通信原理解析指导,吉林大学
通信原理知识点总结孙会楠
通信原理知识点总结孙会楠一、通信原理概述通信是指信息的传递和交流过程，包括信息的产生、传输和接收。
通信原理是指在信息传输中所依据的一系列基本原理和技术，是通信工程中最基本的理论知识。
二、信号与系统1. 信号的基本概念信号是一种随时间变化的物理量，可以是连续的，也可以是离散的。
信号可以分为模拟信号和数字信号。
模拟信号是连续变化的信号，而数字信号是离散的信号。
2. 系统的分类系统是对信号进行加工和处理的装置，可分为线性系统和非线性系统，时变系统和时不变系统，因果系统和非因果系统。
3. 傅里叶级数和傅里叶变换傅里叶级数适用于周期信号，将信号分解为一系列基本频率的正弦波或余弦波。
傅里叶变换适用于非周期信号，将信号在频域中进行分析。
4. 信号的采样和重构采样是将连续信号转换成离散信号的过程，重构是将离散信号转换成连续信号的过程。
采样定理规定了采样的最小频率。
三、信道编码1. 信道编码的原理信道编码是对信息进行编码以便在信道中传输，并保证信息的可靠性。
2. 卷积编码和纠错码卷积编码是一种比特级的编码方式，通过构造有状态的编码器，增加冗余信息以增强信道的容错能力。
纠错码是一种可以纠正错误的编码方式，常见的有海明码和RS码。
3. 自动重传请求协议（ARQ）ARQ协议是一种自动检错纠错的协议，当接收方发现错误时会向发送方发送重传请求。
四、调制与解调1. 调制的基本原理调制是将数字信号变换成模拟信号的过程，通过改变信号的某些特性来实现。
常见的调制方式有幅度调制（AM）、频率调制（FM）和相位调制（PM）。
2. 解调的基本原理解调是将模拟信号还原成数字信号的过程，是调制的逆过程。
3. 基带信号和带通信号基带信号是未经过调制的信号，带通信号是经过调制后的信号，常见的有AM信号、FM 信号和PM信号。
五、多路复用技术1. 多路复用的概念多路复用是指将多个信号通过一个信道传输的技术，常见的有频分复用（FDMA）、时分复用（TDMA）、码分复用（CDMA）和空分复用（SDMA）。
现代无线通信原理：第二章无线电波传播原理1(2018)
传播损耗与接收功率关系
◼ 在无线通信系统中，接收电平的动态范围很大，常 用dBW或dBm为单位表示接收电平。
➢Pr(dBm)=10lgPr(mW); Pr(dBW)=10lgPr(W)
➢0 dBW=30 dBm
dB表示了了諔 关系
例：2W 换算dBW、dBm为多少？
10lg2W=3dBW=33dBm
◼ 不同路由的中继段，当地面的地形不同时，对电波传 播的影响也不同。主要影响有反射、绕射和地面散射。 f 反射：主要考虑地面反射 f 地面散射：表现为乱反射，对主波束的影响小，不 需考虑。 f 绕射：在传播途径中遇到大障碍物时，电波会绕过 障碍物向前传播，这种现象叫做电波的绕射，将在 下节讨论。
地面反射对电波传播的影响
◼ 无线信道模型形式 f物理模型 考虑到传播环境的严格物理特性。应用电磁传播理论 分析电波传播特性来建立预测模型。物理模型可提供 传播特性的最可靠估计，但必须仔细计算。 f统计模型 采用实验的方法，测量各种无线环境下的传播特性， 然后基于各类环境测得的统计量应用电磁传播理论分 析电波在移动环境中的传播特性来建立预测模型。易 于描述和使用，但不提供相同的精度。
f 自由空间的电波传播 f 地面反射对电波的影响 f对流层对电波的影响
◼ 3 移动通信系统中的电波传播
自由空间的电波传播
◼ 电波与自由空间的概念
f微波是一种电磁波，微波射频为300MHz～300GHz ， 是全部电磁波频谱的一个有限频段。
f根据微波传播的特点，可视其为平面波。平面波 沿传播方向是没有电场和磁场纵向分量的，故称
d12
+
F2 1
+
d
2 2
+
F2 1
2
通信原理樊昌信学习辅导与考研指导
通信原理樊昌信学习辅导与考研指导通信原理是通信工程专业的一门重要课程，它是通信系统设计与实现的基础。
在学习通信原理时，学生需要理解和掌握通信系统的基本原理、信道编码与调制技术、信道传输与传输损耗、通信接收机等相关知识内容。
以下是对通信原理的学习辅导与考研指导，供学生参考。
其次，通信原理的学习需要进行深入的数学基础学科的学习。
通信原理是建立在数学基础上的学科，学生需要掌握一定的数学知识，包括线性代数、概率论与数理统计等。
这些数学基础知识对于信道编码与调制技术、信道传输与传输损耗等内容的理解和应用非常重要。
另外，通信原理的学习需要注重实践能力的培养。
通信原理是一个比较综合的学科，需要学生掌握一定的实践技能。
可以通过实践项目或者参与科研课题等方式，提高实践能力，培养解决实际问题的能力。
在考研指导方面，可以针对通信原理的考研内容进行具体的指导。
首先，要熟悉考研大纲的内容，了解考研重点和难点。
其次，要有系统地进行复习，包括对基本概念和原理的理解、相关数学知识的复习和应用、对典型题型的解题方法的掌握等。
还可以通过解析历年的考研试题，了解题型和答题技巧。
此外，考研期间可以参加一些辅导班或者进行刷题冲刺，提高答题速度和准确性。
最后，通信原理的学习与考研指导都需要学生具备良好的学习方法和态度。
通信原理是一门较为抽象和理论性较强的学科，学生需要具备积极主动、耐心细致的学习态度，善于思考和总结，勤于实践和实验，灵活运用理论知识。
总之，通信原理的学习辅导与考研指导是一个相对较长的过程，需要学生从基础知识的学习入手，注重理论与实践相结合，系统复习，提高解题能力。
同时，也要注重良好的学习方法和态度的培养，不断探索和思考，提高自己的综合应用能力。
希望以上的学习辅导与考研指导对同学们有所帮助。
吉林大学“通信工程”《移动通信原理与应用》23秋期末试题库含答案
吉林大学“通信工程”《移动通信原理与应用》23秋期末试题库含答案第1卷一.综合考核(共20题)1.采用不连续发送模式(DTX)也是增加CDMA容量的一种方法。
()A.错误B.正确2.3.当移动台由一个小区进入相同频率的另一个小区时会发生()切换技术。
A.硬切换B.软切换C.硬软切换D.以上均可4.5.关于WCDMA系统中的交织，下列说法正确有()。
A.交织可以减小无线信道快衰落带来的影响B.WCDMA中采用了两次交织，第一次交织是帧间交织，交织长度为一个物理帧，第二次交织是帧内交织，交织长度是一个传输块TTIC.交织可以带来时间分集的好处D.以上说法均不正确6.我国的3G发展将以TD-SCDMA一统天下。
()A.错误B.正确7.在移动通信系统中，中国的移动国家代码为()。
A.86B.086C.460D.00868.10.当移动台穿越工作于不同频率的小区时则发生()切换，即移动台先中断与原基站的联系，再与新基站取得联系。
A.硬切换B.软切换C.硬软切换D.以上均可11.GSM支持的基本业务又分为()。
A.补充业务B.电信业务C.承载业务D.附属业务12.跳频能有效地改善以下()现象。
A.远近效应B.阴影效应C.多经效应D.码间干扰13.N-CDMA系统采用的多址方式为()。
A.FDMAB.CDMAC.TDMAD.FDMA/CDMA14.扩频通信的意义在于()。
A.抗干扰B.抗衰落C.保密性好D.方便大容量多址通信E.降低发射功率，保护发射机15.采用分集技术时，最好的合并方式是()。
A.等增益合并B.最佳比值合并C.选择式合并D.以上均不对16.GSM900收发频率间隔为()。
A.25MHzB.35MHzC.45MHzD.75MHz17.软切换时，移动台处于()两个扇区覆盖的重叠区域，在切换期间每个连接的()功率控制环路处于激活状态。
A.一个基站，一条B.一个基站，两条C.两个基站，一条D.两个基站，两条18.19.互调干扰是由于调制元器件的非线性产生的。
通信原理总结PPT课件(通信原理)
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。
1206 通信工程@吉林大学
•专业名称：通信工程•大学：吉林大学•专业介绍：感觉楼上的一位同学很精辟，从飞鸽传书到信息高速公路。
•课程设置普通教育课程：马列毛英语体育军事什么的我就不说了高等数学BⅠⅡ（ABC是学科分类，工科数学都是B，数学专业的是A，难度不同，依此类推。
据说有个保险精算的是A+，不敢想象啊……）线性代数B概率论与数理统计B大学物理BⅠⅡ普通化学及实验B（个人觉得这纯粹是因为吉大的化学牛逼所以工科全开化学的缘故……）大学计算机基础学科基础课程：必修部分工程图学C电路分析基础A（部分学校的考研课）复变函数与积分变换B程序设计与编程信号与系统（灰常之重要，考研课程）模拟电子电路电路、信号与系统实验电子技术实验电磁场与电磁波A（怎么学也学不会的东西）通信原理AⅠ（考研课不解释）数字电路与逻辑设计高频电子技术（有的学校叫通信电子线路）单片机原理及应用数字通信原理数字信号处理B（信息工程学的是A，这门课是院长亲自讲的……）通信网理论基础线代无线通信原理限选部分（说实话我也分不清限选和选修的区别）算法与数据结构信息论基础操作系统原理与嵌入式操作系统天线理论选修部分计算机应用技术线代通信技术概论VC++边恒入门与提高专业外语通信原理A Ⅱ（目测是考研课程内容之外的部分）电路计算机辅助设计射频技术基础传感器原理与应用数据库应用技术自动控制原理C数字图像处理专业教育课程：必修部分计算机网络数字移动通信原理现代交换原理选修部分光通信原理BEDA技术及应用通信系统仿真技术嵌入式计算机技术无线局域网技术DSP原理及应用BMIMO-OFDM系统原理及其应用IP网络技术通信专业综合设计现代数字传输技术卫星通信宽带CDMA通信宽带接入技术多媒体通信技术通信信号处理及应用现代数字音频技术无线信道空、时处理技术现代通信新技术讲座其实好多课程我都不知道他是讲什么的……•你专业中你觉得有趣的事情？听老师对毕业生以及运营商的吐槽•有什么想吐槽的？学不懂。
吉林大学数据通信原理期末考试高分题库全集含答案
111739--吉林大学数据通信原理期末备考题库111739奥鹏期末考试题库合集单选题：（1）分组交换的优点描述错误的是()。
A.传输质量高B.经济性差C.可靠性高D.能满足通信实时性要求正确答案：B（2）HDLC的特征描述错误的是()。
A.面向比特的传输控制规程B.发送方式为连续发送C.传输效率比较高D.传输效率比较低正确答案：D（3）报文的构成描述正确的是()。
A.报头B.正文C.报尾D.上面全包括正确答案：D（4）网络层主要功能描述错误的是()。
A.网络连接的建立和拆除B.路由选择C.端到端的顺序控制D.流量控制正确答案：C多选题：（1）DDN节点的功能描述正确的是()。
A.复用和解复用B.交叉连接C.保持网络同步D.提供各种数字通道接口和用户接口，接入各种业务正确答案：ABCD（2）根据噪声的来源可分为()。
A.工业噪声B.天电噪声C.内部噪声D.上面选项都不对正确答案：ABC（3）数据信号最佳接收的准则描述正确的是()。
A.最小均方误差准则B.最大输出信噪比准则C.最小差错概率准则D.最大差错概率准则正确答案：ABC（4）数据通信系统基本组成部分有()。
A.数据终端设备B.传输信道C.接口电路D.中央计算机系统正确答案：ABCD（5）一个DDN主要由哪几部分组成（）。
A.本地传输系统B.DDN结点C.局间传输及网同步系统D.网络管理系统正确答案：ABCD（6）数据通信系统主要实现的功能有()。
A.数据的传输B.数据的交换C.数据的存储D.数据的处理正确答案：ABCD（7）下面哪些选项常用来表示数据()。
2021年吉林大学南方研究院903信号与系统和通信原理(需携带计算器)之通信原理考研题库
2021每言林大学南万研究院903信号与系统相通信原理（需携带计算器）之逼信原理
考研题库（－）
说明：涵盖了历年考研常考题型相重点题型。
－、选择题
1 .模拟调制信号的制度熠益从高到低的依次排列顺序是（）。
A.AM YSB DSB FM
B.AM YSB SSB FM
C.FM. DSB, VSB, SSB
D.SSB, VSB, AM. FM
【答案】C
【解析】AM系统制度增益约为213,SSB系统制度增益为l;VSB系统制度增益介于SSB与DSB之间：DSB系统制度增益为2;FM系统（角度调制）以牺牲带霓来换取高的抗噪能力，制度增益较线性调制高。
2.PCM信号的带竟是捆应模拟信号带宽的（）倍。
A.0.5
B.2
C.20
D.0.1
【答案】C
【解析】PCM体制需要用64kbp s的速率传输l路数字电话信号，而传输l路模拟电话仅占用3400-300=3100Hz=3.lk.Hz带宽。
3.AM信号－般采用（
）解调，而DSB和SSB信号必须采用（）解调．
A.包络，罔步
B.鉴频器，同步
C相干，差分相干
D.同步，包络
【答案】A
【解析】AM信号在满足Im( t) l＝��Ao的条件下，真包络与调制信号，m(t〕的形状完全一样。
因此，AM信号一般都采用包络检波法解调。
DSB和SSB信号的包络与n1(t）不成比例，故不能采用包络检波，而需采用捆干解调。
4.模拟信号避行波形编码成为数字信号后（）．
A抗干扰性变弱
B带宽变大
C.差错不可控制。
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
字频带（调制或载波）传输。
3
基带传输系统是指不使用调制和解调装置而直接传输 数字基带信号的系统。即在发端，首先将源符号进行信源
第n个码元为 un(t) =sn(t) −vn(t)。于是有：
u (t )
n
un
n
a n [ g 1 ( t n T s ) g 2 ( t n T s )]
an
1 P P
以概率P
以概率1-P
显然，u(t)是随机脉冲序列 ，图(c) 给出了u(t)的一个实现。
g 2 (t )e
j 2 fst
可见，交变波的的功率谱 Pu( f) 是连续谱，它与g1(t)
和g2(t)的频谱以及出现概率P有关。
29
3.s(t)=u(t)+v(t)的功率谱密度PS(f )
Ps
f
m
Pu
f Pv f
2 2
| C m | ( f m f s ) f s P (1 P ) | G 1 ( f ) G 2 ( f ) |
+A 表示。 0 -A
+A (a) 0 传号反转编码(CMI码)与数字双相码类似，也是一 -A
0”和“11”两位码组表示，而“0”则固定地用“01”
(b)
1
1
0 1
0
0
1 0
+A 0 -A
(c)
15
大学通信原理知识点总结
大学通信原理知识点总结1. 信号与系统1.1 基本信号：包括冲激信号、阶跃信号、正弦信号、方波信号等 1.2 信号运算：信号的加法、乘法、卷积等1.3 信号特性：能量、功率、频谱等1.4 离散信号与连续信号：时域和频域中的表示与处理1.5 系统特性：线性、时不变、因果、稳定2. 调制解调2.1 调制方式：AM调制、FM调制、PM调制2.2 调制原理：将低频信号调制到高频载波上2.3 调制技术：调幅、调频、调相2.4 解调技术：包络检波、鉴频检波、鉴相检波3. 数字通信系统3.1 数字信号处理：数字化、采样、量化、编码3.2 数字调制：ASK、FSK、PSK等3.3 数字调制原理：将数字信号调制到高频载波上3.4 数字解调技术：相干解调、非相干解调4. 信道传输4.1 信道类型：基带信道、带通信道、AWGN信道、多径衰落信道 4.2 信道容量：香农定理、信道编码、信道复用4.3 信道传输特性：信噪比、误码率、误比特率4.4 信号传输特性：多路复用、调制解调技术、通道编码5. 信号处理5.1 信号滤波：低通滤波、高通滤波、带通滤波、带阻滤波5.2 信号调理：放大、衰减、频率转换、混频5.3 信号恢复：时钟恢复、时域均衡、频域均衡6. 频谱分析6.1 信号频谱：信号能量分布、频谱密度、功率谱密度6.2 频谱分析方法：傅里叶变换、快速傅里叶变换、功率谱密度估计理解了以上这些基本的通信原理知识点，就能够对通信系统的运作原理有一个比较清晰的认识。
当然，通信原理是一个比较庞大的知识体系，其中还涉及到很多其他的知识点，比如信号处理、信息论、调制解调技术、通信系统设计等。
通信原理知识点的深入理解需要通过理论与实践相结合，需要多多实践与实验才能更好地掌握。
在实际的通信工程中，通信原理知识被广泛应用于无线通信、卫星通信、光纤通信、移动通信等各个领域。
只有深入理解通信原理，才能够更好地解决通信系统中的各种问题，提高通信系统的性能和可靠性。
通信原理分析
通信原理分析
通信原理是指在信息传输过程中所依赖的基本原理和方法。
它涉及到信息源、信号调制、信道传输、信号解调和信息接收等环节。
首先，信息源产生的信号经过信号调制变成适合传输的信号。
在信号调制过程中，通过改变信号的频率、幅度、相位等特性，将信息转换成高频信号，以便在信道中进行传输。
常用的调制方式包括调幅、调频和调相。
接下来，经过信道传输的信号可能会受到噪声的干扰和衰减。
噪声是由于各种原因引起的无用信号，它会使原始信号与传输信号混叠，导致信息失真。
为了减小噪声对信号的影响，可以采用增大信号功率、优化信道设计和使用编码纠错技术等方法。
在信号解调过程中，利用逆变换将传输信号恢复成原始信号。
根据之前信号调制的方式，可以选择相应的解调方式，如解调器、调制解调器等。
最后，经过信号解调后的信号被转换为可理解的信息，并交由信息接收者进行接收和处理。
接收端需要根据之前信息源产生信号的特性，逆向进行信息解码和还原。
通过以上的分析，我们可以明确通信原理中涉及到的重要环节和各个环节之间的关系。
这些基本原理和方法为信息传输提供了基础，同时也为通信技术的发展和应用提供了理论基础。
吉大数据通信原理课堂笔记-奥鹏教育
吉大《数据通信原理》课堂笔记第二部分数据信号的基带传输一、本章内容概述1、数据序列的电信号表示2、数据信号的基带传输二、重难点知识点解析(一)数据信号及特性描述1、数据与数据通信2、基带数据信号的频谱特性(功率谱密度)(二) 数据信号的基带传输概念:不搬移基带信号频谱的传输方式称为基带传输。
1、基带数据传输构成模型2、 理想低通网络波形形成和奈奎斯特第一准则目的：找出理想低通传输特性的带宽和传输速率的关系3、具有幅度滚降特性的低通网络波形形成理想低通形成的优点：可通过每赫兹传输2波特的极限频带利用率，在实际应用中存在两个问题：（1）理想低通传递函数是非物理可实现的（锐截止）；（2）对接收端定时抽样始终的准确度要求高。
解决途径：以牺牲频带为代价，将锐截止变为缓慢截止。
4、部分响应形成系统问题的提出：（1）理想低通特性：（2）幅度滚降的系统（升余弦滚降系统）（1）部分响应形成系统的一般原理部分响应系统是一种可实现的传输系统，它允许存在一定的、受控的码间干扰，而在接收端可以加以消除，频带利用率提高到理论上的最大值。
若部分响应系统的冲激响应在分母通分之后将出现项，“拖尾”的衰减随从而加快了相应波形的前导和后尾的衰减。
（2）第一类部分响应形成系统完整的第一部分响应形成系统方框图预编码规则：相关编码规则：（3）第四类响应形成系统第四类响应是两个时间间隔为2T的波形相减。
第四类部分响应系统的特点：有码间干扰，但是是固定的；频带利用率能达到；波形“前导和后尾”衰减较快，对定时脉冲的精度要求不高；物理可实现。
5、数据序列的扰乱和解扰（1）扰乱与解忧的作用及基本原理扰乱：将输入数据序列按某种规律变换成长周期序列，使之具有足够的随机性。
解扰：经过扰乱的数据序列通过系统传输后，在接收端还要还原成原始数据序列。
（2）实用的扰乱器与解扰器6、基带传输中的时域均衡（1）时域均衡的作用时域均衡的目的：进一步减小码间干扰。
（2）时域均衡的实现（横向滤波器）（3）时域均衡原理7、数据传输系统的眼图观察眼图是一种简便、直观、有效的衡量信号传输质量的方法。
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·课程名称：通信原理AI
·使用教材：赵蓉等．现代通信原理教程．北京：北京邮电大学出版社，2009
·主要参考书目：
[1] 樊昌信，等．通信原理（第6版）．北京：国防工业出版社，2007．
[2] 周炯槃，等．通信原理（第3版）．北京：北京邮电大学出版社，2008．
·本次课学习的主要章节：
1.1 通信的基本概念
1.2 通信系统和通信网
1.3 模拟通信系统和数字通信系统
1.4 信息及其度量
第1章绪论
1.1 通信的基本概念
(1) 通信的定义
通信就是信息的传输与交换。
通信的目的是传输消息中所包含的信息，从这个角度讲，通信就是把消息从一个地方传送到另外一个地方。
(2) 信息与消息
消息是信息的物理表现形式，而信息则是指消息中包含的有意义的内容（有效内容），并且信息是可以度量的，详见1.4节。
1.2 通信系统和通信网
一、通信系统的组成
(1) 通信系统的定义
通常将把实现通信所需的一切设备和传输媒质所构成的总体称为通信系统。
(2) 通信系统一般模型
图1.2.1概括的描述了一个点对点通信系统的组成，反映了通信系统的共性。
图1.2.1通信系统一般模型
图中各部分的功能如下：
·信息源：将各种可能的消息转换成电信号；
·发送设备：对信源所产生的原始电信号进行处理和变换，把它变换为适合信道传输的信号；
·信道：信号的传输通道，一般指传输媒质；
·接收设备：从接收信号中恢复出相应的原始电信号；
·受信者：将原始信号转换成相应的消息；
·噪声源：噪声源不是人为加入的设备，而是通信系统中各种设备以及信道所固有的，并且是人们所不希望的干扰源。
(3) 本课程学习的内容
今后对通信原理的学习都是围绕着通信系统模型展开的。
内容包括：首先，将通信系统分成两大类，即模拟通信系统和数字通信系统；然后针对不同的通信系统，采用不同的分析方法，分别讨论：
﹒在无噪声时信号经过通信系统传输的全过程（简称基本原理），如信号特性、发送设备和接收设备的组成和工作原理等；
二、通信网
当多点之间相互通信时，就需用交换设备将通信系统连接起来，组成通信网，如图
1.2.2所示。
图中，T为终端，圆圈代表具有转接功能的交换设备。
图1.2.2通信网模型
1.3 模拟通信系统和数字通信系统 一、通信系统的分类
(1) 按传输媒质分为：有线通信系统和无线通信系统 ·有线通信：电磁波沿导体传播； ·无线通信：电磁波沿空间传播。
(2) 按信道中传输的信号特征分为：模拟通信系统和数字通信系统
·模拟通信：信道中所传输的信号是模拟信号； ·数字通信：信道中所传输的信号为数字信号。
二、模拟通信系统
(1) 模拟通信系统模型
关于模拟通信系统，本教材第4章重点研究调制与解调原理。
因此，在图1.3.1给出的模拟通信系统模型中，着重突出了调制器与解调器的作用。
图1.3.1 模拟通信系统模型
(2) 调制与解调
调制的功能是将模拟信息源输出的原始电信号变换成其频率适合信道传输的信号，而解调则是调制的逆过程。
调制信号、原始电信号、基带信号 已调信号
()t ()m S t
三、数字通信系统
(1) 数字通信系统模型
在数字通信系统中，信道中传输的信号是数字信号。
数字通信系统的模型图1.3.2所示，因为数字通信涉及的内容很多，所以在图1.3.2中只例举了其中几项关键技术。
图1.3.2 数字通信系统模型
(2) 数字通信系统中的关键技术
①信源编码与译码
所谓信源编码（又称有效性编码）是指将原来不适于在数字通信系统内传输的信号变换为比较理想和有效的数字信号。
信源编码有两个基本功能：
·通过某种数据压缩技术设法减少码元数目以降低码元速率，因为码元速率决定传输所占的带宽，而传输带宽反映了通信的有效性，所以信源编码可以提高信息传输的有效性。
·将信息源输出的模拟信号转换成数字信号，以实现模拟信号的数字化传输。
本教材在第7章讨论这一内容。
②信道编码与译码
信道编码或差错控制编码又称可靠性编码，是为了改善数字通信系统的传输质量。
通过信道编、译码，以实现信道与通信系统在可靠性指标上的优化。
本教材在第10章介绍这部分内容。
③数字调制与解调
单纯从概念上看，数字调制和模拟调制实现的功能是相同的。
因此，把数字基带信号变换为数字已调信号的过程称为数字调制，而把从已调信号中还原出数字基带信号的过程称为数字解调。
数字调制是本课的重点内容之一，将在第6章中讨论。
本教材还有一些章节的内容也属于数字通信范畴，如第5章、第9章等。
四、数字通信的两个主要特点
·抗干扰能力强，且噪声不积累。
·一般来说，数字通信占用更宽的系统频带。
1.4 信息及其度量
一、信息与消息
·消息是信息的物理表现形式，例如：文字、语音、数据、图片、活动图像等等都是消息所具有的不同的表现形式。
·信息则是消息中有意义、有价值的部分。
二、信息量
日常生活中经常会接收和发送各种各样的消息，但每条消息中所包含的信息量是不同的。
例1: (1) 客机失事；
(2) 私家车追尾。
例2：(1) 高材生某某考上吉林大学；
(2) 高材生某某没考上吉林大学。
显然，根据常识直观地感觉出例1中(1)是新闻报导中的大事件，故信息量多；例2中(2)情况少见，听后使人惊奇，故表明信息量大。
用统计学的术语来描述，则出现概率小的事件信息量多，即
·信息量应该是概率的单调减函数；
·信息量还应具有可加性。
因此，信息量I定义为
()
()1
l o g l o g a
a I P x P x ==- ( 1.4.1 ) 式中，()P x 是消息所示事件x 出现的概率。
信息量的单位与所用对数的底有关：
三、熵
熵是消息系列整体的平均信息量。
假设离散信源是一个由M 个符号组成的集合，其中每个符号i x ()1,2,3,,i M = 按一定的概率()i P x 独立出现，即
()
()()1
212M M x x x P x P x P x ⎡⎤⎢⎥⎣⎦ ,且有()1
1M
i
i P x ==∑
则12,,M x x x 所包含的信息量分别为
()()121l o g x P x I -=，()()222log x P x I -=，…，()()M M x P x I 2log -= 于是，每个符号所含信息量的统计平均值，即平均信息量为 ()()()()()()1122()M M H x P x I x P x I x P x I x =+++
[][][]121222M 2M ()log ()()log ()()log ()P x P x P x P x P x P x =-+-++- M
2
1
()log
()i
i i P x P x ==-
∑ （bit/符号） ( 1.4.2 )
由于H 同热力学中的熵形式相似，故通常又称它为信息源的熵。
可以证明：式( 1.4.2 )在()1/M i P x = ()1,2,,i M = ，即每个符号等概率独立出现时，信源的熵有最大值。
例如，对于离散二进制信源，且以相等的概率发送数字“0”或“1”时，信源每个输出的信息含量为
()221
(0)(1)log log 211/2
I I bit ==== ( 1.4.3 )
在工程应用中，习惯把一个二进制码元称作1bit 。
当离散二进制信源发送“0”或“1”的概率不等时，信源每个输出的平均信息量将小于1bit 。