第5章 信号的交换 第6章 话音通信 第7章 数据通信基础 第8章 局域网 第9章 广域网 10章 第10章 互连网 第11章 综合业务和多媒体通信 11章 12章 第12章 卫星和蜂窝移动通信 13章 第13章 无线通信
u(t) = Um cos(ω0t + ϕ)
式中： 式中： Um：正弦波的幅度，表示正弦波的最大值； ：正弦波的幅度，表示正弦波的最大值；
ω0
ϕ
：正弦波的角频率； 正弦波的角频率；
正弦波的频率，单位是Hz Hz； f 0 ：正弦波的频率，单位是Hz； ：正弦波的初相位。 正弦波的初相位。
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（3）时域波形 ）
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70年代：传输网络由电缆向光纤过渡，开始卫星通信。 年代：传输网络由电缆向光纤过渡，开始卫星通信。 年代 80年代：通信网络开始向数字网络发展，ATM,蜂窝网 年代：通信网络开始向数字网络发展， 年代 蜂窝网 移动通信（ ）。 移动通信（G1）。 90年代：互联网快速发展，波分复用（WDM） 年代：互联网快速发展，波分复用（ 年代 ） 90年代中期：数字式无线移动通信得到进一步发展，代表 年代中期：数字式无线移动通信得到进一步发展， 年代中期 技术有GSM（G2）、 （ ）、 ）、TDMA、CDMA。 技术有 、 。
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3、通信的相关概念 、 a、信息(Imformation)：消息中包含的有意义的内容。 、信息 ：消息中包含的有意义的内容。 如：语音、文字、音乐、图像。 语音、文字、音乐、图像。 b、消息（Message)：消息是信息的表现形式。 、消息（ ：消息是信息的表现形式。 一条信息可用多种形式的消息表示。 【一条信息可用多种形式的消息表示。】 c、信号(Signal)：消息的载体，消息靠信号传递。 、信号 ：消息的载体，消息靠信号传递。
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可以通过信道编码和信源编码进行差错控制， ④ 可以通过信道编码和信源编码进行差错控制，改 善传输质量。 善传输质量。 支持各种消息的传递。 ⑤ 支持各种消息的传递。 数字信号占用信号频带较宽， ⑥ 数字信号占用信号频带较宽，因此频带利用率 较低。 较低。 7、通信系统的分类 、 ⑴按消息分：电报系统、电话系统、数据系统、 按消息分：电报系统、电话系统、数据系统、 图像系统。 图像系统。 ⑵按调制方式分：基带传输、频带传输（调幅、 按调制方式分：基带传输、频带传输（调幅、 调频、调相、脉幅、脉宽、脉位）。 调频、调相、脉幅、脉宽、脉位）。
综合业务数字网的产生和发展。 综合业务数字网的产生和发展。
3、当今 、
TCP/IP协议得到广泛的应用，各种不同的信号都 协议得到广泛的应用， 协议得到广泛的应用 可以在统一的IP网络上进行传输 网络上进行传输。 可以在统一的 网络上进行传输。
＊目前发展的热点
WCDMA（欧、日）/CDMA2000（北美）/TD（ （北美） SCDMA（中国）为技术代表的第三代（G3）移动通信 （中国）为技术代表的第三代（ ） 技术
。
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二、通信网络的发展历程
1、前期 、
每一种业务或不同通信速率的 通信系统都需要 一个各自的网络。 一个各自的网络。
2、中期 、
2、通信系统各部分的功能 、
信息源：把各种可能消息转换成原始电信号。 信息源：把各种可能消息转换成原始电信号。 发送设备： 发送设备：将原始电信号变换成与传输信道 相匹配的传输信号。 相匹配的传输信号。
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信道：信号传输的通道。 信道：信号传输的通道。 接收设备：从接收信号中恢复出原始电信号。 接收设备：从接收信号中恢复出原始电信号。 受信者： 受信者：将复原的原始电信号转换成相应的消息 。
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第1章 通信系统概述 章
主要内容 1、通信的基本概念 、 2、 2、通信的发展历程 3、通信的发展趋势 、
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§1.1 通信的基本概念
一、通信 1、通信的定义 、 通信是传递信息的手段， 通信是传递信息的手段，即将信息从发送器传送 到接收器。 到接收器。 广义：由一地向另一地（或多地） 广义：由一地向另一地（或多地）进行消息的有效传递 称为通信。 称为通信。 狭义：利用电磁技术、电子技术、光电技术等手段，借助 狭义：利用电磁技术、电子技术、光电技术等手段， 电信号或光信号实现从一地向另一地（或多地） 电信号或光信号实现从一地向另一地（或多地）进 行消息的有效传递和交换的过程称为通信。 行消息的有效传递和交换的过程称为通信。 2、通信的目的 、 为了完成信息的传输和交换。 为了完成信息的传输和交换。
解 调 器
道
（2） ） 解 信源编/解码器 信源编 解码器 加/解密器 解密器
模 信 信
信 密
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信道编/解码器：实现差错控制功能， 信道编 解码器：实现差错控制功能，用以对抗 解码器 由于信道条件造成的误码。 由于信道条件造成的误码。 调制/解调器：实现数字信号的传输与复用。 调制 解调器：实现数字信号的传输与复用。 解调器 6、数字通信的特点 、 数字电路易于集成化， ① 数字电路易于集成化，因此数字通信设备功 耗 低、易于小型化。 易于小型化。 再生中继无噪声积累，抗干扰能力强。 ② 再生中继无噪声积累，抗干扰能力强。 信号易于进行加密处理，保密性强。 ③ 信号易于进行加密处理，保密性强。
（1）定义： 定义： 若一个消息出现的概率为P 若一个消息出现的概率为 ，则这一消息所含 的信息量I为 的信息量 为
I = log a 1/ p
当，a＝2，信息量单位为比特 ＝ ，信息量单位为比特bit a＝e，信息量单位为奈特 ＝ ，信息量单位为奈特nit a＝10，信息量单位为哈莱特 ＝ ， 目前运用最广泛的是比特。 目前运用最广泛的是比特。
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（2）信息量计算举例（对等概率出现的离散消息） ）信息量计算举例（对等概率出现的离散消息）
①双极性二进制码元
若0、1出现的概率相等，即P（0）＝P(1)=0.5,则0或1的 、 出现的概率相等， （ ） 则 或 的 出现的概率相等 信息量为： 信息量为：
I = log 2
1 p (0)
= log 2
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4、模拟通信系统 、
信道中传输的是模拟信号。 信道中传输的是模拟信号。 （1）模型 ）
（ 2）名词解释 ）
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基带信号： 基带信号： 由信息转化而来的原始模拟信号， 由信息转化而来的原始模拟信号，一般 含有直流和低频成分，不宜直接传输。 含有直流和低频成分，不宜直接传输。 已调信号： 已调信号： 由基带信号转化而来、 由基带信号转化而来、频域特性适合信 道传输的信号，又称为频带信号。 道传输的信号，又称为频带信号。
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⑶按媒质上的信号分：模拟系统、数字系统。 按媒质上的信号分：模拟系统、数字系统。 ⑷按传输煤质分：有线系统、无线系统。 按传输煤质分：有线系统、无线系统。 ⑸按复用方式分：频分复用、时分复用、码分复用。 按复用方式分：频分复用、时分复用、码分复用。 ⑹按消息传送的方向和时间分：单工、半双工、 按消息传送的方向和时间分：单工、半双工、 全双工。 全双工。 ⑺按数字信号排列顺序分：串序、并序。 按数字信号排列顺序分：串序、并序。 ）、交换网络 ⑻按连接形式分：专线直通（点对点）、交换网络 按连接形式分：专线直通（点对点）、 （多点对多点）。 多点对多点）。
3、通信系统基本名词解释 、
模拟消息——消息状态连续变化。 消息状态连续变化。 模拟消息 消息状态连续变化 数字消息——消息状态可数或离散。 消息状态可数或离散。 数字消息 消息状态可数或离散 模拟信号——电信号的参量连续。 电信号的参量连续。 模拟信号 电信号的参量连续 数字信号——电信号的参量离散 电信号的参量离散。 数字信号 电信号的参量离散
1 1 1 I = log2 p(0) = log2 p1 = log2 p(2) = log2 p(3) = log2 4 = 2(bit) (1)
可见：采用多进信息编码，信息传输效率较高 可见：采用多进信息编码，
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5、信号的时域和频域分析 、 （1）时域的含义：信号是时间的函数。 ）时域的含义：信号是时间的函数。 （2）时域的表达式 ）
Um
（4）频域表达式（根据傅立叶变换） ）频域表达式（根据傅立叶变换）
u (ω ) = U mπ [δ (ω + ω0 ) + δ (ω − ω0 )]
（5）频域的波形图 ）
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时域分析与频域分析变换举例： 时域分析与频域分析变换举例：
叠加信号的时域波形图
叠加信号的频域波形图
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二、通信系统
1、通信系统的模型 、
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§1.2 通信的发展历程
一、通信技术的发展历程
20年代：利用铜线实现有线通信，利用短波实现远距无线 年代：利用铜线实现有线通信， 年代 通信和国际通信。 通信和国际通信。 30－40年代：实现电信号的频分多路技术，长途载波电话。 － 年代 实现电信号的频分多路技术，长途载波电话。 年代： 50—60年代：半导体晶体管代替电子管，集成电路技术， 年代：半导体晶体管代替电子管，集成电路技术， 年代 公用电话通信网。 公用电话通信网。 60年代：计算机应用增多，数字通信开始兴起，模拟通信 年代：计算机应用增多，数字通信开始兴起， 年代 向数字通信过渡。 向数字通信过渡。
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2、通信网络的分类 、 ⑴ 按照信源的内容分 电话网、数据网（包括电报网、电传网、计算 电话网、数据网（包括电报网、电传网、 机网等）、电视节目网和综合业务数字（ 机网等）、电视节目网和综合业务数字（ISDN） ）、电视节目网和综合业务数字 ） 等。 ⑵ 按通信网络所覆盖的地域范围分 局域网、城域网、广域网等。 局域网、城域网、广域网等。 ⑶ 按通信网络所使用的传输信道分 有线网、短波网、微波网卫星网等。 有线网、短波网、微波网卫星网等。