通信原理第8章3(电子工业出版社张祖凡)[38页]
通信原理 (完整)精选全文
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PPT课件
– 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。
2024/6/20
CP 第一章 绪论
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2． 数字通信系统模型
• 如在某些有线信道中，若传输距离不太 远且通信容量不太大时， 数字基带信号 无需调制，可以直接传送，称之为数字 信号的基带传输，其模型中就不包括调 制与解调环节
信息源
发送设备
信息
接收设备
受信者
发送端
噪声源
接收端
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CP 第一章 绪论
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1.2.1 通信系统模型-信源
• 信源是消息的产生地， 其作用是把各种消 息转换成原始电信号，称之为消息信号或 基带信号。
• 电话机、电视摄像机和电传机、计算机等 各种数字终端设备就是信源。
• 模拟信源，输出的是模拟信号； • 数字信源，输出离散的数字信号。
• 作用二: 是当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。
• 信源编码方法：PCM、ADPAM、DM等 • 信源译码是信源编码的逆过程。
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2） 信道编码与译码
• 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”。
• 对这些信号可以采用相干解调或非相干解调还 原为数字基带信号。
• 对高斯噪声下的信号检测，一般用相关器接收 机或匹配滤波器实现。
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通信原理课程教学内容与方法的改革-2019年精选文档
通信原理课程教学内容与方法的改革一、引言通信原理是高等院校电子信息与通信工程学科的专业基础课，目的是使本专业学生掌握较广泛的现代通信理论和基本技术。
课程的主要任务是以现代通信系统为背景、以通信系统的模型为主线，讲述现代通信的基本原理、基本技术和通信系统性能的分析方法，使学生了解模拟通信和数字通信，特别是数字通信的基本原理和系统分析、设计方法，以适应现代信息社会对通信人才的需求。
学习通信原理这门课的关键性挑战之一就是电子通信领域的快速发展，各种新兴的通信理论与技术不断涌现。
从模拟通信网到数字通信网、从固定服务到移动服务、从窄带接入到宽带接入，每一步发展都伴随着许多新理论和新技术的出现。
这将对通信技术人才的培养提出了更高的要求，要求所培养的人才具有学习、研究和创新能力。
另外，通信原理课程的主要特点是理论性强、直观性差、数学公式推导多，而且涉及到数学、信号等多门前修课程，学习难度大。
在教学过程中，学生普遍反映课堂教学难于理解和掌握，教学效果不理想。
因此，教学改革的要求很迫切。
国内对《通信原理》课程教学非常重视，有许多高校对教学方法和手段进行了大胆的尝试与改进，在采用多媒体技术辅助课堂教学、实验等方面做了努力或探讨，取得了一定成果。
二、本校通信原理教学现状及其改革思路（一）教学现状与存在的问题现有的教学模式仍不能很好的适应教学现状，问题主要有以下几点：第一、理论教学与通信产业与通信新技术的联系不够密切，教材内容相对落后，需适当关注通信新技术的发展，思考怎样将最新的科研成果引入教学等。
第二、教学经验不足，在活跃课堂气氛、激发学生学习兴趣方面要进一步深入探讨并进行改革。
第三、实验教学内容有待于改革。
实验教学与理论教学同等重要，但传统的实验教学方法难以达到预定目标，大多数实验的实验步骤等都是事先安排好的，学生独立做实验的能力不能得到有效锻炼，很难达到培养学生创新能力的目标。
（二）教学模式改革思路受浙江省2010年教育科学规划（高校）课题资助，针对通信原理课程存在的上述问题，我们从理论教学内容、教学方法、实验教学方面着手进行了教学改革研究，基本建成实践教学体系，取得了许多研究成果。
通信原理
匹配滤波器的单位冲激响应为h(t)=s(t =T ，则有H ω−1(1h(t)=s(T-t)匹配滤波器的单位冲激响应如图8 -3(b)因此，匹配滤波器的传输函数为1((j j j S ωωω【例2】已知匹配滤波器的单位冲激响应h(t)如图所示。
试求：1）输入信号波形；）匹配滤波器的输出波形；）最大输出信噪比时刻和最大输出信噪比； )t 00.5-A最大输出信噪比出现时刻应在信号结束之； 最大输出信噪比为：哪一个信号是不确定的；即使知道发送哪一个信号，但是信号在传输过程中可能发生）确定匹配滤波器的冲击响应。
）两个匹配滤波器的输出信号。
bs 123/13421112()()s s t T s t ϖϖ≤⎩且，和。
1、画出相关器构成的最佳接收机结构；2、设信息代码为110，画出各点可能波形；3、若接收机输入高斯白噪声功率普密度为n 0/2,试求系统的误码率。
)bE n =解：1、画出最佳相干接收机结构；解：2、设信息代码为110，画出各点可能波形；(t (解：3、若接收机输入高斯白噪声功率普密度为n 试求系统的误码率。
由题可知：信号是等能量的，即2202()2TsTsE t dt s T ==∫∫(2E A erfc画出匹配滤波器的最佳接收机结构确定或画出匹配滤波器的冲击响应。
E E p ∴∵）T s(41)2cos 0)(20)(00200f f j e f f te f dt e s T f f j T f f Tft j +−−+−=+−−−−∫πππππT s][(4)(41)(*)()(202)22000f j e f f j e e f S e f f s s ssT f f j fT j T f f fT j ft j +−+−−=+−−−−ππππππs t T f t −=−),(2cos )0π0/f 0cos 2,0f t π≤因此，其匹配滤波器的传输函数为：t 0(b ) 冲激响应T s∫∞∞−−=τττd t h s t s o )()()(s s s T t T T t ,2,≤≤<≤匹配滤波器输出波形可以由卷积公式求出：)和h (t )在区间(0, Ts )外都等于零，故上式中的积分可以分为如下几段进行计算(a ) 信号波形(b ) 冲激响应(c ) 输出波形T sT sT s2T s积分积分s 1(t )s 0(t )抽样比较判决抽样t = T s t = T s输入用相关器代替上图中的匹配滤波器得到:匹配滤波器输出。
通信原理课件(樊昌信)通信绪论
a=2 a=e a = 10
单位为比特（ ） 单位为比特（bit） 单位为奈特 单位为哈莱特
对于若干个独立事件构成的消息， 对于若干个独立事件构成的消息，信息量为各独立 事件信息量的总和。 事件信息量的总和。
I (x) = −∑log 2 p(xi )
i
(2)
信息量最小为零，不会为负。 信息量最小为零，不会为负。 （2）信源的熵：信息源每个符号的平均信息量。 ）信源的熵：信息源每个符号的平均信息量。 一般信息源里各符号出现的概率并不相等， 一般信息源里各符号出现的概率并不相等，信息量 不同，若先后相继发出的符号互不相关（统计独立）， 不同，若先后相继发出的符号互不相关（统计独立）， 信源符号的平均信息量为： 信源符号的平均信息量为：
带 信 号
信道 噪声源
解调 器
输出变换 器和信宿
模拟通信系统模型
（4）数字通信系统： ）数字通信系统： 信道上传送数字信号。 信道上传送数字信号。 信源 和输 入变 基 带 换器
信 号
编 码 器
调 制 器
信道 噪声源
解 调 器
译 码 器
输出 变换 器和 信宿 解 密 器
数字通信系统 加 密 器 编 码 器 调 制 器 数字 解 调 器 译 码 器 输出 变换 器和 信宿
输出变换器和信宿：把接收设备复制的电信号变换成 输出变换器和信宿： 接收者能接受的消息。 接收者能接受的消息。 噪声源：由于系统中信道是受干扰最严重的地方， 噪声源：由于系统中信道是受干扰最严重的地方，把 系统受到的干扰看作是从信道引入的。（ 。（不是人为引 系统受到的干扰看作是从信道引入的。（不是人为引 入的） 入的） 信源和输 入变换器 信道 噪声源 基带传输系统示意图 输出变换 器和信宿
重庆邮电大学 通信原理课后习题解答67
重H庆邮电大学 移动通信技术重点实验室&通信与信息工程学院
习题6-2解答
（2）当概率P=1/2时，2FSK信号功率谱的表达式为
P2FSK
(
f
)
TS 16
Sa2 ( f f1)TS Sa2 ( f f1)TS
Sa2 ( f f2 )TS Sa2 ( f f2 )TS
pG(0) (1 p)G(0) 2 ( f )
4
fs
p(1
p)
G(
f
)
2
f
2 s
(1
2 p)2
G(0)
2
(
f
)
已知 g(t)是矩形脉冲， G( f ) Ts Sa( fTs ) ,
可得2DPSK信号e0 (t)的功率谱密度
重庆邮电大学 移动通信技术重点实验室&通信与信息工程学院
重庆邮电大学 移动通信技术重点实验室&通信与信息工程学院
习题6-7解答
非相干2FSK系统：Pe 则输入信号功率为
Pi
1 er/2 2
Ni
r
104，得 r 17.03 17.03Ni（W）
（3）相干2PSK系统：
Pe
1 2
erfc
r
，由 Pe 104 查表得 r 7
习题6-6解答
解： (1）2ASK系统：
2ASK接收机噪声功率 N n0 B2ASK 108 4000W 4105W
2ASK系统的误比特率
由此得 r 36.13
1 Pe 2 erfc
通信原理樊昌信PPT课件
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) 。
通信原理ppt课件
20世纪初，电子管等器件出现，电报和电 话通信获得迅速发展，相继有了较高水平 的有线通信及长波，中波和短波一类的无 线电通信。
4
20世纪30年代开始，在通信理论上，先 后形成：过滤和预测理论，香农信息论， 纠错编码理论，信源统计特性理论，信 号与噪声，调制理论，信号检测理论等。
Hmax=
n
1
log
n log
n
n i1
2
2
（bit/符号）
15
模拟通信系统：
1.5
消息传送速度，均方误差
主 （加性干扰产生的误差，信噪比）
要
性 数字通信系统：
能
传输速率，差错率
指
传输速率可用传码率（RB B）或
标
传信率（Rb bit/s）表示
16
Rb=RB·H
1.5
主 要
二进制下：
RB=Rb
题
(2) 每秒钟内这四个相位出现的次数 都为250，求此通信系统的码速率 和信息速率。
18
解 (1) 每秒钟传输1000个相位，即每秒钟
=
传输1000个符号，故 RB=1000 Bd，每个符号
出现的概率分别为P(0)= 1
2
P
P(π)=
1 8
P
3 = 1 2 4
2=
1 8
，每个符号所含的平均=RB·㏒2N
指 标
差错率也相应分为误码率和误信率。
17
某数字通信系统用正弦载波的四个 相位0、 、π、 3来传输信息， 这四个相2 位是互相2独立的。
3
例 (1) 每秒钟内0、 2 、π、 2 出现的次
数分别为500、125、125、250，求
课程名称——通信系统原理.pdf
消息的产 生地，其 作用是把 各种消息 转换成原 始电信号 （基带信 号）。
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。
噪声源
信道中的噪声及 分布在通信系统 其他各处噪声的
集中表示。
图 1-1 通信系统的模型
传输信息的 归宿点，其 作用是将接 收设备恢复 出的原始信 号转换成相 应的消息 。
∞
∫ H (x) = − f (x) log f (x)dx −∞
式中f(x)为连续消息x出现的概率密度函数。
[例1] 设由5个符号组成的信息源，相应概率为：
[例2] 一离散信源由0，1，2，3四个符号组成，它们出现的概率分
别为3／8，l／4， 1／4，1／8，且每个符号的出现都是独立的。 试求某消息序列： 2010201302l3001203210l0032l0l00231020020103120321001202l0的 信息量。
噪声源
图 1-8 数字频带通信系统的模型
频带：指经过调制的数字信号，即具有数字特征的正、余弦 波形序列；
特点：1、信源发出的是基带数字信号，而信道中传输的是频 带数字信号；
2、比起数字基带系统，增加了频带调制器与解调器。
四、数字通信系统优点
与模拟通信比较，数字通信主要有以下五大好处： 1、通信质量好，噪声不累积。 （图1-9） 2、可以通过编码进行差错控制，改善传输质量。 3、可利用现代数字信号处理技术处理数字信息。 4、可加密，保安全。 5、可实现综合业务，使通信功能增强。
信道
解码 信宿
噪声
图 1-7 数字基带通信系统的模型
基带：指未经调制的数字信号，即脉冲系列。而不是具有数 字特征的正、余弦波形序列；
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。
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信道转移概率矩阵
例题
多符号离散信道的统计特性
无记忆信道
互信息和平均互信息
1）互信息的定义 2）互信息的物理含义 3）互信息的性质 4）平均互信息的定义 5）平均互信息的性质 6）平均互信息与各类熵之间的关系
互信息的物理含义
互信息的性质
平均互信息
图 2.10 固定二元对称信道的互信息
第8章 信息论基础
本章内容
8.1 信息传输系统模型 8.2 离散信源及其信息度量 8.3 离散信道及其信道容量 8.4 连续信源熵与加性高斯信道容量 8.5 香农编码定理
8.3 离散信道及其信道容量
本节内容
8.3.1 离散信道的分类及统计特性 8.3.2 互信息和平均互信息 8.3.3 信道容量的定义 8.3.4 典型离散信道的容量 8.3.5 信源与信道的匹配
图
信道容量的定义
信道的信息传输率和信息传输速率 信道容量
f(q) f [p (1 )q] f ( p) (1 ) f (q)
f(p)
p
p (1 )q
q
p
信源与信道的匹配