第1章通信系统概论(第1讲_130909)

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第1章 概论
1.1

通信系统的组成
通信系统的一般模型
图１-１

信息源(source) ：简称信源，含输入变换器（input transducer ） ，将各种形式的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(transmitter) ：经处理变换，产生适合于在信道中传输 的信号后送入信道。未经调制的称为基带信号； 经过调制的称为频 带信号； 信号占据的频率范围称为信号带宽。
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信噪比定义及计量单位：分贝
1.信噪比定义：
S 信号平均功率 N 噪声平均功率
2.信噪比计量单位：分贝 定义信号功率放大10倍作为一个单位，称为贝尔。因单位过大， 故采用十分之一贝尔作为计量单位，称为分贝（dB）。
S S ( ) dB 10 log10 ( ) , N N
受信者：又称信宿 (sink) ，含输出变换器（ output transducer） ，将原始电信号还原成相应的消息，如扬声器等。
○
通信系统：将发送设备和接收设备由信道有机连接，可
使信源信息传送给信宿的信息系统。
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第1章 概论

模拟通信系统模型和数字通信系统模型

模拟信号和数字信号
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天线实例
The top of the long wave antenna
The mast of the long wave antenna
用于广播的长波天线(282米ort the long wave antenna
图1-5 数字通信系统模型
数字信道，接收端D/A变换。（本书第四章内容：模拟信号数字化） 根据是否经过数字调制，系统可作如下划分： •数字基带系统（本书第五章内容） •数字频带系统（本书第八章内容）
信源可以是模拟信号，但需先做A/D变换，由信源编码完成，再经
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为什么要进行调制?
Rb RB log 2 M
or
(bit/s)
(Bd)
RB
Rb log 2 M
二进制数字信号：M = 2，码元速率和信息速率在数量上相等。 多进制，例如在八进制（M = 8）中，若码元速率为1200 Bd， 则信息速率为3600 bit/s。
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有效性:频带利用率
c. 频带利用率(bandwidth efficiency ): 指单位频

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1.2 通信系统的质量指标
1.2.1 模拟通信系统的质量指标 1．有效性: 采用有效传输频带来衡量，即在指定信道带 宽内允许同时传输的最多通路数。（例单边带 调制与双边带调制技术比较，前者有效性好。) 2．可靠性: 采用接收端的输出信号平均功率和噪声平均 S 功率之比来衡量 N ，称为功率信噪比，简称 信噪比(SNR: signal to noise ratio) ，通常单 位为分贝(dB).
国外参考教材： 数字与模拟通信系统
Leon W.Couch,II 著 电子工业出版社.
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课程简介
考核方式：期末考试与平时成绩
期末笔试70%+平时作业(含课堂)20%+仿真实验10%
任课教师：蒋铃鸽
教授 电子系现代通信所

联系方式： 电信群楼1号楼305室 E-mail： lgjiang@ Tel： 34204673
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1.2 通信系统主要性能指标

通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性
有效性：指传输一定信息量时所占用的信道资源 （频带宽度和时间间隔），或者说是传输的“速 度”问题。 可靠性：指接收信息的准确程度，也就是传输的 “质量”问题。


模拟通信系统：
有效性：可用有效传输频带来度量。 可靠性：可用接收端最终输出信噪比来度量。

模拟信号：代表消息的信号参量取值连续（个数无穷），例如 麦克风输出电压：
(a) 话音信号
t
(b) 抽样信号
t
图1-2 模拟信号
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第1章 概论

数字信号：代表消息的信号参量取值为有限个（离散），例如 电报信号、计算机输入输出信号，二进制调制信号：
T
(a) 二进制信号
t
(b) 2PSK信号

数字通信系统是信道中利用数字信号来传递信息的通信系统 。
图1-5 数字通信系统模型
信源可以是模拟信号，但需先做A/D变换，由信源编码完成，再经
数字信道，接收端D/A变换。（本书第四章内容：模拟信号数字化） 根据是否经过数字调制，系统可作如下划分： •数字基带系统（本书第五章内容） •数字频带系统（本书第八章内容）
带内能够传送的码元速率(或信息速率)，即每赫 兹波特数。 则频带利用率:
RB B = (Bd/Hz ) 频带宽度 BC
码元速率
或
Rb bit / s b ( ) 频带宽度 BC Hz
信息速率
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Pe
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1.便于幅射 2.降低噪声和干扰 3.信道分配 4.复用或用单信道传输多路消息

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天线长度L的选择

最低频率取决于所选天线的长度, 为了有效地辐 射,天线长度必需大于波长的1/10.
为光速
波长与频率的关系： c c 1 fc fc 例:
fc 10 kH z 1 c 3 108 m / s 3000m L 4 10 10 fc 10 10 H z 结论：要提高载频以减少天线长度
第一章 通信系统概论

通信系统的组成及各部分功能； 无线传播特点及通信频段划分； 通信系统的性能指标； 通信系统的分类及实例； 信道分类与特性； 信息的度量和信道容量； 2013.09.09
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第一章 概论

1. 0 通信的基本概念


通信的目的：传递消息中所包含的信息。 消息：是物质或精神状态的一种反映，例如 语音、文字、音乐、数据、图片或活动图像 等。 信息：是消息中包含的有效内容。 实现通信的方式和手段：
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2013—2014 第一学期
通信原理
Principles of Communications
电信学院电子系现代通信研究所 教授 蒋铃鸽 lgjiang@
Tel:34204673
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通信原理
Principles of Communications

非电的：如旌旗、烽火台、消息树… 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。
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第1章 概论

在本课程的讲述中，“通信”（Communication)这一 术语是指“电通信”(Telecommunication)，包括光 通信，因为光也是一种电磁波。 在电通信系统中，消息的传递是通过控制电信号的某 些参量来实现的。 定义：通信是指利用电的手段来完成信息或信号的从一 处到另一处的（时/空）转移。

课程基本情况：64学时，4学分；1-16周。
教材：通信原理，机械工业出版社，2008.6 韩声栋，蒋铃鸽，刘伟。 参考教材: 曹志刚，钱亚生著，现代通信原理，清华大学出版社， 1992。 樊昌信等著， 通信原理，第5版，国防工业出版社， 2002。 Leon W.Couch II 著，数字与模拟通信系统， 电子工业出版社，2002。
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电磁波的传播模式

电磁波按其传播特性可分为地波,天波和视距波.
地波传播（在2MHz以下）
天波传播（在2－30MHz之间）
视距波传播（在30MHz以上）
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数字通信系统模型
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通信系统的一般模型

图１-１ 信道(channel) ：传送各种电磁波的媒质；如有线电缆，无线电传播的 自由空间。 特点：信号经信道受噪声影响波形产生失真。 噪声源（noise source）：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。 含内部噪声和外部噪声.


接收设备(receiver) ：从接收到的减损信号中正确恢复出原始电信号。
存在两种情况： 模拟消息 原始电信号（基带信号）直接传输 —— 模拟基带通信系统 一般加上“调制/解调单元”：（替代 发/收设备） 基带信号 已调信号（频带信号） —— 模拟频带通信系统 （本书第三章内容）
图1-4 模拟通信系统模型

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数字通信系统模型

数字通信系统是信道中利用数字信号来传递信息的通信系统 。
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课程助教信息
通信原理课程ftp： ftp:// 用户名：frogmonkey 密码：public 助教田骥博士生的联系方法： Email：frogmonkey@ QQ:609247748
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数字通信系统的特点
优点: 数字信号便于产生、存储、交换，也便于与计算机 联用； 在干扰情况下，数字信号易于检测，且可在中继站 再生信号，消除传输中波形误差的累积； 便于实现抗干扰和保密编码，来提高通信的可靠性 和保密性； 便于电路集成化，也易于利用现代固体器件和计算 技术的研究成果。 不足: 占据频带宽. (例一路模拟电话占4kHz 带宽,而一路 数字电话则占20-60kHz 带宽) 需同步信号，电路较复杂. 26