2017通信原理第9章第23讲
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通信原理讲义
通信原理讲义第一章绪论1．1 通信系统的组成１.1．1 通信一般系统模型点对点通信模型:反映了通信系统的共性。
1．1．2 模拟通信与数字通信●消息可以分成两类ﻩﻩ离散消息：消息的状态是可数的或离散型的（如符号、文字等）,也称为数字消息。
连续消息：状态连续变化的消息（如语音、图像）,也称为模拟消息。
●消息与电信号之间必须建立单一的对应关系。
通常,消息被载荷在电信号的某以参量上。
ﻩﻩ数字信号:电信号的参量携带离散消息，该参量离散取值。
模拟信号:电信号的参量携带连续消息，参量连续取值。
●相应的通信系统分成两类ﻩ数字通信系统ﻩﻩ模拟通信系统●模拟信号与数字信号之间可以相互转换在信息源中使用模-数（数-模)转换器,接受端使用数－模（模－数)转换器。
●数字通信比模拟通信更能适应对通信技术越来越高的要求（1）数字传输的抗干扰能力强，中继时可以消除噪声的积累；（2）传输差错可以控制；（3）便于使用现代数字信号处理技术对信息进行处理；（4） 易于加密处理;（5） 可以综合传递各种消息,增强系统功能。
● 模拟通信系统模型（点对点）基带信号：携带信息，但具有频率很低的频谱分量,不适宜传输的原始电信号。
已调信号：基带信号经过调之后转换成其频带适合信道传输的信号，也称频带信号。
调制器:将基带信号转变为频带信号的设备。
解调器：将频带信号转变为基带信号的设备。
模拟通信强调变换的线性特性,既已调参量与基带信号成比例。
● 数字通信系统模型（点对点） 强调已调参量与基带信号之间的一一对应。
数字通信需要解决的问题:（2） 编码与解码：通过差错控制编码消除噪声或干扰造成的差错; （3） 加密和解密：对基带信号进行人为“搅乱”；（4） 同步:发送和接收节拍一致,包括：位同步（码元同步)和群同步、帧同步、句同步或码组同步。
数字通信模型:同步环节的位置不固定,图中没有出现。
消息消息数字基带传输模型：● 数字通信的缺点 比模拟通信占据更宽的频带。
通信原理总结PPT课件(通信原理)
，即 ｆｃ≥２ｆｍ 即可产生抑制载波的双边带调
幅信号。第二项即是。
7
8
例2 已知调幅波的表达式为：
Sm(ｔ)=0.125COS2（104）t + 4COS2(1.1104)t+0.125 COS2(1.2104)t
试求其中：
1) 载频是多少？
2) 调幅指数为多少？
3) 调制频率是多少？
解 Sm(ｔ)=[４＋0.25COS2(０.1×104)t］ COS2（1.1104）t
13
例5 已知(15,11)汉明码的生成多项式为
g(x)=x4+x3+1
试求其生成矩阵和监督矩阵
解 n=15 k=11
r=4
101010101111000
H=
110011110100100 111100111000010
111111000010001
14
G=[Ik PT]
1
1
1 1
0
=1 1
1
01 1
H = [P Ir]=
1110100 0111010 1101001
20
例9： +32sinω1t），f1=1KHz，fc=100MHz。 1）该角调波为调频还是调相？ 2）若为调频波，频敏度Kf=106rad/V-S，求 调制信号m（t）的表达式，m（t）的峰值、
1
1
1111 0111 1011 0011 1101 0101 1110 0110 1010 1100 1001
15
例6 已知双边带调制系统的等效模型 如图示：
•A
LPF
×
B
＋
×
C
LPF
其中，LPF的截止频率为4000Hz，噪声N（t） 为高斯白噪声，其双边功率谱密度 n0/2=2×10-7W/Hz，若要求从A到C的通信信 道容量不小于40000bit/s，试求B点信号 SDSB（t）的最小功率。
幅信号。第二项即是。
7
8
例2 已知调幅波的表达式为：
Sm(ｔ)=0.125COS2（104）t + 4COS2(1.1104)t+0.125 COS2(1.2104)t
试求其中：
1) 载频是多少？
2) 调幅指数为多少？
3) 调制频率是多少？
解 Sm(ｔ)=[４＋0.25COS2(０.1×104)t］ COS2（1.1104）t
13
例5 已知(15,11)汉明码的生成多项式为
g(x)=x4+x3+1
试求其生成矩阵和监督矩阵
解 n=15 k=11
r=4
101010101111000
H=
110011110100100 111100111000010
111111000010001
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G=[Ik PT]
1
1
1 1
0
=1 1
1
01 1
H = [P Ir]=
1110100 0111010 1101001
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例9： +32sinω1t），f1=1KHz，fc=100MHz。 1）该角调波为调频还是调相？ 2）若为调频波，频敏度Kf=106rad/V-S，求 调制信号m（t）的表达式，m（t）的峰值、
1
1
1111 0111 1011 0011 1101 0101 1110 0110 1010 1100 1001
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例6 已知双边带调制系统的等效模型 如图示：
•A
LPF
×
B
＋
×
C
LPF
其中，LPF的截止频率为4000Hz，噪声N（t） 为高斯白噪声，其双边功率谱密度 n0/2=2×10-7W/Hz，若要求从A到C的通信信 道容量不小于40000bit/s，试求B点信号 SDSB（t）的最小功率。
《通信原理》(第3版)课件CH9
二、基本概念
◼ 信道编译码 信道编码是使不带规律性或规律性不强的原始数字信
号变为带上规律性或加强了规律性的数字信号 信道译码器则利用这些规律性来鉴别是否发生错误，
或纠正错误。
❖ 差错控制：包括信道编码在内的一切纠正错误手段。 ❖ 差错控制的工作方式
➢ 前向纠错FEC、检错重发ARQ、信息反馈IF、混合纠错HEC
a0
（2）生成矩阵；
（3）此码的全部码字；
（4）此码的最小码距
d
及纠、检错能力；
0
（5）此码的编码效率 。
三、汉明码
汉明码是一种高效率的纠单个错误的线性分组码，其最小码距 d0 = 3。
0 0 1 0
0 0 0 1
a5
a4 a3
a2
a1
=
0 0 0 0
a0
H A = 0n−k n = 7列
监督方程即为约束关系
简记为
1 0 1 1 0 0 0 H = 1 1 1 0 1 0 0
1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1
(n−k) = 7−3 = 4行
输入二进制信息{bi}
比特速率 Rb a3 , a2 , a1, a0
将 k位信息
分为一组
信道 编码器
长度为 k 的信息组
输出{bˆi }
比特速率 Rb
信道 译码器
编码输出 {di}
比特速率 Rc = Rbn / k b6 , b5 , b4 , b3 , b2 , b1, b0
长度为 n 比特的码字
k 比特信息 n − k 监督位
数字 调制器
有噪声 信道
长度为 n 比特的码字
解调输出{dˆi} 比特速率 Rc
通信基本原理PPT课件
一、 通信系统的组成
1. 通信的基本概念
通信：把信息从一地有效地传递到另一地的全过程。
2. 通信系统模型
2021/3/9
1
3. 模拟通信系统和数字通信系统模型
3.1. 模拟通信系统模型
2021/3/9
2
3.2. 数字通信系统模型
2021/3/9
3
3.3.数字通信系统与模拟通信系统的性能比较
• 数字传输的抗干扰能力强，噪声不积累。 • 数字系统可采用差错控制编码改善传输质量。 • 数字系统中便于做加密处理； • 数字通信系统适合传输、交换多种信息。 • 数字通信系统便于集成化。 • 数字信号占用的频带宽。 • 数字通信系统对同步要求高，系统设备比较复杂。
基站子系统(BSS)在移动台(MS)和移动网子系统(NSS)之 间提供和管理传输通路，特别是包括了MS与GSM系统的 功能实体之间的无线接口管理；NSS是整个GSM系统的 控制和交换中心，它负责所有与移动用户有关的呼叫接续 处理、移动性管理、用户设备及保密管理等功能，并提供 GSM系统与其它网络之间的连接；MS、BSS和NSS组成 GSM系统的实体部分，操作支持子系统(OSS)为网络运营 商提供一种手段用来控制和维护这些实际运行部分。
光发送电路的作用是把电信号变换成光信号，并耦合到 光纤中传输。
2021/3/9
25
1.2. 光发送机的光发送电路
1.2.1.光发送电路的组成 光发送电路主要包括波形预处理、光源驱动、光功率
自动控制(APC)、光源工作温度自动控制(ATC)、光源组件、 告警等部分。 1.2.2.光源组件
光源组件的作用是产生作为光载波的光信号。光源 组件采用LD（激光器）和LED（发光二极管）。 1.2.3.光调制
1. 通信的基本概念
通信：把信息从一地有效地传递到另一地的全过程。
2. 通信系统模型
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1
3. 模拟通信系统和数字通信系统模型
3.1. 模拟通信系统模型
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3.2. 数字通信系统模型
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3.3.数字通信系统与模拟通信系统的性能比较
• 数字传输的抗干扰能力强，噪声不积累。 • 数字系统可采用差错控制编码改善传输质量。 • 数字系统中便于做加密处理； • 数字通信系统适合传输、交换多种信息。 • 数字通信系统便于集成化。 • 数字信号占用的频带宽。 • 数字通信系统对同步要求高，系统设备比较复杂。
基站子系统(BSS)在移动台(MS)和移动网子系统(NSS)之 间提供和管理传输通路，特别是包括了MS与GSM系统的 功能实体之间的无线接口管理；NSS是整个GSM系统的 控制和交换中心，它负责所有与移动用户有关的呼叫接续 处理、移动性管理、用户设备及保密管理等功能，并提供 GSM系统与其它网络之间的连接；MS、BSS和NSS组成 GSM系统的实体部分，操作支持子系统(OSS)为网络运营 商提供一种手段用来控制和维护这些实际运行部分。
光发送电路的作用是把电信号变换成光信号，并耦合到 光纤中传输。
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1.2. 光发送机的光发送电路
1.2.1.光发送电路的组成 光发送电路主要包括波形预处理、光源驱动、光功率
自动控制(APC)、光源工作温度自动控制(ATC)、光源组件、 告警等部分。 1.2.2.光源组件
光源组件的作用是产生作为光载波的光信号。光源 组件采用LD（激光器）和LED（发光二极管）。 1.2.3.光调制
通信原理概论PPT课件
1M
10M
100M
传输容量(bps)
2021年4月28日
15
第15页/共22页
通信的发展目标---个人通信
• 目标是实现：个人通信系统 (PCN)
• 无论任何人 (Whoever)
• 在任何时候 (Whenever)
• 在任何地方 (Wherever)
• 与另一个人 (Whomever)
• 进行任何类型 (Whatever)
• 第二个PC时代 • 2001～2020年 • Personal Communication
• 第三个PC时代 • 2020～2040 • Power Chip (?)
2021年4月28日
19
第19页/共22页
通信系统的性能
• 有效性：在给定信道内能传输的信息内容的多少 资源的利用(频率，时间和功率)
2021年4月28日
9
第9页/共22页
通信系统的多层次覆盖
2021年4月28日
10
第10页/共22页
五、通信技术发展概况介绍
移动通信系统 ---以蜂窝移动通信系统为
MS 移动台
例
手持机 HS
MS 移动台
基站 BTS
基站 BTS
公共电话网 PSTN
基站控制器 BSC
基站 BTS
基站 BTS
基站控制器 BSC
2
第2页/共22页
教学内容和重点
《现代通信原理》将以通信系统为背景，主要讲述通信系统和通信技术的基本 原理。内容包括：通信系统基本概念、信息论初步、模拟信号调制技术、语音 编码、多路复用、数字信号的基带传输和频带传输、差错控制编码及多址传输
原理。
重点以数字通信为主，以上内容作为信息类学 生必须掌握的知识，以作为进一步深入该领域 学生的先修知识。
通信原理第九章
(4) 网同步。 在获得了以上讨论的载波同步、位同步、群同步之后， 两点间的数字通信就可以有序、准确、可靠地进行了。然而， 随着数字通信的发展，尤其是计算机通信的发展，多个用户 之间的通信和数据交换，构成了数字通信网。显然，为了保 证通信网内各用户之间可靠地通信和数据交换，全网必须有 一个统一的时间标准时钟，这就是网同步的问题。
1 m ( t ) cos θ 2 1 v 6 = m ( t ) sin θ 2 v5 =
v5、v6相乘产生误差信号:
1 2 v d = m ( t ) sin 2θ 8
当m(t)为矩形脉冲的双极性数字基带信号时， 2 (t ) = 1 。 即 m 使m(t)不为矩形脉冲序列，式中的 m 2 (t ) 可以分解为直流和交流 分量。由于锁相环作为载波提取环时， 其环路滤波器的带宽设 计的很窄，只有m(t)中的直流分量可以通过，因此vd可写成
vd = K d sin 2θ
如果我们把图 9 - 3 中除环路滤波器（LF）和压控振荡器 （VCO）以外的部分看成一个等效鉴相器（PD），其输出vd正 是我们所需要的误差电压。
它通过环路滤波器滤波后去控制VCO的相位和频率，最 终使稳态相位误差减小到很小的数值，而没有剩余频差（即 频率与ωc同频）。此时VCO的输出v1=cos(ωct+θ)就是所需
一、直接法
9.2 .2信号中不包含载频分量时的 载频提取
直接法也称自同步法。这种方法是设法从接收信号中提取 同步载波。有些信号，如DSB-SC、PSK等，它们虽然本身不 直接含有载波分量，但经过某种非线性变换后，将具有载波的 谐波分量，因而可从中提取出载波分量来。下面介绍几种常用 的方法。 1. 平方变换法和平方环法 平方变换法和平方环法 此方法广泛用于建立抑制载波的双边带信号的载波同步。 设调制信号m(t)无直流分量，则抑制载波的双边带信号为
通信原理课件第9章
7
第9章模拟信号的数字传输
|M(f)|
f -fH fH
(f)
fs
-2/T -1/T 0 1/T 2/T
f
|Ms(f)|
fs -fH 0 fH f
8
第9章模拟信号的数字传输
因为已经假设信号m(t)的最高频率小于fH，所以若频率间隔fs 2fH，则Ms(f)中包含的每个原信号频谱M(f)之间互不重叠， 如上图所示。这样就能够从Ms(f)中用一个低通滤波器分离出 信号m(t)的频谱M(f)，也就是能从抽样信号中恢复原信号。 这里，恢复原信号的条件是：
自然抽样和平顶抽样
在上述PAM调制中，得到的已调信号ms(t)的脉冲顶部和原
模拟信号波形相同。这种PAM常称为自然抽样。在实际应
用中，则常用“抽样保持电路”产生PAM信号。这种电路 的原理方框图如右：
ms(t) m(t)
Ms(f )
保持电路
H(f)
mH(t)
MH(f)
T(t)
18
第9章模拟信号的数字传输
11
第9章模拟信号的数字传输
由于原信号频谱的最低频率fL和最高频率fH之差永远等于信 号带宽B，所以当0 fL < B时，有B fH < 2B。这时n = 1，而 上式变成了fs = 2B(1 + k)。故当k从0变到1时，fs从2B变到4B， 即图中左边第一段曲线。当fL＝B时，fH＝2B，这时n = 2。故 当k＝0时，上式变成了fs = 2B，即fs从4B跳回2B。当B fL < 2B时，有2B fH < 3B。这时，n = 2，上式变成了fs = 2B(1 + k/2)，故若k从0变到1，则fs从2B变到3B，即图中左边第二段 曲线。当fL＝2B时，fH＝3B，这时n = 3。当k＝0时，上式又 变成了fs = 2B，即fs从3B又跳回2B。依此类推。
第9章模拟信号的数字传输
|M(f)|
f -fH fH
(f)
fs
-2/T -1/T 0 1/T 2/T
f
|Ms(f)|
fs -fH 0 fH f
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第9章模拟信号的数字传输
因为已经假设信号m(t)的最高频率小于fH，所以若频率间隔fs 2fH，则Ms(f)中包含的每个原信号频谱M(f)之间互不重叠， 如上图所示。这样就能够从Ms(f)中用一个低通滤波器分离出 信号m(t)的频谱M(f)，也就是能从抽样信号中恢复原信号。 这里，恢复原信号的条件是：
自然抽样和平顶抽样
在上述PAM调制中，得到的已调信号ms(t)的脉冲顶部和原
模拟信号波形相同。这种PAM常称为自然抽样。在实际应
用中，则常用“抽样保持电路”产生PAM信号。这种电路 的原理方框图如右：
ms(t) m(t)
Ms(f )
保持电路
H(f)
mH(t)
MH(f)
T(t)
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第9章模拟信号的数字传输
11
第9章模拟信号的数字传输
由于原信号频谱的最低频率fL和最高频率fH之差永远等于信 号带宽B，所以当0 fL < B时，有B fH < 2B。这时n = 1，而 上式变成了fs = 2B(1 + k)。故当k从0变到1时，fs从2B变到4B， 即图中左边第一段曲线。当fL＝B时，fH＝2B，这时n = 2。故 当k＝0时，上式变成了fs = 2B，即fs从4B跳回2B。当B fL < 2B时，有2B fH < 3B。这时，n = 2，上式变成了fs = 2B(1 + k/2)，故若k从0变到1，则fs从2B变到3B，即图中左边第二段 曲线。当fL＝2B时，fH＝3B，这时n = 3。当k＝0时，上式又 变成了fs = 2B，即fs从3B又跳回2B。依此类推。
通信原理第七版ppt
通信原理第七版ppt
首先，通信原理第七版ppt从通信原理的基础知识入手，介绍了信号的基本特
性和传输过程。
通过对信号的频谱、带宽、功率等特性进行分析，使读者对信号的传输有了更加深入的理解。
同时，它还介绍了调制解调的基本原理和常见调制方式，包括调幅调制、调频调制和调相调制等，这些内容对于理解数字通信和模拟通信都具有重要意义。
其次，通信原理第七版ppt还详细介绍了信道编码和多路复用技术。
信道编码
是保证信息传输可靠性的重要手段，通过对信道编码的原理和常见编码方式进行介绍，读者可以了解到如何通过编码技术来提高通信系统的抗干扰能力。
而多路复用技术则是提高通信系统资源利用率的关键，它可以将多个信号同时传输在同一信道上，从而实现了信息传输的高效率。
最后，通信原理第七版ppt还介绍了数字通信系统和无线通信系统的基本原理
和结构。
数字通信系统已经成为了现代通信系统的主流，通过对数字调制解调技术、数字信道编码技术和数字调制解调技术的介绍，读者可以了解到数字通信系统的工作原理和特点。
而无线通信系统则是当前通信技术的热点，通过对无线信道特性、调制方式和多址接入技术的介绍，读者可以了解到无线通信系统的基本原理和发展趋势。
综上所述，通信原理第七版ppt是一份非常重要的资料，它系统地介绍了通信
原理的相关知识，对于学习和工作中的人来说都具有重要的参考价值。
通过对信号的传输、调制解调、信道编码、多路复用等多个方面的介绍，读者可以对通信原理有一个全面的了解，从而更好地应用于实际工作中。
希望大家能够认真学习和理解这份资料，从中获得更多的知识和启发。
通信原理CHVPPT课件
可得监督位数r:
r3
则有n=k + r = 4 + 3 = 7
令码组为a6 , a6 , a5 , a4 , a3 , a2 , a1,a0 ，其中a2 ,a1 ,a0 为监督位。
用S1、S2、S3表示三个监督关系式中的校正子。
设S1、S2、S3与错码位置的关系如下规定：
S1 S2 S3
错误码位置
00 1
式n+1个状态，则需要的监督位数为：
2r n + 1 或 2r k+ r + 1
(11.5-2)
22
第22页/共63页
11.5 线性分组码
P335
2. 汉明码构造
例：（n，k）分组码， k＝4, 要求纠1位错误，
则将k＝4,代入式(11.5-2) ：
2r n + 1 或 2r k+ r + 1
000 111 晴雨 由于存在6个禁用码组，具备检错能力，甚至能纠1位误码；
8
第8页/共63页
11.2
纠错编码的基本原理 P331
2. 分组码block code的概念
上述例2 的4个码组改用奇偶校验码 晴 云阴 雨
信息位
晴
00
云
01
监督位 0 1
阴
10
1
雨
11
0
k位二元序列（信息码） →（编码） n位二元序列
缺点： 如果发生4位错误，而且错误码元在矩阵中构成矩形 分布，则不能检测错误。
17
第17页/共63页
11.4.3 恒比码
P334
1. 编码规则
每个码组中均含有相同数目的“1”码（和“0”码），“1”码数目与“0”码数 目之比恒定。
通信原理基础PPT课件
第19页/共49页
电信支撑网
电信支撑网是对电信网的正常运营起到支持作用的一类网 络，包括以下中种： ❖电信管理网：通过计算机系统对全网进行统一的管理； ❖同步网：提供全网同步的时钟； ❖信令网：通过公共的网络传送信令信号；
第20页/共49页
全国网管中心
中移网管建设思路
省网管中心
本地网管中心
全国移动网管的目标结构－三级体系
第31页/共49页
N0.7信令系统应用
NO.7信令系统：是最适于在数字通信网中使用的公共信道信 令技术。 应用于：
➢ 电话网 ➢ 综合业务数字网 ➢ 数据网 ➢ 移动通讯网 ➢ 智能网 ➢ 网络的操作、管理和维护 ➢ 交换局与网络数据库等信息传递
第32页/共49页
N0.7信令系统特点
➢信令传送速度快。减少了呼叫建立时间，对远距离长途呼叫， 它可使拨号后时延缩短到1秒内。这不仅提高了服务质量，还 提高了传输设备和交换设备的使用效率；
基站 移动台
移动通信网络结构
国际局（CT1～CT3） 第一级交换局（C1） 第二级交换局（C2） 第三级交换局（C3）
第四级交换局（C4） 端局（C5） 汇接局（Tm）
第12页/共49页
全国长途 汇接网
A省
TMSC1
HSTP
中国移动GSM网络概貌
B省
HSTP
TMSC1
全国长途 汇接网
省内 长途网
TMSC2
同步网
我国数字网采用分级主从同步方式，分为四级：
➢第一级为基准时钟，使用铯原子种：
它是最高基准源，可设置在指定的一级交换中心和国际局所在地。有主、 备用时钟。最低准确度为±1×10-11，没有频率漂移。
➢第二级为有记忆功能的高稳定度的晶体时钟：
通信原理第二版
通信原理第二版
通信是指信息的传递和交流过程。
在通信系统中，信息通常以信号的形式传输。
通信的基本原理有两大方面，即信号传输和信号处理。
信号传输是指将信息转化为能够在传输媒介中传播的信号，并将其传输到接收端。
信号传输可以通过无线方式或有线方式进行。
无线方式包括无线电波、红外线、激光等；有线方式包括电磁波、光纤等。
在信号传输过程中，常常会受到传输媒介的限制和噪音的干扰。
信号处理是指将接收到的信号进行处理和解码，还原为原始的信息。
信号处理包括滤波、调制解调、编码解码等。
滤波可以去除信号中的噪音和干扰；调制解调是将原始信号调制到载波信号上进行传输，并在接收端进行解调还原；编码解码是将信息进行编码，使其更容易传输和还原。
通信系统还包括发送端和接收端之间的协议。
协议规定了通信中信息的格式和传输方式，确保了信息的正确传递和解码。
常用的通信协议有TCP/IP协议、HTTP协议等。
通信原理是现代社会中各种通信系统的基础，包括无线通信、有线通信、互联网等。
通过对通信原理的研究和应用，可以实现人与人、人与物、物与物之间的信息传递和交流，促进社会的发展和进步。
通信原理樊昌信PPT课件
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
第1章 绪论
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
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。
2．难点： 在掌握理论推导的基础上，弄清其物理意义
有部分随机信号分析的方法
大量采用付立叶变换的谱分析方法
3．方法： 抓住系统框图，理清分析思路
弄清推导思路，学会分析方法
深入领会结论，灵活应用解题
提倡简单预习，重听更重思考
认真完成作业，障碍及时清扫
§0.3参考书
1． 《现代通信原理》 清华 曹志刚
2． 《通信原理》
第1章 绪论
若用熵的概念来计算：
H
3 8
log
2
3 8
1 4
log
2
1 4
1 4
log
2
1 4
1 8
log
2
1 8
1.906 （比特 / 符号）
则该消息的信息量
I 571.906 108.64 (b)
以上两种结果略有差别的原因在于，它们平 均处理方法不同。前一种按算数平均的方法，结果可 能存在误差。这种误差将随着消息序列中符号数的增 加而减小。
若a = e，信息量的单位称为奈特(nat)，
若 a = 10，信息量的单位称为哈特莱(Hartley) 。
0
t
(a) 话音信号
0
t
(b) 抽样信号
图1-2 模拟信号
第1章 绪论
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
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。
2．难点： 在掌握理论推导的基础上，弄清其物理意义
有部分随机信号分析的方法
大量采用付立叶变换的谱分析方法
3．方法： 抓住系统框图，理清分析思路
弄清推导思路，学会分析方法
深入领会结论，灵活应用解题
提倡简单预习，重听更重思考
认真完成作业，障碍及时清扫
§0.3参考书
1． 《现代通信原理》 清华 曹志刚
2． 《通信原理》
第1章 绪论
若用熵的概念来计算：
H
3 8
log
2
3 8
1 4
log
2
1 4
1 4
log
2
1 4
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log
2
1 8
1.906 （比特 / 符号）
则该消息的信息量
I 571.906 108.64 (b)
以上两种结果略有差别的原因在于，它们平 均处理方法不同。前一种按算数平均的方法，结果可 能存在误差。这种误差将随着消息序列中符号数的增 加而减小。
若a = e，信息量的单位称为奈特(nat)，
若 a = 10，信息量的单位称为哈特莱(Hartley) 。
第九章 通信原理PPT课件
2
00 1
01 0
1
00 0
011
0
折叠二进制码对小信号的抗噪性能强，大信号反之，由于语
音信号小电压出现的概率较大，所以折叠码有利于减小语音信号
的平均量化噪声。
11
9.5 脉冲编码调制
格雷二进码 表示方法:
任何相邻电平的码组只有一位码位不同，即相邻码字 的距离恒为1。
除极性码外，绝对值相等时，其幅度码相同，故又称 反射二进码。
9.5
3位编码器（均匀量化），其输入信号抽样脉冲值在-0.5和7.5之间。
现在共有3个不同的Iw值，表示量化值的二进制码有3位，即c1c2c3。它 们能够表示8个十进制数，从0至7。
量化值
c1
c2
c3
0
0
0 0.5 0
1
0
0
1
1.5
2
0
1 2.5 0
3 3.5 0
1
1
4
1
0
0
4.5
5
1 5.5 0
M=2N 在语音通信中，通常采用8位的PCM编码就能够保证满意 的通信质量。我国采用的是8位编码的A律13折线PCM 编码。
14
9.5 脉冲编码调制
若把自然二进码从低位到高位依次给以2倍的加权，就可 变换为十进数。如设二进码为(an-1, an-2, …, a1, a0)
则D=an-12n-1+an-22n-2+…+a121+a020 便是其对应的十进数（表示量化电平值）。 特点: 编码简单、易记，而且译码可以逐比特独立进行。
9
9.5 脉冲编码调制
特点: （1）相邻码之间只有一个码字不同，这样误一位码造
通信原理第三版
通信原理第三版
通信原理是指通过信号的传输和处理，实现信息传递的一系列原理和技术。
通信原理中的一个核心概念是信号。
信号可以是可感知的各种物理量，例如声音、光、电压等。
为了在传输中保持信号的准确性和可靠性，需要对信号进行调制和解调。
调制是指将信息信号转换为适合传输的信号形式。
常见的调制方式有幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
调制后的信号经过传输介质，如电缆、光纤或无线
电波，传输到接收端。
解调是指将传输中的调制信号还原为原始的信息信号。
解调的过程与调制相反，可使用滤波、解调电路或数字信号处理技术等方法。
在通信过程中，会遇到信号的衰减和失真问题。
衰减是指信号在传输过程中逐渐减弱，可通过调整信号的增益或使用放大器来补偿。
失真是指信号在传输过程中形状发生改变，可通过均衡器、滤波器或预编码等技术来抑制或校正。
为了实现高效的通信，还需要考虑如何合理利用信道资源。
多路复用技术可以将多个通信信号同时传输在同一信道上，从而提高信道利用率。
常见的多路复用方式有时分复用（TDM）、频分复用（FDM）和码分复用（CDM）等。
除了上述基本原理和技术外，通信原理还涉及信息编码、差错控制、调制解调器、基带信号处理等方面。
这些技术与通信系统的性能、容量和可靠性密切相关。
总之，通信原理是实现信息传递的基础，通过调制、传输、解调等核心技术，实现信号的准确传输，并利用多路复用等技术提高通信效率，以满足人们对通信的需求。
通信原理教程PPT
噪声
发送端 接收端
34
通信的主要性能指标
适应性 有效性 经济性 可靠性 标准性
模拟通信的有效性
数字通信的有效性
模拟通信的可靠性
数字通信的可靠性
被传信号 的有效频带
是否 充分利用 信道资源
(数码率) 码元 传输速率
(传信率) 信息 传输速率
解调器 输出 信噪比
调制制度 增益G
误码率 Pe
误信率
35
1.3.4
绪论
数字通信原理
1
课程定位
是电信类专业的一门重要专业基础课程， 也是
该专业的一门核心主干课。 是“信息与通信工程”学科研究生入学考试课。
《通信原理课件》
2
课程目标
掌握通信系统的基本概念、基本理论、 基本技术和系统性能分析方法；为本领域 的进一步学习和研究奠定基础。
《通信原理课件》
3
教 材
9
1.1
通信的发展
烽火台
光信号的应用--- 最简单的二进制数字（光）通信
11
1838年 莫尔斯--有线电报
“上帝创造 了何等的奇迹 !”
塞缪尔· 莫尔斯 （Samuel Finley Breese Morse，1791-1872）
12
贝尔（1847-1922）美国电话发明者
13
数字通信系统的主要性能指标
一般通信系统的性能指标：
1、可靠性：指系统传输消息的质量问题 2、有效性：指系统传输消息的速率问题 3、经济性：指系统的成本问题
4、适应性：指系统适用的环境条件
5、标准性：指系统的接口、各种结构和协
议是否合乎国家、国际标准。
36
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输出信噪比为：
So 1 N e 4Pe
PCM系统的总的平均信噪功率比：
So
E[mo2 (t)]
1
1
22N
No E[nq2 (t)] E[ne2 (t)] Nq / So Ne / So 1/ M 2 4Pe 1 4Pe 22N
当接收端输入大信噪比时即：
4Pe 22N 1
So 22N No
小信号,即原点两 侧的斜率为:
1/ 8 255 32 1/ 255 8
小信号的量化信噪
比律比A律好,反之,
大信号的量化信噪
比律比A律差.
1
x
表 μ律15折线参数表
i 01
2
34
5
6
78
y i 0 8
2i 1
x 255
0
1 2 34 5 8 8 88 8
1 3 7 15 31 255 255 255 255 255
假设信号的概率密度函数为均匀分布，采用 均匀量化方式。
可以证明：量化噪声引起的接收端滤波器输出 量化信噪比为： So E[m2 (t)] E[m2 (kTs )] M 2 22N
Nq E[nq2 (t)] E[nq2 (kTs )]
PCM的传输速率为： fb N fs 2 fH N
数字基带传输系统无码间干扰 所需最小传输带宽为：
B
fb 2
N fs 2
Nf H
2B
So 22N 2 fH Nq
PCM系统输出端信号量化噪声功率比与系统带宽 成指数关系。
下面再分析信道加性噪声对PCM系统性能的影响：
通常我们只需考虑仅有一位错码的码组。而多 于一个错码的码组错误不予考虑：
Pe' C81Pe
Pe'' C82 Pe2
Pe'' Pe'
恒流源：用来产生各种标准电流值，由数个标准权值电流组成
译码电路:
P CM码流
极性控制
时 D1 钟 D2 脉
冲 D8
… … … …
记 忆 电 路
C2
7/ 12 B1 变 换
寄 B1 ′ 12解
存
位 码 PAM
读
线电
出
性路
C8
B12
B1′2
图、PCM译码器原理框图
[例]抽样值+1270量化单位，求A律13折线8位编码
将模拟信号的抽样量化值变换成代码称为脉冲编码调制（PCM）
1. 脉冲编码调制原理
A / D变化
m(t) 抽样
量化 mq(t) 编码
信道 干扰
ms(t)
低通 滤波
译码
m(t)
mq(t)
图、PCM系统原理框图
2、码型的选择 这种电平与码组的对应规律关系就称为码型
在PCM通信编码中，折叠二进制比自然二进制码优越。 它是A律13折线PCM30/32基群设备采用的码型。
非均匀量化的方法是把输入量化器的信号x先 进行压缩处理，再把压缩的信号y进行均匀量 化所。谓压缩器就是一个非线性变换电路，它可使 微弱信号被放大，强的信号被压缩。压缩器的 输入输出关系为：y f (x)
y
1 y
通常使用的压缩器一般 为对数式压缩器，即：
y ln x
x
0
xi
1x
图、压缩特性
而接收端采用与压缩器特 性相反的扩张器来恢复x：
f fH 其他
Ne E[ne2 (t)]
fH fH
Gtho (
f
)
22N
Pe (V )2 3Ts2
由抽样定理知，接收端低通滤波器输出信号为：mo
(t)
1 Ts
m(t)
设信号是均匀分布，则PCM译码输出信号功率为：
So
mo2 (t)
1 Ts2
M
2 (V 12
)2
因此：仅考虑信道加性噪声时的PCM系统的
其平均间隔时间 Ta Ts / NPe
为接收：译码器输出端由误码引起的
误差功率谱密度：
Gth
(
f
)
1 Ta
E[Q2
]
NPe Ts
22N 3N
(V
)
2ห้องสมุดไป่ตู้
在理想低通输出端，由误码引起的噪声功率谱密度为：
Gtho ( f ) Gth ( f ) H R ( f ) 2 Gth0( f )
故PCM系统加性噪声功率为：
3、码位的选择与安排 在13 折线编码中普遍采用8位二进制码。M=28=256个量化分层
按折叠二进制的码型，这8位码的安排如下：
极性码 C1
段落码
段内码
C2C3C4 C5C6C7C8
段落码
1
Ⅷ
1
0
Ⅶ
1
1
Ⅵ
0
0
ⅢⅣⅤ
1 1
0 0
1
0 0
ⅠⅡ
x
图、 段落码与各段的关系
1 1 1 128 16 2048
在长为N的自然二进制编码组中，第i位上的 误码所造成的误差为 ： 2i1 V
PCM码组由于误码在译码器输出端造成的平均误差功率为 ：
E[Q2 ]
1 N
N
(2i1 V ) 2
i 1
(V )2 N
N
(2i1 ) 2
i 1
22N 1 1 (V )2 3N
22N 3N
(V )2
错误码组之间的平均间隔为：1/ NPe 个码组
y x
20 lg
dy dx
QdB
20 lg
dy dx
20 lg
1 4.67
13.3dB
dy
dx 1 x ln(1 )
表 、 信噪比的改善程度与输入电平的关系
随着数字电路特别是大规模集成电路的发展，数字压
扩得到广泛应用。对应于A律和 律对数压扩特性分
别采用：13折线近似A律压缩特性，另一种采用15折
6 71 88
63 127 1 255 255
斜率
255 y 8 x
1 1 1 11 1 1 1 2 4 8 16 32 64 128
段落
1
2
345
6
7
8
作业：9-2； 9-5
7．4 脉冲编码调制（PCM）
所谓“编码”即将消息或符号一一对应变换成二进制码组 的过程，其相反的过程成为译码。
抽样值+1270 A律13折线8位编码为:11110011 量化误差：1272 -（1152+64/2）=1272-1248=22
作业：9-2； 9-5
作业：9-9；9-10 9-11
5、 PCM系统的抗噪声性能
A / D变化
m(t) 抽样
量化 mq(t) 编码
信道
干扰
ms(t)
mˆ (t) m(t) nq (t) ne (t)
1 2
图、A律13折线
1
x
S Nq / dB 40
Q＜ 0 30
18 20
10
36
＝ 0
改善量 Q＞ 0
＝ 100
0
－ 10 － 20 － 30 － 40 － 50 x / dB
图、有无压扩的比较曲线
下面考察13折线和A律(A=87.6)压扩特性近似程度.
取A=87.6有两个目的: 一是13折线各段落的分界点与A=87.6曲线十分逼近.使特性 曲线原点附近的斜率凑成16. 二是使13折线逼近时,x的八个段落量化近似于2的幂次递减分 割有利于数字化.
低通 滤波
译码
m(t)
mq(t)
m(t) 为输出信号成分 nq (t)为由量化噪声引起的输出噪声 ne (t) 为由信道加性噪声引起的输出噪声
PCM系统的抗噪声性能，定义为：
So So
E[m2 (t)]
No Nq Ne E[nq2 (t)] E[ne2 (t)]
量化噪声功率大小与信号的概率密度函数和量化方式有关
当接收端输入小信噪比时即：
4Pe 22N 1
So No
22N 4Pe 22N
1
4Pe
2. 律15折线：
y ln(1 x) ln(1 )
x 256 y 1 256 i /8 1 2i 1
255
255
255
y
1
7
8
7
6
8
6
5
8
5
4 84
3 83
2 82
第8段
1 8 1
10
31
255 3
7
255 15
255 255 255
63
127
255
255
图、 律15折线
由于15折线 律对
+号，确定极性码 C1=1； 确定段落码C2C3C4: IW=128；IW=512；IW=1024，
1270>IW=1024, 得：C2C3C4=111
确定段内码C5C6C7C8: IW=1024+64*8；IW=1024+64*4=1280；
IW=1024+64*2=1152
最后IW=1024+64*3=1216； C5C6C7C8=0011；
x f 1 ( y)
国际上采用两种对数压缩器：
（1） 压缩律
y ln(1 x) ln(1 )
0 x 1 255 x和y为归一化
（2）A压缩律
Ax
y
1
ln
A
0x 1 A
1 ln Ax 1 ln A
1 x 1 A
A 87.6
y 1
200 100
30 ＝ 0