通信原理第1章概论精品PPT课件
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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
通信原理第1章概论PPT课件
用途
常规双边带调幅
广播
抑制载波双边带调幅 立体声广播
线性调制
连
单边带调幅SSB
载波通信、无线电台、数传
续
波
残留边带调幅VSB
电视广播、 数传、 传真
调
制
频率调制FM
微波中继、卫星通信、广播
非线性调制
相位调制PM
中间调制方式
数字调制
幅度键控ASK 频率键控FSK
数据传输 数据传输
2020/11/7
6
续表（2）
第1章 概论
1.1
1.2 消息、信息与信号
1.3 数字通信
1.4 信道
1.5 信道中的噪声
1.6 信道容量
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1
学习目标
• 通信的发展历史、现状及趋势； • 常用通信术语； • 信号、信息与消息的区别； • 通信系统的组成和分类，通信方式； • 数字通信系统的主要特点； • 离散消息的信息量； • 码元速率，信息速率，频带利用率，误码率； • 信道的分类； • 典型的信道噪声；
I = loga [1/P(x)] = -logaP(x) 这就是信息量的定义。
当a = 2时，信息量的单位为“bit”； 当a = 10时，信息量的单位为“hartley”； 当a = e时，信息量的单位为“nat”；
例1:假设明天天晴的概率为1/2，则“明天会天晴”这则消息的信息量为： I = -log2 [1/2]＝1 bit
一、常用术语
通信: 消息： 信息：
电通信： 信号：
信息（或消息）的传输和交换。（研究的对象：
信源与信道）
信息的物理表现形式。如语言、文字、 数据或图
像等。
消息的内涵，即信息是消息中所包含的人们原来
通信原理课件第一章.pptx
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）
通信原理(全套1162页PPT课件)
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2.4 信號通過線性時不變系統
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3.2 模擬角度調製
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3.2 模擬角度調製
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3.2 模擬角度調製
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3.2 模擬角度調製
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3.4 *角度調製系統的抗雜訊性能
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3.4 *角度調製系統的抗雜訊性能
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3.4 *角度調製系統的抗雜訊性能
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3.4 *角度調製系統的抗雜訊性能
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3.4 *角度調製系統的抗雜訊性能
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3.4 *角度調製系統的抗雜訊性能
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1. 通信的目的
➢ 传递消息中包含的信息。 ➢ 本课程主要研究传输。 2. 消息
➢ 是指信源所产生的信息的物理表现。
➢ 例如：语音、文字、图形、图像等。
➢ 消息必须转换成电信号（简称信号），才能
在通信系统中传输。
20
1.2 消息、信息和信号
一、信息、消息和信号的定义与区别
3. 信号
➢ 是指消息的物理载体，是传输消息的手段。 ➢ 可分为模拟信号和数字信号。
23
香 农(Shannon)
24
克劳德·香农(Claude Elwood Shannon，1916-2001)1916 年4月30日诞生于美国密西根州的Petoskey。
1936年香农在密西根大学获得数学与电气工程学士学 位，然后进入MIT念研究生。
赫兹 （1857-1894）
德国物理学家
1888年，成了近代科学史上的一 座里程碑。赫兹的发现具有划时代的 意义，它不仅证实了麦克斯韦发现的 真理，更重要的是开创了无线电电子 技术的新纪元。为了纪念他在电磁波 发现中的卓越贡献，后人将频率的单 位命名为赫兹。
16
1.1 通信的发展
在发现电磁波不到6年，意大利的马可尼、俄
考核方式
考核方式：平时成绩（20%） 最终考试（80%）
总成绩（100%）
第1章 概论
目标要求
• 基本要求
➢ 了解通信的发展； ➢ 掌握消息、信息、信号的定义； ➢ 掌握数字通信的概念，理解数字通信的优点； ➢ 掌握数字通信系统模型及其主要性能指标； ➢ 熟悉无线信道、有线信道；
6
目标要求
• 重点、难点
3.现代
20世纪60年代以后： 数字通信技术进入高级发展阶段。
近20多年： 数字通信迅猛发展； 光纤通信也携手同行。 两者都成为现代通行网的主要支柱。
11
1.1 通信的发展
“上帝创造了 何等的奇迹!”
塞缪尔·莫尔斯
（Samuel Finley Breese
Morse，1791-1872）
12
1.1 通信的发展
通信原理
牛强 Email：
Tel:
讲授内容
1、通信基本概念和模型 2、预备知识（信道、噪声以及时频域变换） 3、模拟线性调制 4、模拟角调制 5、PCM 6、数字信号基带传输 7、数字信号调制传输 8、差错控制编码 9、同步原理 10、通信网
教材与参考书
1、南利平，通信原理简明教程 2、樊昌信，通信原理，第六版 3、曹志刚，现代通信原理 4、王秉钧，通信原理及其应用
英国物理学家
麦克斯韦在物理学中的最大贡 献是建立了统一的经典电磁场 理论和光的电磁理论，预言了 电磁波的存在。1873年，麦克 斯韦完成巨著《电磁学通论》， 这是一部可以同牛顿的《自然 哲学的数学原理》相媲美的书， 具有划时代的意义，是牛顿以 后科学史上的又一座丰碑 。
Hale Waihona Puke 151.1 通信的发展赫兹对人类最伟大的贡献是用实验 证实了电磁波的存在。
国的波波夫分别实现无线电传播，并很快投人实际
使用。其他利用电磁波的技术，也像雨后春笋般相
继问世。无线电报（1894年）、无线电广播
（1906年）、无线电导航（1911年）、无线电话
（1916年）、短波通讯（1921年）、无线电传真
（1923年）、电视（1929年）、微波通讯
（1933年）、雷达（1935年），以及遥控、遥感、
贝尔
（1847-1922）
美国电话发明者
13
1.1 通信的发展
1876年3月10日，美 国发明家贝尔发明世界上 第一部电话，并获美国专 利局批准的电话专利。这 是2005年8月11日拍摄 的美国新泽西州默里山贝 尔实验室博物馆内的世界 第一部电话。
14
1.1 通信的发展
麦克斯韦(James Clerk Maxwel 1831～1879)
卫星通讯、射电天文学……它们使整个世界面貌发
生了深刻的变化。
17
1838 1864 1876 1896 1906 1918 1925 1936 1937 1938 1940
1.1 通信的发展
莫尔斯 有线电报 麦克斯韦尔 电磁辐射方程 贝尔 电话 马克尼 无线电报 真空管 调幅广播 超外差接收机 三路明线载波电话 多路通信 调频广播 脉冲编码调制 电视广播 二战刺激 雷达和微波系统发展
1.古代： 公元前800年(周朝)，周幽王烽火戏诸侯。 应用光通信的见证－最简单的二进制数字通信。
2.近代： 1820年：安培发明电报通信，近代数字通信的 开始。 1838年：莫尔斯将电报通信推向实用。 1876年：贝尔发明电话，模拟通信的开始。
9
1.1 通信的发展
• 烽火台
10
1.1 通信的发展
4. 信息 ➢ 是指消息中所包含的对受信者有意义的内容 （或有效内容）。 ➢ 不同形式表现（汉字、符号、图形等）的同 一消息，载有相同的信息。
21
1.2 消息、信息和信号
如何度量信息？ －－首先要解决的问题。
22
1.2 消息、信息和信号
二、消息中信息量的度量
1.要求
度量信息量的方法，必须满足： 能度量任何消息； 与消息的类型无关； 消息的重要程度无关。
1948 1950 1956 1957 1958 1960 1961 1962 1960 1970 1980
晶体管 香农IT 通信统计理论建立 时分多路通信 应用于电话 越洋电话铺设 第一颗人造卫星发射 第一颗通信卫星发射 发明激光 发明集成电路 第一颗同步通信卫星 PCM进入实用 彩电 数字传输理论 高速计算机 LSI 商用卫星 程控交换 光纤通讯 SLSI 长波光纤通信 ISDN 3G
➢ 重点是： 信息的度量； 数字通信系统模型的理解与掌握。
➢ 难点是： 数字通信系统性能指标的理解与计算。
7
主要内容
➢ 1.1 通信的发展 ➢ 1.2 消息、信息和信号 ➢ 1.3 数字通信 ➢ 1.4 信道 ➢ 1.5 信道中的噪声 ➢ 1.6 小结 ➢ 思考题、习题
8
1.1 通信的发展
一、历史的通信方式
18
返回
1.2 消息、信息和信号
一、信息、消息和信号的定义与区别
1. 通信的目的
➢ 传递消息中包含的信息。 ➢ 本课程主要研究传输。 2. 消息
字幕“明天是晴天” —— 文字
天气预报
播音员说“明天是晴天” —— 语言
“明天是晴天”
—— 图形 19
1.2 消息、信息和信号
一、信息、消息和信号的定义与区别