现代通信原理第1章+通信原理绪论

二、《现代通信原理》概 述
1.绪论 2.统计信号分析 3.模拟调制 4.模拟信号的数字化传输 5.数字基带传输 6.数字调制 7.数字信号的最佳接收 8.同步技术 9.信道编码 10.通信原理实验
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三、通信原理课程的重点、难点(不 同层次要求不同)
* 统计信号分析 模拟调制 模拟信号的数字化传输
此时H(S)Hmax(S)
1 Hmax(S)lbP(s)
lb42bit/符号
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5.香农公式：CBlog2(1
S) N
1)香农公式给出了信道最大的无差错传输 速率。
2)香农公式说明若保持最大无差错传输速 率不变，带宽与信噪比可以互换。
3)香农公式并没有给出带宽与信噪比互换 的具体方法。
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1957年苏联发射第一颗人造地球卫星，人类开始了 空间通信。 1962年美国发射第一颗通信卫星，卫星通信步入实 用阶段。 1966年美籍华人高锟提出光纤通信设想，十多年后 实现了光纤通信。 1970年第一部商用数字时分程控电话交换机在法国 投入使用。 1978年美国贝尔实验室研制成功模拟蜂房移动电话 系统。 1985年英国电信公司开设了综合业务数字网。 1986年欧洲推出泛欧数字移动通信网(GSM)并于 1991年在欧洲开始商用。
* 基带传输 数字调制
* 最佳接收 同步 差错控制 实验
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第1章 绪 论
《现代通信原理（第三版）》 宋祖顺 宋晓勤 宋平
电子工业出版社
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第1章 绪论
1 通信发展简史 2 通信系统的基本模型 3 通信系统分类和数字通信系统 4 信息量与香农公式
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1.1通信发展简史
电通信起源于18世纪末，开始用于军事目的是19 世纪初。 1876年贝尔发明了电话 1895年马可尼和波波夫同时分別实现了无线电通 信。 1929年贝尔实验室第一次进行了电视试验。 1946年美国造了第一台电子计算机，到了20世纪 50年代末开始了计算机通信。 1956年美国摩托罗拉公司生产出第一个无线电寻 呼机。
《现代通信原理》
(第三版)
宋祖顺 宋晓勤 宋 平
电子工业出版社
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前言
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为什么选择通信电子信息专业？
通信电子信息学科是尖端科学技术。 物质、能源、信息是人类生存的三大资源。
通信电子信息产业是朝阳产业。 通信电子信息产业有很大发展空间。
通信是其它各行各业的倍增器 通信电子信息专业的姐妹学科多。
a) 确定符号概率为1，取对数为0，表示信息量为0。
b) 多个符号总信息量为各个符号信息量之和。如三个 等概二元制符号的信息量 I(3s)=3I(s)，即三个符号的 信息量是单个符号信息量的三倍。
因3个二元制符号共有8种状态000 、001 、……111,所以
每种状态出现的概率为1/8，
I(3s)=-
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1.4 信息量与香农公式
1. 消息、信号与信息的基本概念： 消息—人或事物情况的报道。 信号—消息的载体或消息的携带者(对
电通信，信号是指电流或电压的幅度、频 率、相位；无线电波、光波等等)。
信息—对接收者事先不知道的消息(信 息与不确定性紧密相关，越出人意料，信 息量越大)。
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1989年美国科克姆公司开始码分多址数字蜂房通信 试验，93年生产出第一批双模式移动台，此后 CDMA席卷世界。 1991年美国国防部“易通话”计划提出软件无线电 概念，94年10月完成第一阶段计划并进行演示。 1991年美国副总统戈尔提出“信息高速公路法案” 很快得到世界各国响应，全球掀起信息高速公路热潮。 1994年国际最大的计算机互联网络(英特网)商业化， 实现了世界范围的网络资源共享。 2000年国际电信联盟(ITU)确定W-CDMA，CDMA2000和TD-SCDMA三大主流无线接口标准写入第三 代移动通信系统(3G)技术指导性文件。
均方误差：lim1
TT
T
2T[x， (t)x(t)]2dt 2
E{[x, (t)x(t)]2}
信噪比： N S 噪 信声 号平 平均 均功 功率 率
时间平均 统计平均 常用对数表示
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3. 数字通信系统的有效性与可靠性 (1)有效性：用码元速率(传码率、传输速率、波形速率)及信息速率(传信率)来
自控、遥控、遥测、仪表、汽车电子、家 电、智能楼宇等 通信电子信息就业好。
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一 、 《现代通信原理》课程的 地位与作用
1. 通信的过程： 信息的采集 信息的加工处理 信息的传输 信息的交换 信息的利用
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2.以人民防空系统为例详解上述五亇过程：
雷达获取来犯敌机或导弹信息 对信息进行加工处理，如编码、经纬度转 换等 信息从雷达站向上级传送 信息经逐级交换传送至中央 由中央决定对来犯者实施打击或驱逐
Rb2 RB2
多进制系统，码元速率与信息速率之间关系(仅仅数值相等，单位并不相同) ：
RbN lbN RBN
若保持信息速率不变，N进制系统与二进制系统码元速率之间的关系为：
R B 2R B NlbN(波 特 )
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(2)可靠性：用误码率、误信率、误字率、误句率等 来衡量。
误码率记为： 错误接收的码元数
lb1/8=3
l(s)=1
所以l(3s)=3l(s)
c)信息量最小为0，不会为负。
因概率在1~0之间，取对数则在0~无穷大之间，它不会为 负数。因此，对数能准确地表示信息量的意义。
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3.平均信息量(熵)
q
H (s) P (si ) I (si ) i 1 q P (si )lbP (si ) i 1
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1.3 通信系统分类和数字通信系统
1. 通信系统分类： 按收、发两地有没有线路连接分为： 有线通信和无线通信 按消息的形式分为： 电话、电报、传真、电视 按信号的性质分为： 模拟通信和数字通信
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2. 模拟通信与数字通信：
信道上传输的是模拟信号称为模拟通信。 信道上传输的是数字信号称为数字通信。
4.例：设A、B、C、D四个消息分別以概率1/4、 1/8、1/8、1/2传送，求平均信息量。
解 ： H
(s)
4 i 1
P(si )lb
1 P(si )
1 lb4 1 lb8 1 lb8 1 lb2 4 88 2
2331 4882
1.75bit / 符 号
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若A、B、C、D等概，求平均信息量。
3. 模拟信号与数字信号：
凡信号的某一参量可以取无限多个值，并且直接与消息对 应的信号称为模拟信号。
凡信号的某一参量只能取有限个值，并且常常不直接或者不 准确地与消息对应的信号称为数字信号。
4点：
抗干扰能力强，差错可控制，便于与计算机连接实现通信 现代化、自动化，易加密，便于集成，便于实现多媒体通信。
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3.通信原理主要内容：
信息的加工处理 信息的传输 通信原理以信息传输为核心，部分内容涉及信 息的加工处理。
模拟信号数字化传输、基带传输、频带传输 (调制、解调)、同步技术、差错控制技术等，都 是围绕传输这个核心展开讨论的。
少数内容，如PCM、增量调制等属于信息加 工处理的内容。
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1.2 通信系统的基本模型
信源和输 入变换器
发送设备
信道
接收设备
输出变换 器和信宿
噪声及 干扰源
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信源和输入变换器：信源是消息的来源，通常为非 电量，输入变换器是把非电量转变成电量，即把消 息变换成输入信号。 发送设备：加工信号，満足信道的要求。(如调制) 信道：信息传输的通道。 接收设备：接收信道传输的信号，减小噪声及干扰 的影响，并变换成信宿能接受的信号(如解调)。 信宿及输出变换器：信息的归宿，其中重要的任务 是电量与非电量的转换。 噪声和干扰源：它包括白噪声、自然干扰、工业干 扰、人为干扰等，与其它方框不同，它是系统固有 的，并非是一个设备。
是否二元制系统有效性高呢？
结论是否定的，因为两个系统完成的工作是一样的，都是进行天气预报，
八种天气，每秒钟报告一次。因此，有效性仅用码元速率来衡量有失公允。
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R 信息速率：每秒钟传送的信息量，用
b
简记为b/s。
表示 ，单位为比特/秒，
二进制系统，码元速率与信息速率之间关系(仅仅数值相等，单位并不相同)：
当信源等概时 H ( s ) 有最 大值。
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熵有如下性质
1)熵的物理概念是：每个符号的平均信息量，单位是 比特/符号。
2)熵是非负的，最小为零。 3)当信源符号等概时，熵有最大值记为
H m a x ( s ) l o g 2 q q 为 信 源 符 号 个 数
4)只要信源不等概，则
H(s)Hm 精选apxpt (s)
如：
s0 , s1
并且
P(s0)
P(s1)
1 2
1
I(s0)I(s1)lb1/21(bit)
等概二元制信号，每个符号的信息量为1比特，
是最简单的信息，它作为信息量的单位是非常适合
的。
(2)信息量的概念与概率联系在一起，概率越小信息 量越大，符合人们对信息的理解。
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(3)信息量用对数表示，能准确地表达信息的本质。
表征。
R 码元速率：每秒钟传送码元的个数，用 B 表示，单位为波特，记为B。
仅有码元速率表示有效性是不够的，例如对八种天气进行天气预报
晴云阴雨 雪雾 霜雹 八进制 0 1 2 3 4 5 6 7 二进制 000 001 010 011 100 101 110 111
若每秒钟报告一次，则八进制码元速率为1B 则二进制码元速率为3B
2. 信息的度量 1)信息的定义：
假设信源由 s1, s2 ,sq 共 q 个离散符号组成，
并且每个符号独立，其中任一个符号 出s i 现的概率为
P 则( s i )si 的信息量
上述对数I(以si)2为lb底P，(1si则)信l息bP量(si的) 单位为比特(bit)
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2)讨论
(1)等概二元制信源，每一个符号的信息量为1比特。
1.5 数字通信系统的主要性能指标
1.概述 有效性、可靠性、适应性、标准性、经
济性、及美观大方，便于维修等等都是通 信系统的性能指标。
其中最重要的是有效性与可靠性。 有效性---快 可靠性---正确
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2.模拟通信系统的有效性与可靠性 有效性：取决于消息所含的信息量及对消息的処理。 可靠性：用均方误差或信噪比表征
Pe 传 输 的 总 码 元 数 误 信 率 (又 称 误 比 特 率 )记 为 ：
错误接收的比特数 Pb 传 输 的 总 比 特 数 误字率记为：
错误接收的字数 PL 传 输 的 总 字 数
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作业
习题1 习题2 习题4 选做习题5 习题6 选做习题7
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