通信原理 第一章
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数字通信的主要优点：
(a) 失真的数字信号
(b) 恢复的数字信号
数字信号波形的失真和恢复
数字通信的主要缺点：
➢ 占用带宽大 ➢ 设备复杂 ➢ 同步要求高
宽带通信、压缩编码 VLSI、SOC、ASIC 信号处理技术
应用实例：
➢ 数字传输技术：电话、电视、计算机数据等 信号的远距离传输。
➢ 模拟传输技术：有线电话环路、无线电广 播、电视广播等。
狭义信道
有线信道 无线信道
中长波地波 短波电离层反射 超短波、微波视距传输 超短波、微波对流层散射 卫星中继
编码信道 调制信道
信 源
加 密 器
编 码 器
调 制 器
发 转 换 器
信 道
收 转 换 器
解 调 器
解解 码密 器器
信 宿
发送设备
噪 声
接收设备
广义信道
广义信道
调制信道：
调制器输出端到解调器输入端的所有设备和媒介。 研究调制和解调时，常用调制信道。 连续信道/模拟信道。
eo(t)
e0t htei t nt e0t kt ei t nt
n(t)
n(t): 加性干扰 k(t): 乘性干扰
k t 依赖于网络的特性，k t 反映网络特性对 ei t 的作用。
干扰
加性干扰：本地噪声
始终存在
乘性干扰：非理理想信道 与信号共存
sR t sT tht nt
乘性 加性
增量调制DM
军用、 民用电话
Hale Waihona Puke 差分脉码调制DPCM电视电话、 图像编码
其 他 语 言 编 码 方 式 中低速数字电话 ADPCM、 APC、 LPC
按信号复用方式分类
通信原理第一章总结
2
第一章 绪论
课程要点（2）
3
本节要点
信息如何度量？与何参数有关？计算公式？
离散信源的信息量：
1 I log 2 log 2 P ( x) bit P( x)
熵（统计平均信息量）： n H ( x) P ( xi ) l og 2 P ( xi ) 等概时熵最大：
i 1
bit/符号
H max log 2 M
算术平均信息量存源的信息量如何求？（不要求，可自学）
4
本节要点
有效性和可靠性是通信系统的两个重要指标
模拟系统：有效性（带宽B） 可靠性（信噪比S/N） 数字系统：有效性（传输速率） 可靠性（差错率） 码元速率(传码率)RB与信息速率(传信率)Rb的关系：
Rb= RB log2M= RB H bit/s (H为等概时信源的熵)
频带利用率：
η= RB /B
误码率与误比特率（误信率）
有效性和可靠性常常是一对矛盾
5
第一章思考题和作业
什么是通信？通信的目的是什么？如何进行通
信？ 通信系统的组成以及分类？ 什么是模拟通信系统、数字通信系统？并比较它 们的异同。 什么是信息、消息和信号？信息是如何度量的？ 衡量通信系统优劣的指标有哪些？ 作业：
必做：1-4，1-5，1-7 选作：1－6 , 1-9 ，1-10
6
第一章 绪论
课程要点（1）
1
本节要点
通信发展简史 通信的目的和通信系统的概念、模型 通信系统一般由发送端、接收端、信道三大部
分组成，模拟与数字通信系统模型
通信系统可以按许多形式进行分类 通信系统中的两种变换：
非电信号 电信号（基带信号） 基带信号 频带信号（模拟强调变换的线性 ，数字强调变 换的一一对应。无此变换的系统为基带通信系统）
第一章 绪论
课程要点（2）
3
本节要点
信息如何度量？与何参数有关？计算公式？
离散信源的信息量：
1 I log 2 log 2 P ( x) bit P( x)
熵（统计平均信息量）： n H ( x) P ( xi ) l og 2 P ( xi ) 等概时熵最大：
i 1
bit/符号
H max log 2 M
算术平均信息量存源的信息量如何求？（不要求，可自学）
4
本节要点
有效性和可靠性是通信系统的两个重要指标
模拟系统：有效性（带宽B） 可靠性（信噪比S/N） 数字系统：有效性（传输速率） 可靠性（差错率） 码元速率(传码率)RB与信息速率(传信率)Rb的关系：
Rb= RB log2M= RB H bit/s (H为等概时信源的熵)
频带利用率：
η= RB /B
误码率与误比特率（误信率）
有效性和可靠性常常是一对矛盾
5
第一章思考题和作业
什么是通信？通信的目的是什么？如何进行通
信？ 通信系统的组成以及分类？ 什么是模拟通信系统、数字通信系统？并比较它 们的异同。 什么是信息、消息和信号？信息是如何度量的？ 衡量通信系统优劣的指标有哪些？ 作业：
必做：1-4，1-5，1-7 选作：1－6 , 1-9 ，1-10
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第一章 绪论
课程要点（1）
1
本节要点
通信发展简史 通信的目的和通信系统的概念、模型 通信系统一般由发送端、接收端、信道三大部
分组成，模拟与数字通信系统模型
通信系统可以按许多形式进行分类 通信系统中的两种变换：
非电信号 电信号（基带信号） 基带信号 频带信号（模拟强调变换的线性 ，数字强调变 换的一一对应。无此变换的系统为基带通信系统）
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章全书课件
“烽火戏诸侯”的故事就是古代应用光通信的见证，
它证明光通信在中国的应用至少可以追溯到公元前800
年。
二、鸿雁传书
“鸿雁传书”的典故，出自《汉书·苏武传》中“苏武牧羊”的故 事。据载，汉武帝天汉元年（公元前100年），汉朝使臣中郎将苏武出 使匈奴被鞮侯单于扣留，他英勇不屈，单于便将他流放到北海（今贝 加尔湖）无人区牧羊。19年后，汉昭帝继位，汉匈和好，结为姻亲。 汉朝使节来匈，要求放苏武回去，但单于不肯，却又说不出口，便谎 称苏武已经死去。后来，汉昭帝又派使节到匈奴，和苏武一起出使匈 奴并被扣留的副使常惠，通过禁卒的帮助，在一天晚上秘密会见了汉 使，把苏武的情况告诉了汉使，并想出一计，让汉使对单于讲：“汉 朝天子在上林苑打猎时，射到一只大雁，足上系着一封写在帛上的信， 上面写着苏武没死，而是在一个大泽中。”汉使听后非常高兴，就按 照常惠的话来责备单于。单于听后大为惊奇，却又无法抵赖，只好把 苏武放回。
8. 控制系统设计和测试。
MATLAB/SystemView 通信原理实验与系统仿真 （第2版） 曹雪虹 杨洁 童莹 编著 清华大学出版社
四、考查方式
• 综合成绩按照平时成绩占60%、期末卷面成绩占40% 算；
• 平时成绩包括签到、课堂互动、章节测验、作业等环 节；
• 期末卷面成绩做为期末成绩，题型分别为判断题、选 择题、填空题、综合题。判断题、选择题和填空题主 要源于学习通发布的章节测验，综合题主要源于课上 讲解的例题和课下布置的作业题；
古代通信
一、烽火传军情
“烽火”是我国古代用以传递边疆军事情报的一种 通信方法，始于商周，延至明清，相习几千年之久，其 中尤以汉代的烽火组织规模为大。在边防军事要塞或交 通要冲的高处，每隔一定距离建筑一高台，俗称烽火台， 亦称烽燧、墩堠、烟墩等。高台上有驻军守候，发现敌 人入侵，白天燃烧柴草以“燔烟”报警，夜间燃烧薪柴 以“举烽”（火光）报警。一台燃起烽烟，邻台见之也 相继举火，逐台传递，须臾千里，以达到报告敌情、调 兵遣将、求得援兵、克敌制胜的目的。
通信原理第一章
任何人、任何时候在任何地方以任意的方式进行通信。
1.1.1 通信系统的一般模型（主要培养全局系统的概念） 通信: 从一地向另一地传递和交换信息。
通信系统：实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质基于点与点之间的通信系统的模型用图1 -1 来描述。
送设备信道接收设备受信者噪声源接收端信息源：消息的产生地，其作用是把各种消息转换成原始电信号，称之为基带信号。
包括：电话机、电视摄像机和电传机、计算机等。
前者是模拟信源，输出模拟信号；后者是数字信源，输出数字信号。
发送设备：将信源和信道匹配起来，即将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号。
变换方式是多种多样的，比如：放大、调制、编码等等； 信道：指传输信号的物理媒质。
包括：大气（自由空间）、明线、电缆或光纤。
模拟信号：凡信号参量的取值是连续的或取无穷多个值的，且直接与消息相对应的信号。
数字信号：凡信号参量只能取有限个值，并且常常不直接与消息相对应的信号。
通信系统分为模拟通信系统+数字通信系统。
1. 模拟通信系统模型图1-4 模拟通信系统模型信息源调制器信道解调器受信者噪声源课程重点调制器：原始基带信号变换成适合信道传输的信号；从信号与系统的角度：调制器=频带搬移。
调制后的信号称为已调信号、频带信号。
已调信号有三个基本特征：一：携带有完整的基带信息二：适合在信道中传输三：信号的频谱具有带通形式且中心频率远离零频，因而已调信号又称频带信号。
信道编译码 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”。
接收端的信道译码器按一定规则进行解码，从解码过程中发现错误或纠正错误，从而提高通信系统抗干扰能力，实现可靠通信。
作用：提高通信系统抗干扰能力。
数字调制与解调 把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的频带信号。
基本的数字调制方式有振幅键控ASK、频移键控FSK、绝对相移键控PSK、相对（差分）相移键控DPSK。
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
2020/11/7
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
通信原理第1章
1.5.1 数字通信系统有效性指标的具体表述
*码元传输速率通常又可称为码元速率、数 码率、传码率、码率、信号速率或波形速率。
码元速率：指单位时间(每秒钟)内传输码
元的数目，用符号RB来表示。
➢码元速率：RB － 波特(B) 码元速率RB与信号的进制数无关，只与 码元宽度Tb有关：
RB
1 Tb
通常在给出系统码元速率时，有必要说 明码元的进制，多进制(N)码元速率RBN与二 进制码元速率RB2之间，在保证系统信息速率 不变的情况下，相互可转换，转换关系式为 :
象等 6. 按收信者是否运动分:固定与移动 7. 按信号复用方式分：TDM、FDM、CDM
1.3.2 通信方式
1. 按消息传送的方向与时间分
A
信道
B
(a)
A
信道
B
(b)
A
信道
B
(c)
(a) 单工方式； (b) 半双工方式； (c) 全双工方式
2. 按数字信号排序分
101
发 送 设 备
接 收 设 备
解： 信源输出的信息序列中，A出现23次，B出现14次， C出现13次，D出现7次，共有57个。
该信息源总的信息量为 ：
1.5 通信系统的主要性能指标
有效性和可靠性的关系（速度～质量） 模拟通信系统性能指标：
有效性指标：单位时间内传送的信息量 可靠性指标：均方误差 数字通信系统性能指标： 有效性指标：传输速率 可靠性指标：差错率
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，地球变成“地球村”。
通信发展现状和趋势
1)融合趋势：PSTN、CATV、计算机网络三网业务 融合；语音和数据融合；电域与光域融合；移动与 WLAN融合
通信原理第一章
P7
特点：随机性的，无法预知的。
信号：反映消息的电信号。
信息：把消息中的内容用概率统计的方法抽象出来。 信息是消息和信号中包含的某种有意义的抽象的东西。
2、信息量：是信息或消息的一种度量。信息的 大小由信息量来衡量。
不同的消息人们对它的反映是不同的，如：下雨、地震
（太阳从东方升起） 下雨：经常发生，不足为奇，信息量小； 地震：不常发生，很惊讶，信息量大。 （太阳从西方升起）
P（x）：消息的概率 a ：2的整数次幂 P8
信息量的单位的确定取决于底数a：
若对数以2为底时单位是“比特”（bit — binary unit的缩 写）；
若以e为底时单位是“奈特”（nat—nature unit的缩写）；
若以10为底时单位是“哈特”（Hart — Hartley的缩写）。
数字通信系统还有一个非常重要的控制单元， 即同步系统。使收发两端的信号在时间上保持 步调一致
3、数字通信的主要特点 目前，无论是模拟通信还是数字通信， 在不同的通信业务中都得到了广泛的应用。 但是，数字通信更能适应现代社会对通信技 术越来越高的要求，数字通信技术已成为当 代通信技术的主流。
与模拟通信相比，它有如下优点： 1、抗干扰、抗噪声性能好 2、差错可控 3、易加密 4、数字通信设备和模拟通信设备相比，设计 和制造更容易，体积更小，重量更轻。 5、数字信号便于计算机处理，数字信号可以 通过信源编码进行压缩，以减少冗余度，提 高信道利用率。 6、易于与现代技术相结合。
消息出现的概率越大，则消息中包含的信息量 越小； 消息出现的概率越小，则消息中包含的信息量 越大。
信息量：I information ∵ P（x）＝1 必然事件 P（x）＝0 不可能发生事件 I＝0 I＝∞
通信原理 第1章
缺点： 缺点：
需要较大的传输带宽 对同步要求高
第1章 绪论 章
1.3 通信系统分类与通信方式
1.3.1 通信系统的分类
按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、数据 按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、 通信系统、 通信系统、图像通信系统 … … 按调制方式分类：基带传输系统和带通（频带或调制） 按调制方式分类：基带传输系统和带通（频带或调制） 传输系统
1.1 通信的基本概念
实现通信的方式和手段： 实现通信的方式和手段： 非电的：如烽火台、 旌旗、消息树… 非电的：如烽火台、 旌旗、消息树 电的：如电报、电话、广播、电视、遥控、 电的：如电报、电话、广播、电视、遥控、 遥测、因特网和计算机通信等。 遥测、因特网和计算机通信等。
1.1 通信的基本概念
1.3 通信系统分类与通信方式
串行传输 ：将数字信号码元序列以串行方式一个码元接 一个码元地在一条信道上传输
优点：只需一条通信信道， 优点 只需一条通信信道，节省线路铺设费用 只需一条通信信道 缺点：速度慢 速度慢， 缺点 速度慢，需要外加码组或字符同步措施
其他分类方式： 其他分类方式：
同步通信和异步通信； 同步通信和异步通信；专线通信和网通信
在工程应用中，习惯把一个二进制码元称作 比特 在工程应用中，习惯把一个二进制码元称作1比特 。
1.4 信息及其度量
若有M个等概率波形（ ），且每一个波形的出现 若有 个等概率波形（P = 1/M），且每一个波形的出现 个等概率波形 ）， 是独立的，则传送 进制波形之一的信息量为 是独立的，则传送M进制波形之一的信息量为
1.2 通信系统的组成
信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。 信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。 是信号传输的通道，分为有线信道和无线信道。 是信号传输的通道，分为有线信道和无线信道。 噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。 噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。 接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。 接收设备 从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。 从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号 受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息， 受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如扬声 ）：把原始电信号还原成相应的消息 器等。 器等。
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
通信原理第一章
• 2．模拟信号与数字信号 • 模拟信号：电信号的参量连续取值
– 基带信号(一般指未调制过的信号)瞬时值状态数无限，如正弦信号、 语音信号、图像信号等。 – 已调信号(载波一般为正弦信号)的参数A.F.P状态数无限。
正弦:
AM:
FM:
PM:
• 数字信号：电信号的参量离散取值
– 基带信号的瞬时值状态数有限。 如计算机.电报机等输出的信号。 – 已调信号的参数A.F.P状态数有限。 • *注: 也可称ASK 、FSK 、PSK等数字已调信号为连续信号,因为 他们的瞬时值在某一范围内连续取值。
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Ö¹ Ò»¸ ö×Ö· û Ò»¸ ö×Ö· û
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(a)
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(b)
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单工数据传输：两站之间只能沿指定方向传输数据，反向传联 络信号
正向数据信道
Dn2
对信号进行时域分割（TDM），也可进行频域分割（FDM）。
若无帧同步码，则无法对各路信号进行正确分接。
...
mn(t)
• 2、 需要研究的问题
– – – – – – – 数字基带信号的特性（A/D变换）； 数字调制与解调原理； 已调信号的特性； 数字通信系统的抗干扰性能； 信道编码、译码（差错控制）； 加密； 同步。
最小频移键控MSK等 脉幅调制PAM 数字微波、空间通信 中间调制方式、遥测 中间调制方式 遥测、光纤传输 市话中继线、卫星、空间通信 军用、民用数字电话 电视电话、图象编码 语音、图象压缩编码
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 第一章
2）乘性干扰产生的误差通常由信道传输特性不理想引起 。目前，我们仅研究加性干扰产生的误差，均方误差指 标将转化为信噪比。
18
1.5.2 数字通信系统性能指标：传输速率和差错率
数字信号的描述：二进制：0、1 N 进制：0、1、2 … N-1
两个状态 N个状态
进制之间的相互转换关系： 例：N = 4 表示4 进制的每个状态可用2 位二进制状态描述； 若为小数，则取大于此值的第一个整数。
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
从波形上看，M进制有M种波性，每一种波形等概率出现 所以M 是波形数，p (xi ) =P 是每一波形出现的概率
15
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
3、电信网：多用户通信系统互联的通信体系。 （多点中的任意两点间的双向传输）
4、通信网：包括电信网， CATV网，计算机网，移动通信网， 广播电视网等。
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
4
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？
12
1.3.2 通信方式
单工、半双工、全双工 单工：单方向传输（一点发、一点收）。例如遥控 半双工：通信双方（两点）均能收发消息但不能同时收发。
例如无线对讲机 全双工：通信双方（两点）能同时收发信号。例如电话 数字通信 串序传输：将数字信号按时间顺序一个接一个的传输,
它占用一条通路。适合远距离。 并序传输：将数字信号码元序列分割成多路同时传输，
18
1.5.2 数字通信系统性能指标：传输速率和差错率
数字信号的描述：二进制：0、1 N 进制：0、1、2 … N-1
两个状态 N个状态
进制之间的相互转换关系： 例：N = 4 表示4 进制的每个状态可用2 位二进制状态描述； 若为小数，则取大于此值的第一个整数。
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
从波形上看，M进制有M种波性，每一种波形等概率出现 所以M 是波形数，p (xi ) =P 是每一波形出现的概率
15
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
3、电信网：多用户通信系统互联的通信体系。 （多点中的任意两点间的双向传输）
4、通信网：包括电信网， CATV网，计算机网，移动通信网， 广播电视网等。
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
4
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？
12
1.3.2 通信方式
单工、半双工、全双工 单工：单方向传输（一点发、一点收）。例如遥控 半双工：通信双方（两点）均能收发消息但不能同时收发。
例如无线对讲机 全双工：通信双方（两点）能同时收发信号。例如电话 数字通信 串序传输：将数字信号按时间顺序一个接一个的传输,
它占用一条通路。适合远距离。 并序传输：将数字信号码元序列分割成多路同时传输，
通信原理第1章绪论x
（4） 易于集成化， 从而使通信设备微型化。 （5） 易于加密处理， 且保密强度高。
模拟通信系统：是利用模拟信号来传递信息的通信系统。
信息源
调制器
信道
解调器
受信者
发送端
发送设 备
噪声源
图 1-4 模拟通信系统模型
接收端
接收设 备
18
第一章 绪论
1. 模语图音像拟信信通号号信、 系统模型
消息
原始电信号 （基带信号）
（频带信号）
变换 调制
信道 反变换
解调
信息源
调制器
信道
原始电信号 消息
数字信号参量（幅度等）离散。
14
第一章 绪论
模拟信号有时也称连续信号
连续指信号的某一参量
连续变化， 在某一取值范围内可以取无穷多个值
f (t)
f (nT )
PAM信号
O (a)
时间连续信号
t
O
t
抽样信号
(b)
图 1 – 2 模拟信号波形
15
第一章 绪论
数字信号有时也称离散信号
离散：指信号的某一参量离散变化
信号：(signal）
连续消息：消息状态是连续变化的
3
第一章 绪论
1.1通信系统的组成
常用通信术语
通信:（communication) 克服距离上障碍，交换和传递信息。
利用“电”来传递消息的方式称为“电通信”，简称“通 消信息”：。(message) 有待于传输的语言、文字、 数据或图像等。
信息：(Information) 是消息中有意义的内容。 消息中所包含的人们原来不知而待知的内容。
信息源
发送设备
信道
模拟通信系统：是利用模拟信号来传递信息的通信系统。
信息源
调制器
信道
解调器
受信者
发送端
发送设 备
噪声源
图 1-4 模拟通信系统模型
接收端
接收设 备
18
第一章 绪论
1. 模语图音像拟信信通号号信、 系统模型
消息
原始电信号 （基带信号）
（频带信号）
变换 调制
信道 反变换
解调
信息源
调制器
信道
原始电信号 消息
数字信号参量（幅度等）离散。
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第一章 绪论
模拟信号有时也称连续信号
连续指信号的某一参量
连续变化， 在某一取值范围内可以取无穷多个值
f (t)
f (nT )
PAM信号
O (a)
时间连续信号
t
O
t
抽样信号
(b)
图 1 – 2 模拟信号波形
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第一章 绪论
数字信号有时也称离散信号
离散：指信号的某一参量离散变化
信号：(signal）
连续消息：消息状态是连续变化的
3
第一章 绪论
1.1通信系统的组成
常用通信术语
通信:（communication) 克服距离上障碍，交换和传递信息。
利用“电”来传递消息的方式称为“电通信”，简称“通 消信息”：。(message) 有待于传输的语言、文字、 数据或图像等。
信息：(Information) 是消息中有意义的内容。 消息中所包含的人们原来不知而待知的内容。
信息源
发送设备
信道
通信原理_第一章 信号绪论
§1.1信号的描述、分类和典型信号
7 单位阶跃信号 单位阶跃信号一般用符号u(t)表示，即
0t 0 u (t ) t 0
在跳跃点t＝0处，函数未定义，或在t＝0 处规定其函数值u(0)=1/2,其波形如图1-11
u(t)
1 t 0
图 1-11
(2) (0) 0 1 2 3 4 t
图 1-2
§1.1信号的描述、分类和典型信号
其给出函数值的离散时间间隔可以是均 匀的也可以是不均匀的。 一般情况都是采用均匀间隔的，这对自 变量t可简化为整数序号来表示，可写作为 x(n)，即仅当n为整数时x(n)才有意义。 离散时间信号也可认为是一组序列的组 合或集合，表示为{x(n)}
1 当t＝2 时，f ( ) Ee 4 0.78E 2
表明函数中参数τ是f(t)由最大值E降为 0.78E时所占据的时间宽度。 钟形信号在随机信号分析中占有十分重要 的地位。 通常这些信号表示为典型理论抽象化的数学 模型，即实际信号按某种条件理想化的结果。 所以可以用这些理想模型进行分析，如斜变、 阶跃、冲激和冲激偶信号，其中两种最重要的 阶跃信号和冲激信号是两种最重要的理想信号 模型。
T
如果矩形脉冲关于纵坐标对称可用符号 GT(t)表示，如图1-14
T T GT (t ) u (t ) u (t ) 2 2
§1.1信号的描述、分类和典型信号 容易看出，单位斜变函数的导数等于单位 阶跃函数，即
df (t ) u (t ) dx
具有延时t0的单位阶跃函数用u(t-t0)表示
0t t 0 u (t t0 ) 1t t
其波形如图1-12
§1.1信号的描述、分类和典型信号
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图1-1 按消息传送的方向和时间划分的通信方式
（a） 单工方式； (b) 半双工方式； (c) 全双工方式
30
2. 按数字信号排序分类 串序传输：将代表信息的数字信号序列按时间顺序一个接一
个地在信道中传输的通信方式
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并序传输：如果将代表信息的数字信号序列分割成两路或两
3
《通信原理》教材及主要参考书
教材：《通信系统原理教程》，王兴亮，西安电子科技大
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学出版社，2007.3
参考书：
◎《计算机通信技术》，韩毅刚，北京航空航天大学出 版社，2007.1 ◎《SystemView动态系统分析及通信系统仿真设计》， 罗卫兵等，西安电子科技大学出版社，2002.8
希罗多德在著作中讲述了一个故事：一个名叫Histiaus 的人筹划着与他的朋友合伙发起叛乱，里应外合，以便推 翻波斯人的统治。他找来一位忠诚的奴隶，剃光其头发并 把消息纹刺在头皮上，等到头发又长起来了，再把他派出
去送“信”，最后叛乱成功了
10
故事二
波斯宫廷中的一个希腊人Demeratus想要告知希腊的斯
14
1.1.2 通信技术的发展与展望 电缆通信是最早发展起来的通信技术，它用于长途通信已有 60多年的历史，在通信中占有突出地位
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在光纤通信和移动通信发展之前，电话、传真、电报等各用 户终端与交换机的连接全靠市话电缆 电缆还曾是长途通信和国际通信的主要手段， 大西洋、太 平洋均有大容量的越洋电缆 据1982年的统计，我国公用网长途线路总长为18万余公里，
以点对点通信为例，可以看出要实现消息从一地向另一地 的传递，必须有三个部分： 一是发送端 二是接收端
三是收发端之间的信道
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通信系统的一般模型.swf
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图1-4 通信系统的模型
36
1.3.2 模拟通信系统 我们把信道中传输模拟信号的系统称为模拟通信系统
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22
2. 按信道中传输的信号分类 模拟信号：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，
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且直接与消息相对应的，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 数字信号：凡信号的某一参量只能取有限个数值，并且常常 不直接与消息相对应的，也称离散信号
有相应解调措施的通信方式
27
表 1-3 常用的调制方式
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28
1.2.3 通信的方式
1. 按消息传送的方向与时间分类
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单工通信
半双工通信
全双工通信
29
通信方式.swf
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动通信终端的普及，移动用户数量成倍地增长，第二代移
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动通信系统的缺陷也逐渐显现，如全球漫游问题、系统容 量问题、频谱资源问题、支持宽带业务问题等
18
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
锦旗，航行用的信号灯等，这些都是解决远距离信息传递的
方式
12
进入19世纪后，人们开始试图用电信号进行通信 表1－1中列出一些与通信相关的历史事件：
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表1-1 与通信相关的历史事件
13
表1-1 与通信相关的历史事件
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(1-1)
λ为工作波长
f为工作频率
C为电波在自由空间中的传播速度，通常认为C=3×108 m/s
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4. 按调制方式分类 基带传输：是指信号没有经过调制而直接送到信道中去传输
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的通信方式 频带传输：是指信号经过调制后再送到信道中传输，接收端
◎《通信系统原理考点分析及效果测试》，王兴亮等，西
北工业大学出版社和哈尔滨工程大学出版社，2003.3
4
通信原理教案
第一章 绪论
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第二章 信号、信道及噪声 第三章 模拟信号的调制与解调 第四章 数字信号的基带传输 第五章 数字信号的频带传输 第六章 数字信号的最佳接收 第七章 模拟信号的数字传输
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巴达，有人要来侵犯他们。在那个时候，书写用的木匾通 常是用两片打上蜡的书片，连起来作为一本书，字是写在 蜡上的，再用时把蜡熔化掉就可以了。而Demeratus使 用的方法是先将蜡去掉，把消息写在木片上，然后在木片
上打上蜡。这样从外观上就看不出蜡下面藏着信息了
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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
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1.2 通 信 的 概 念
1.2.1 通信的定义 通信(Communication)就是信息的传递，是指由一地向另一
采用埋设在地下的电缆来传递电 信号，与架空明线比， 电缆的优点是容纳线对的数量较多，受气候影响和外界 的损害较少，埋在地下时，保密 性较好；缺点是衰耗 比明线大得多，投资也比明线高
21
无线通信:是指传输媒质看不见、摸不着(如电磁波)的一种
通信形式 (微波通信、 短波通信、 移动通信、 卫星通信、 散射通信)
指导教师:杨建国
指导教师:杨建国
二零零八年二月 二零零七年十一月
联 系 方 式
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:
383108986
MSN
： yang2003915@
电子邮件： yangjg@ 个人网站： (盛威网)
分支方式
交换方式
33
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图1-3 按通信网络形式划分的通信方式 (a) 两点间直通方式； (b) 分支方式； (c) 交换方式
34
1.3 通信系统
1.3.1 通信系统的模型
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通信的任务是完成消息的传递和交换
1.3 通信系统
1.4 信息论基础
1.5 通信系统的主要性能指标
7
思考
讲一讲您看到过或者听到过有趣的通讯故事？
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故事一、故事二
您知道有哪些通讯方式？至少说出五种。
表情、动作、语言、文字、烽火台、金鼓、锦旗、航行用的 信号灯、电话、电报、鸽子、手机、书信、邮件、聊天工具
其中90％为明线
15
目前， 同轴电缆所占的比例已上升到三分之一左右。电缆通
信中主要采用模拟单边带调制和频分多路复用(SSB／FDM)方式 国际上同轴电缆每芯最高容量可达13 200路(或6路广播电
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视)，我国沪—杭、京—汉—广同轴电缆干线可通1800路载波电 话。自从数字电话问世以来，各国大力发展脉冲编码调制时 分多路信号在同轴电缆中的基带传输技术， 数字电话容量可 达4032路
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目前广泛应用的是第二代移动通信系统， 采用窄带时分多 址(TDMA)和窄带码分多址(CDMA)数字接入技术，已形成的
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国家和地区标准有欧洲的GSM系统、 美国的IS-95系统、
日本的PDC系统。我国主要采用的是欧洲的GSM系统
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第二代移动通信系统实现了区域内制式的统一，覆盖了大 中小城市，为人们的信息交流提供了极大的便利。随着移
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3. 按工作频段分类 长波通信
中波通信
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短波通信 微波通信
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表 1-2 通信使用的频段及主要用途
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通信的中工作频率和工作波长互换公式：
C f
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、TD-SCDMA、OFDM是什么意思？ 北美蜂窝系统、移动通信全球系统、码分多址、个人手持式电 话系统、宽带分码多工存取、第三代CDMA、时分同步的码分 多址技术、正交多任务分频技术（4G）
9
故事一
公元前400多年，被人们誉为历史之父的古希腊历史学家
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“数 字”的特性，从而使数字通信具有许多特殊的问题 例如，在模拟通信中强调变换的线性特性（强调已调参量与 代表消息的模拟信号之间的比例特性），而在数字通信中则 强调已调参量与代表消息的数字信号之间的一一对应关系
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地进行信息的传输与交换，其目的是传输消息
然而，随着社会生产力的发展，人们对传递消息的要求也越 来越高 在各种各样的通信方式中，利用“电”来传递消息的通信方 法