现代通信原理及应用课件

希望•目标

共同目标 ◙ 互相尊重、求同存异； 互相理解、配合 默契；
互相学习、共同提高；
◙ 分享人类创造的精神财富；
◙ 自由地从事创造性的活动；
……
先修课程
高等数学 概率论与随机过程 信号与系统 随机信号分析 模拟电子线路 数字电子线路 高频电子线路
考核 统考笔试：70% 实验：10% 出勤及作业:10% 期中考试：10%
通 信 原 理
天津理工大学 童峥嵘
内容提要


希望•目标
先修课程


主要内容简介
教材及参考书 一些建议 考核
希望•目标

作为教师 ◙ 认真备课、尽职尽责、任劳任怨； ◙ 教学相长，真诚交流，教的过程也是教师 学的过程；

作为同学们 ◙ ◙ 快乐学习、自主学习、创新学习； 勤奋、刻苦、合作、探索；
三、数字通信的主要特点
1. 数字通信的主要优点 (1) 抗噪声性能好:信号的取值只有两个,容易判别和处理; (2) 差错可控: 通信中出现的差错可通过纠错编码技术来 控制; (3) 保密性好: 与模拟信号相比更容易加密和解密; (4) 易于与现代技术相结合；目前的终端接口均是数字信 号; (5) 采用数字集成电路，体积小、可靠性高、调试方便。
2. 数字通信的主要缺点
• 占据宽的系统频带，因此数字通信的频带利用率 不高。 • 不过，随着光纤等的采用、 窄带调制技术和超 大规模集成电路的发展，数字通信的这些缺点已 经弱化。数字通信将占主导地位。
• 数字通信对同步要求高，因而系统设备比较复杂。
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1.2 通信的发展过程
1.2.1 通信发展简史 1. 通信的萌芽 古代战场的“点烽火为号”可能是最原始的数字通信， 此外古代航海中使用的旗语也可以认为是数字通信的萌芽。 2. 通信发展的三个阶段 借助电信号实现从一地向另一地进行消息传递的通信（电 信）的历史可追溯到17世纪初期，从1600～1750年研究电磁 现象开始到19世纪40年代，为通信理论基础准备阶段。 从 19世纪40年代开始通信才进入实用阶段。 实用阶段大致可 划分为三个阶段。 （1） 通信的初级阶段。 从1838年摩尔斯发明有线电报 到1948年香农提出信息论共110年，主要是有线通信、无线 通信、广播电视、雷达和微波通信等方面的发展，此阶段以 模拟通信为主。
1.2.1 通信发展简史
（2）近代通信阶段。从1948年到20世纪80年代光纤通 信系统等投入使用共30多年，主要是通信统计理论、数 字传输理论及技术、彩色电视、卫星通信等方面的发展, 此阶段模拟通信用于普通产品，数字通信用于高端产品。 （3）现代通信阶段。20世纪80年代商用通信卫星、程控 数字交换机、光纤通信系统等陆续投入使用至今共20多 年,主要是卫星通信、光纤通信、移动通信、多媒体通 信等方面的发展，数字通信进入寻常百姓家庭。 3. 通信技术发展史上的重大事件 从1838年到20世纪80年代通信发展上的重大事件参考 P4.
号变换成其频带适合在信道中传输的信号，
一、模拟通信系统模型
模拟 信源
调制器
信二、数字通信系统模型
信道中传输数字信号的系统称为数字通 信系统. 数字通信系统主要的三种通信模式: 1.数字基带传输通信系统 2.数字频带传输通信系统 3.模拟信号数字化传输通信系统
二、数字通信系统模型
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信宿
信源 发送 设备
信道
接收 设备
信宿
干扰源
• 信宿是传输信息的归宿点， 其作用是将 复原的原始信号转换成相应的消息。
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干扰源
信源 发送 设备
信道
接收 设备
信宿
干扰源
干扰源是通信系统中各种设备以及信道中所固有 的，并且是人们所不希望的。干扰的来源是多样 的，它可分为内部干扰和外部干扰，而且外部干 扰往往是从信道引入的，因此，为了分析方便， 把干扰源视为各处干扰的集中表现而抽象加入到 信道。
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1.1.3 模拟通信模型和数字通信模型
信源分为两大类： 连续信源、离散信源
连续信源消息是通过模拟信号来传递的； 离散信源消息是通过数字信号来传递的。 传输模拟信号的通信系统称为模拟通信系 统；传输数字信号的通信系统称为数字通 信系统。
一、模拟通信系统模型
• 信源发出的是基带信号，具有频率很低的 频谱分量， 一般不宜直接传输。把基带信 并可在接收端进行反变换，是用调制器和 解调器实现的。 • 模拟通信系统模型中的发送设备和接收设 备主要是调制器和解调器。
信宿
干扰源
信道是指传输信号的物理媒质。 无线信道中，信道可以是大气（自由空 间）。 有线信道中，信道可以是明线、 电缆或光 纤。 第4章讨论信道。
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接收设备
信源 发送 设备
信道
接收 设备
信宿
干扰源
• 功能是完成发送设备的反变换， 即进行解调、 译码、解码等。 • 它的任务是从带有干扰的接收信号中正确恢复出 相应的原始基带信号来，对于多路复用信号，还 包括解除多路复用，实现正确分路。
本章重点
平均信息量的计算 传码率、传信率、误码率、误信率的 计算
1.1.1
通信的概念
一、通信的定义
1. 通信:
从一地向另一地传递消息，即消息的 传递过程。
（是一种协议。）
注：本书所讲的通信为电通信，简称“通信”
1.1.1
2.信道:
通信的概念
由于通信双方之间的距离客观存在,必须 在两地之间建立信息传递的通道.这种有形或 无形的用于传递信息的通道称为信道. 3. 信号: 我们一方面要研究信道,同时还要寻找能 适合在信道中传输的信息载体,也就是信号.
教材及参考书目
教材： 苗长云等编著.现代通信原理及应用.北京： 电子工业出版社 参考书： 沈保锁等编著.现代通信原理.北京：国防工 业出版社 樊昌信等编.通信原理.北京：国防工业出版 社
第 1 章 绪论
1.1 通信的概念及系统模型
1.2 通信的发展过程
1.3 通信系统的分类及通信方式
1.4 信息及其度量 ★ 1.5 通信系统的主要性能指标 ★
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5） 同步与数字复接
• 同步是使收、发两端的信号在时间上保持步调一 致。
• 按照同步的功用不同，可分为载波同步、位同步、 群同步和网同步。 • 数字复接就是依据时分复用基本原理把若干个低 速数字信号合并成一个高速的数字信号，以扩大 传输容量和提高传输效率。
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说明
• 实际的数字通信系统不一定包括图中的所 有环节。 • 数字信号也可以在模拟通信系统中传输， 如通过模拟电话线路传输数据，但这时要 用调制解调器（Modem）将数字基带信号进 行正弦调制。
1.2.2 通信技术的现状和发展趋势
4. 微波中继通信
微波中继通信始于20世纪60年代，它较一般电缆通信具有 易架设，建设周期短等优点。它是目前通信的主要手段之一，主 要用来传输长途电话和电视节目，其调制主要采用SSB/FM/FDM等 方式。 微波中继通信的主要发展方向是数字微波，同时要不断增 加系统容量，增加容量的途径是向多电平调制技术发展。目前采 用的调制方式有16QAM和64QAM，并已出现256QAM、1024QAM等超 多电平调制的方式。采用多电平调制，在40 MHz的标准频道间隔 内，可传送1920至7680路PCM数字电话。
况转播， 它使全世界人与人之间的“距离”缩短。
1.2.2 通信技术的现状和发展趋势
3. 移动通信
移动通信是现代通信中发展最为迅速的一种通信手段，它是随 着汽车、飞机、轮船、火车等交通工具的发展而同步发展起来的。 近10年来， 在微电子技术和计算机技术的推动下，移动通信从 过去简单的无线对讲或广播方式发展成为一个把有线、 无线融 为一体，固定、移动相互连通的全国规模，甚至全球范围的通信 系统。 移动通信经历了1G和2G，完成了从模拟技术向数字技术的过 渡，现正在向3G过渡和走向更远的4G，把移动通信从窄带推向宽 带。
1.1.2 通信系统模型
通信的目的是传输消息。 实现消息传递所需的一切设备和传 输媒质的总和称为通信系统。 基于点与点之间的通信系统的一般 模型可用下图来描述。
通信系统的一般模型
信源
发送 设备
信道 干扰源
接收 设备
信宿
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信源
信源 发送 设备
信道
接收 设备
信宿
干扰源
• • • •
定义——产生消息的来源。 作用——把各种消息转换成原始电信号。 举例——电话机、摄像机、计算机等。 分类———模拟信源、数字信源
1.2.2 通信技术的现状和发展趋势
2. 卫星通信
卫星通信的特点是通信距离远， 覆盖面积广， 不受地理条 件限制，可以大容量传输，建设周期短，可靠性高等。自1960年 第一颗卫星发射成功以来，卫星通信发展特别迅猛。目前，卫星 通信的使用范围已遍及全球，仅国际卫星通信组织就拥有数十万 条话路。卫星通信的广泛应用，使国际间重大活动能及时得以实
一些建议
上课时积极思考 理解概念 知道物理含义及其关系 注意假设和条件 阅读参考资料 方法比结果更重要 多做习题 学会使用仿真工具（matlab, systemview）
上课规则
请关闭手机或其它发声的工具 请按时出勤 请保证课堂纪律 请独立完成作业
主要内容
信号分析 信道 模拟调制系统 模拟信号的数字化 基带传输系统 数字调制系统 数字信号的接收 信道复用和多址方式 同步原理 差错控制编码 通信网
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2) 信源编码与译码
信源编码的作用： • 设法减少码元数目和降低码元速率，即通 常所说的数据压缩。码元速率将直接影响 传输所占的带宽，而传输带宽又直接反映 了通信的有效性。 • 信息源给出的是模拟语音信号时，信源编 码器将其转换成数字信号，以实现模拟信 号的数字化传输。