通信原理PPT课件
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教材：
《通信原理教程》樊昌信主编，电子工业出版社。
特点：较经典的通信理论，很多高校选用教材，考研指定教材。
参考书目：
《通信原理》王秉钧主编，清华大学出版社
特点：内容丰富，技术先进，与当前的先进通信技术结合较好。
《现代通信原理》曹志刚主编，清华大学出版社
特点：数学推导较多，理论全面，适合深入研究者。
3
收信者（信宿）：消息传输的目标对象（人或机器）
9
1 .1 通信与通信系统
三、模拟通信、数字通信和数据通信
按信道中传输的信号可将通信系统分为： 模拟通信系统 数字通信系统
数据通信： 如果信源本身发出的消息是数字形式的信号
（数字、字母或符号），无论传输方式是模拟的 还是数字的，均称为数据通信。
10
模拟通信系统：
22
离散独立非等概消息的信息量
（1）平均信息量——信息熵H(X)
信源符号集中每个符号所包含的平均信息量，称为信源熵。 设离散信源的概率为：
xi p( xi
)
x2 ... p(x2 ) ...
M
且有 P(xi ) 1 i 1
xM p( xM
)
2019/9/21
23
则信源的熵为：
信息量的大小与消息对人体大脑皮层的刺激程度有关，而消息发生 的概率越大，对大脑皮层的刺激越小，消息发生的概率越小，对大脑皮 层的刺激越大。
信息量大小与事件发生概率有关！！
20
1.3 信息及其度量
一、信息量 （单消息事件）
消息事件出现的概率
I
loga
P
1
x
loga
P
x
单位：
如果对数底a=2，则信息量单位为比特（bit） 如果对数底a=e，则信息量单位为奈特（nit） 如果对数底a=10，则信息量单位为（哈特莱）
21
1.3 信息及其度量
例 求一个m位的二进制数的自信息量。
解：I xi log2 p xi
需求m位2进制数出现的概率。
m位2进制数有多少个？ Q 2m
若等概出现，则概率为多少？
p
xi
1 2m
自信息量为：I xi
log2
1 2m
log2
2m
m log2 2 mbit
M
I mH ( X ) m P(xi ) log 2 p(xi ) (b) i 1
电话
18
1.2 通信系统分类与通信方式
二、通信方式 （按数字信号的排列顺序分）
wk.baidu.com
优点：节省传输时间 缺点：通路较多
适合近距离通信
适合远距离通信
19
1.3 信息及其度量
信息量大小与事件的什么因素有关？
例 “明天降雨量将有一毫米” -- 信息量小 “明天降雨量将达到一米” -- 信息量大 “明日太阳将从东方升起” -- 信息量零
（业务可相互兼容）
根据传输媒介分类：有线通信、无线通信 根据传输信号分类：模拟通信系统、数字通信系统 根据调制方式分类：基带传输、频带传输 根据复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用、空分复用
17
1.2 通信系统分类与通信方式
二、通信方式 （按消息传送方向与时间的关系分）
广播、寻呼、遥控
对讲机
M
H ( X ) P(xi ) log 2 p(xi ) (b / s) i 1
当信源中每个符号等概率独立出现时，信源的熵有
最大值。此时，P(xi)=1/M ，则
H(
X
)max
log
M 2
（2）总信息量
(b / s)
若某符号集的熵为H(X),则当符号集发送m个符号（
组成一则消息）时，所发送的总信息量为：
同济大学浙江学院
通信原理
主讲教师：李凯
1
本课程重要性及相关课程
重要性：
电子信息类通信技术专业的核心专业基础课技 术，研究生入学考试的考试内容。
相关课程：
以《信号与系统》《概率论》《信息论》 《通信电子线路》为基础，为学习《移动通信》 《光纤通信》《计算机通信》等后继专业课打下 基础。
2
教材及参考书目
（1）易于计算机相连，实现网络通信； （2）抗干扰能力强； （3）能远距离通信； （4）易于加密处理； （5）易于集成实现；
15
1 .1 通信与通信系统
(a) 失真的数字信号
(b) 中继站整形后的数字信号
数字信号波形的失真和恢复
16
1.2 通信系统分类与通信方式
一、通信系统的分类
根据通信业务分类：话音（电话）、非话音（电报、数据、图像等）
（1）基带信号具有较低的频谱分量，低频不适合天线辐射。 （2）低频成分易受外界干扰。
将低频基带信号转换成适合信道传输的射频信号，该转 换过程称为调制，调制后的信号称为调制信号或已调信号。
频谱搬移
低频信号
射频信号
（3）实现信道的复用。
13
数字通信系统：
14
1 .1 通信与通信系统
数字通信系统的特点
5
1 .1 通信与通信系统
一、通信的定义
通信：把信息从一个地方传输到另一个地方， 即“信息传输”。
按照信息传输时延的大小可分：
实时通信：发送端信号一产生接收端几乎同时（微小的传输时延）能 收到信号，如电话（电通信）。
非实时通信：发送端信号产生后不能直接到达接收端，而需要进行 缓存、处理、等待、存储再现等，存在较大传输时延， 如邮政信件类（运动通信）、录像节目（电通信）。 6
本课程主要内容
主要学习通信的基础理论知识和基本技术，掌握 通信系统一般问题的分析方法，了解当前先进的通信 技术。
五个部分： 1，基础知识 2，模拟通信 3，数字通信 4，通信中同步 5，先进的通信技术
4
第1章 绪论
1. 了解通信基本概念，掌握通信系统的基本模型 2. 了解通信系统分类与通信方式 3. 掌握信息量的计算方法 4. 了解信道和噪声 5. 掌握通信系统的主要性能指标
1 .1 通信与通信系统
二、通信系统基本模型
7
8
1 .1 通信与通信系统
二、通信系统基本模型
将完成通信的全部设备和传输媒介根据共性可概括为：
信源：产生消息（人或机器）
发信机：转换为适合于在信道中传输的信号，包括变换、调制、编码
信道：信号传输媒介（有线和无线）
收信机：信号转换为消息，包括解调、解码
11
模拟通信系统中两种重要变换： （1）非电信号与电信号相互变换，
如话机的话筒和听筒。 （2）基带信号与调制信号的变换；
12
基带信号：
信源输出的信号为基带信号，即没有经过转 换的原始电信号，一般为低频信号，如图像信号 为0~6MHz，语音信号为300~3400Hz。
为什么将基带信号转化成调制信号？
《通信原理教程》樊昌信主编，电子工业出版社。
特点：较经典的通信理论，很多高校选用教材，考研指定教材。
参考书目：
《通信原理》王秉钧主编，清华大学出版社
特点：内容丰富，技术先进，与当前的先进通信技术结合较好。
《现代通信原理》曹志刚主编，清华大学出版社
特点：数学推导较多，理论全面，适合深入研究者。
3
收信者（信宿）：消息传输的目标对象（人或机器）
9
1 .1 通信与通信系统
三、模拟通信、数字通信和数据通信
按信道中传输的信号可将通信系统分为： 模拟通信系统 数字通信系统
数据通信： 如果信源本身发出的消息是数字形式的信号
（数字、字母或符号），无论传输方式是模拟的 还是数字的，均称为数据通信。
10
模拟通信系统：
22
离散独立非等概消息的信息量
（1）平均信息量——信息熵H(X)
信源符号集中每个符号所包含的平均信息量，称为信源熵。 设离散信源的概率为：
xi p( xi
)
x2 ... p(x2 ) ...
M
且有 P(xi ) 1 i 1
xM p( xM
)
2019/9/21
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则信源的熵为：
信息量的大小与消息对人体大脑皮层的刺激程度有关，而消息发生 的概率越大，对大脑皮层的刺激越小，消息发生的概率越小，对大脑皮 层的刺激越大。
信息量大小与事件发生概率有关！！
20
1.3 信息及其度量
一、信息量 （单消息事件）
消息事件出现的概率
I
loga
P
1
x
loga
P
x
单位：
如果对数底a=2，则信息量单位为比特（bit） 如果对数底a=e，则信息量单位为奈特（nit） 如果对数底a=10，则信息量单位为（哈特莱）
21
1.3 信息及其度量
例 求一个m位的二进制数的自信息量。
解：I xi log2 p xi
需求m位2进制数出现的概率。
m位2进制数有多少个？ Q 2m
若等概出现，则概率为多少？
p
xi
1 2m
自信息量为：I xi
log2
1 2m
log2
2m
m log2 2 mbit
M
I mH ( X ) m P(xi ) log 2 p(xi ) (b) i 1
电话
18
1.2 通信系统分类与通信方式
二、通信方式 （按数字信号的排列顺序分）
wk.baidu.com
优点：节省传输时间 缺点：通路较多
适合近距离通信
适合远距离通信
19
1.3 信息及其度量
信息量大小与事件的什么因素有关？
例 “明天降雨量将有一毫米” -- 信息量小 “明天降雨量将达到一米” -- 信息量大 “明日太阳将从东方升起” -- 信息量零
（业务可相互兼容）
根据传输媒介分类：有线通信、无线通信 根据传输信号分类：模拟通信系统、数字通信系统 根据调制方式分类：基带传输、频带传输 根据复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用、空分复用
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1.2 通信系统分类与通信方式
二、通信方式 （按消息传送方向与时间的关系分）
广播、寻呼、遥控
对讲机
M
H ( X ) P(xi ) log 2 p(xi ) (b / s) i 1
当信源中每个符号等概率独立出现时，信源的熵有
最大值。此时，P(xi)=1/M ，则
H(
X
)max
log
M 2
（2）总信息量
(b / s)
若某符号集的熵为H(X),则当符号集发送m个符号（
组成一则消息）时，所发送的总信息量为：
同济大学浙江学院
通信原理
主讲教师：李凯
1
本课程重要性及相关课程
重要性：
电子信息类通信技术专业的核心专业基础课技 术，研究生入学考试的考试内容。
相关课程：
以《信号与系统》《概率论》《信息论》 《通信电子线路》为基础，为学习《移动通信》 《光纤通信》《计算机通信》等后继专业课打下 基础。
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教材及参考书目
（1）易于计算机相连，实现网络通信； （2）抗干扰能力强； （3）能远距离通信； （4）易于加密处理； （5）易于集成实现；
15
1 .1 通信与通信系统
(a) 失真的数字信号
(b) 中继站整形后的数字信号
数字信号波形的失真和恢复
16
1.2 通信系统分类与通信方式
一、通信系统的分类
根据通信业务分类：话音（电话）、非话音（电报、数据、图像等）
（1）基带信号具有较低的频谱分量，低频不适合天线辐射。 （2）低频成分易受外界干扰。
将低频基带信号转换成适合信道传输的射频信号，该转 换过程称为调制，调制后的信号称为调制信号或已调信号。
频谱搬移
低频信号
射频信号
（3）实现信道的复用。
13
数字通信系统：
14
1 .1 通信与通信系统
数字通信系统的特点
5
1 .1 通信与通信系统
一、通信的定义
通信：把信息从一个地方传输到另一个地方， 即“信息传输”。
按照信息传输时延的大小可分：
实时通信：发送端信号一产生接收端几乎同时（微小的传输时延）能 收到信号，如电话（电通信）。
非实时通信：发送端信号产生后不能直接到达接收端，而需要进行 缓存、处理、等待、存储再现等，存在较大传输时延， 如邮政信件类（运动通信）、录像节目（电通信）。 6
本课程主要内容
主要学习通信的基础理论知识和基本技术，掌握 通信系统一般问题的分析方法，了解当前先进的通信 技术。
五个部分： 1，基础知识 2，模拟通信 3，数字通信 4，通信中同步 5，先进的通信技术
4
第1章 绪论
1. 了解通信基本概念，掌握通信系统的基本模型 2. 了解通信系统分类与通信方式 3. 掌握信息量的计算方法 4. 了解信道和噪声 5. 掌握通信系统的主要性能指标
1 .1 通信与通信系统
二、通信系统基本模型
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8
1 .1 通信与通信系统
二、通信系统基本模型
将完成通信的全部设备和传输媒介根据共性可概括为：
信源：产生消息（人或机器）
发信机：转换为适合于在信道中传输的信号，包括变换、调制、编码
信道：信号传输媒介（有线和无线）
收信机：信号转换为消息，包括解调、解码
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模拟通信系统中两种重要变换： （1）非电信号与电信号相互变换，
如话机的话筒和听筒。 （2）基带信号与调制信号的变换；
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基带信号：
信源输出的信号为基带信号，即没有经过转 换的原始电信号，一般为低频信号，如图像信号 为0~6MHz，语音信号为300~3400Hz。
为什么将基带信号转化成调制信号？