现代通信原理与技术第1章(精)
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
(完整版)现代通信原理复习资料整合
现代通信原理教学要求第一章绪论1通信、通信系统的定义；通信：从一地向另一地传递消息（信息或消息的传输和交换）；通信系统：实现消息传递所需的一切技术设备和信道的总和称为通信系统2•通信系统的一般模型及各框图作用；信息源：消息的发源地，把各种消息转换成原始电信号（称为消息信号或基带信号）。
发送设备：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。
信道：传输信号的物理媒质。
噪声源：不是人为加入的设备，而是信道中的噪声以及通信系统其它各处噪声的集中表示。
接收设备：功能是放大和反变换（如滤波、译码、解调等），其目的是从受到干扰和减损的接收信号中正确恢复原始电信号。
受信者（信宿）：传送消息的目的地。
（将原始电信号还原成相应的消息）。
3•基带信号、频带信号、模拟信号、数字信号的含义；基带信号：信息源把各种消息转换成原始电信号的信号。
频带信号（带通信号）：（经过调制以后的信号称为已调信号，特点：携带信息，适合在信道中传输）信号的频谱具有带通形式且中心频率远离零频。
模拟信号（连续信号）：凡信号参量的取值连续（不可数，无穷多），称为模拟信号。
数字信号（离散信号）：凡信号参量只可能取有限个值，称为数字信号。
信源编码与译码：信源编码的作用是提高信息传输的有效性，完成模/数（A/D）转换；信源译码是信源编码的逆过程。
信道编码与译码：数字信号在信道传输时会因为各种原因产生差错，为了减少差错则在信息码中按照一定的规则加入监督码，组成抗干扰编码，接收端译码器则按照一定规则解码，发现错误或纠正错误，从而提高心态的抗干扰能力（提高可靠性）。
数字调制与解调：数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的频带信号。
数字解调就是采用相干解调或非相干解调还原为数字基带信号。
同步：同步是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的前提条件。
（载波同步、位同步、群同步和网同步）。
数字通信的主要特点：（1）抗干扰能力强而且噪声不累加；（2）差错可控；（3）易于与各种数字终端接口，用现代计算技术对信号进行处理、加工、变换、存储，从而形成智能网；（4）易于集成化，从而使通信设备微型化；（5）易于加密处理，且保密强度高。
现代交换原理与通信网技术——第1章交换概论
（2）无连接工作方式的特点：
l 没有连接建立过程，一边选路、一边传送信息。
l 属于同一个通信的信息沿不同路径到达目的地，该路径 事先无法预知，无法保证信息的有序性（发送信息顺序 与接收信息顺序不一致）。
l 信息传送的时延相比面向连接工作方式要大。
l 对网络故障不敏感。
分组交换具有以下6个特点
信息传送的最小单位是分组（Packet） 分组由分组头和用户信息组成，分组头含有选路和控制信息。
特点如图1.14所示。
图1.14虚电路方式特点
数据报采用无连接工作方式（CL—Connection Less）， 在呼叫前不需要事先建立连接，而是边传送信息边选路，
并且各个分组依据分组头中的目的地址独立地进行选路。
图1.15数据报方式特点
面向连接工作方式和无连接工作方式的特点
（1）面向连接工作方式的特点： 不管是面向物理的连接还是面向逻辑的连接，其通信 过程可分为三个阶段：连接建立、传送信息、连接拆 除。 一旦连接建立，该通信的所有信息均沿着这个连接路 径传送，且保证信息的有序性（发送信息顺序与接收 信息顺序一致） 信息传送的时延相比无连接工作方式要小。 一旦所建立的连接出现故障，信息传送就要中断，必 须重新建立连接，因此对故障敏感。
第1章 交换概论
本章将要讲述的内容:
什么是交换 为什么在通信网中一定要引入交换的功能 通信网中交换设备究竟完成哪些功能 在现有通信网中都有哪些交换方式 不同交换方式之间的区别是什么
1.1 交换的引入
一个最简单的通信系统是只有两个用户终端和连接这两个 终端的传输线路所构成的通信系统，这种通信系统所实现 的通信方式，我们称之为点到点通信方式，如图1.1所示。
1.2.4 分组交换 （PS:Packet Switching)
现代通信原理01概述
10.12.2020
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二. 通信系统模型
1、点对点通信系统的一般模型
信源
发送设备
传输媒介
接收设备
信宿
噪声源
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• 信源：信息的发出者
• 发送设备：匹配信源与传输媒介，调制，功率放大。
• 噪声源：信号传输时所受的干扰。
• 接收设备：完成发送设备的反变换，小信号放大、 解调。
调制就是基带信号控制载波的某些参数按照基带 信号的变化规律而变化。如：某已调信号 s(t)=Acos(ωt+θ)
根据载波的不同
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调制方式
线性调制
连
续
波
调 制
非线性调 制
数字调制
常规双边带调副AM 抑制载波双边带调幅DSB 单边带调幅SSB 残留边带调幅VSB 频率调制FM 相位调制PM 幅度键控ASK
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• 信源编码：模拟信号要通过数字信道传输，首 先要进行数字化处理，包括采样、量化、编码、 压缩等。信源编码保证了信号能否进入有一定 条件限制的数字信道里。
• 信道编码：为了在数字信道里有一定的传输质 量，还要进行信道编码，包括加扰编码、纠错 编码和多址编码等。
• 信源解码：信源编码的逆过程。
10.12.2020
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2
• 通信系统的核心是信号设计。本课程以 通信技术的发展、演变为线索，从模拟 到数字，由浅入深，力求把握通信信号 设计的发展脉络和指导思想，用工程数 学提供的方法准确表达和推导了通信信 号和通信系统。
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现代通信原理课件第一章,清华大学出版社,钱亚生。曹志刚
• 可靠性: 指接收信息的准确程度，也 就是传输的“质量”。
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1.5.1模拟通信系统
有效性:用有效传输频带来度量。 可靠性:用接收端最终输出信噪比来度 量。 说明：不同调制方式在同样信道信噪 比下所得到的最终解调后的信噪比是 不同的。 如调频信号抗干扰能力比调 幅好，但调频信号所需传输频带却宽 于调幅。
邮政
电话、广播 Email
信息社会
6
1.2 通信系统的组成
通信系统：通信中所需要的一切技术设备和传输媒
质构成的总体。
将信源和信道匹配起来 。 变 换 方 式多 样 ， 在 需要 频 谱 搬 移的 场 合 ， 调制 是 最 常 见的 变 换方 式 。 如广播电台、 传输信号的物理媒 质。包括无线信道： 和有线信道。 完成发送设备的反转 换，进行解调、译码、 解码等。如收音机、 电视机。 传输信息的归宿点， 作用为将复原的原 始信号转换成相应 的消息。如喇叭、 显示器。
FLASH演示
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1.4 通信技术发展概况
移动通信的发展过程 最近无线通信的发展方向 通信的发展目标---个人通信
21
移动通信的发展过程
1970's
提 出方 案 制 定标 准 商 业运 营 提 出方 案 制 定标 准 商 业运 营 提 出方 案 制 定标 准 商 业运 营 提 出方 案
1980's
脉 冲 数 字 调 制
12
1.3.2 按信号特征分类
按照信道中所传输的是模拟信号还是数字信号， 相应地把
通信系统分成模拟通信系统和数字通信系统。
数字通信的主要特点： 抗干扰能力强。 远距离传输可消除噪声积累。 采用信道编码技术可控制差错。降低误码 率，提高传输的可靠性。 易于用现代计算技术对信号进行处理、加 工、变换、存储，从而形成智能网。 易于集成化，从而使通信设备微型化。 易于加密处理,且保密强度高。
文元美现代通信原理课件1现代通信系统原理绪论
从早期的卫星电视广播到现在的卫星 互联网，卫星通信技术不断升级换代 。
光纤通信技术
光纤通信技术的特点
传输速率高、传输距离远、传输容量大、抗电磁干扰等。
光纤通信技术的发展历程
从单模光纤到多模光纤，再到现在的光子晶体光纤，光纤通信技术 不断升级。
光纤通信技术的应用
广泛应用于互联网、数据中心、云计算等领域，为全球用户提供高 速、稳定的网络服务。
数字移动通信技术的应用
广泛应用于手机、平板电脑、笔记本电脑等移动终端设备，提供语音、数据、图像等多种 业务。
卫星通信技术
卫星通信技术的特点
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
卫星通信技术的应用
覆盖范围广、不受地形限制、可实现 全球通信等。
广泛应用于电视广播、远程教育、远 程医疗等领域，为全球用户提供高质 量的通信服务。
卫星通信技术的发展历程
通信系统的性能指标
传输速率
单位时间内传输的信息量，单位为比 特/秒（bps）。
误码率
传输过程中出现错误的概率，越低越 好。
频谱效率
单位频带内传输的比特率，越高越好 。
抗干扰能力
系统抵抗外部干扰的能力，越高越好 。
02
信号与信道
信号的分类与特性
01
信号的分类
02
确定信号与随机信号
连续信号与离散信号
03
信号的分类与特性
模拟信号与数字信号 信号的特性
幅度、频率和相位特性
信号的分类与特性
能量和功率特性 信号的频域表示和时域表示
信道的分类与模型
信道的分类
1
有线信道和无线信道
2
恒参信道和随参信道
3
信道的分类与模型
第一课现代通信原理01概述
发端
信道
收端
(a)
发端 收端
信道 (b)
发端 发端 收端 收端
信道 信道
(c)
发端 收端
图 1 – １单工、 半双工和全双工通信方式示意图 (a) 单工； (b) 半双工； (c) 全双工
西南科技大学信息工程学院
通信原理
五. 按传送信号的复用方式
频分复用: 不同信号占用不同的频率范围。 时分复用: 不同信号占用不同的时间区间。 码分复用: 用正交的脉冲序列携带不同信号。
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通信原理
• 通信是一个广义的概念，涉及包括雷达、导航、 遥控遥测等军用尖端技术和包括数字电话、广 播电视、综合信息网、多媒体宽带网等现代民 用技术，通信在过去分为模拟通信和数字通信 两个方面来研究。目前，随着数字技术和计算 机技术日新月异的发展，数字通信方式在许多 领域已逐步取带模拟通信方式，成为通信的主 流，也成为我们今天研究的重点。
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通信原理
§1.3 通信系统的性能度量
一. 通信系统的质量指标 有效性:信道一定时,系统能够传输信息内容
的多少。 可靠性:系统接收端恢复信息的准Biblioteka 程度。西南科技大学信息工程学院
通信原理
二. 对于模拟通信系统
有效性---在给定信道带宽内,能容 纳多少的通信路数;
也可用传单路信号的有效带宽来衡 量。
通信原理
课程描述
• 从古到今，人类的社会活动总离不开消息的传 递和交换， 古代的消息树、烽火台和驿马传 令，以及现代社会的文字、 书信、电报、电 话、广播、电视、遥控、遥测等，这些都是消 息传递的方式或信息交流的手段。人们可以用 语言、文字、 数据或图像等不同的形式来表 达信息。但是这些语言、文字、 数据或图像 本身不是信息而是消息，信息是消息中所包含 的人们原来不知而待知的内容。因此，通信的 根本目的在于传输含有信息的消息，否则，就 失去了通信的意义。基于这种认识， “通信” 也就是“信息传输”或“消息传输”。
现代通信原理与技术课后答案完整版-张辉第一章
第一章1-1 e 的信息量 ==)(1log 2e P I e 3.25bit v 的信息量 ==)(1log 2v P I v 6.96bit 1-2 因为全概率1)1()0(=+P P ，所以P(1)=3/4，其信息量为==)1(1log 2P I 0.412(bit) 1-3平均信息量（熵） ∑=-=n i i ix P x P x H 12)(log )()(=2.375（bit/符号）1-4 （1）一个字母对应两个二进制脉冲，属于四进制符号，故一个字母的持续时间为10ms 。
传送字母的符号速率为)(100105213B R B =⨯⨯=- 等概率时的平均信息速率 )/(200log 2s bit M R R B b ==（2） 平均信息量为 ∑=-=n i i ix P x P x H 12)(log )()(=1.985（bit/符号）则平均信息量为)/(5.198s b H R R B b =⋅=1-5 （1） )/(2400s bit R R B b ==（2） )/(96004240016log 2s bit R R B b =⨯==1-6 （1） 先求信息源的熵，∑=-=n i i ix P x P x H 12)(log )()(=2.23（bit/符号）则平均信息速率 )/(1023.23s b H R R B b ⨯=⋅=故传送1小时的信息量)(10028.81023.2360063bit R T I b ⨯=⨯⨯=⨯=（2）等概率时有最大信息熵，)/(33.25log 2max 符号bit H ==此时平均信息速率最大，故有最大信息量)(10352.86max bit H R T I B ⨯=⋅⋅=1-7 因为各符号的概率之和等于1，所以第四个符号的概率为1/2，则该符号集的平均信息量为)/(75.121log 2181log 81241log 41222符号bit H =-⨯--= 1-8 若信息速率保持不变，则传码率为)(1200log 2B MR R b B ==1-9 传码率为)(1200log 2B MR R b B == 半小时（1800秒）内传送的码元个数为61016.212001800⨯=⨯=⋅=B R T N错误码元数个216=e N ，因此误码率为410-==N N P e e 1-10 由NN P e e =和B R T N ⋅=可得时间为 )(1034s R P N T B e e ⨯=⋅=。
现代通信原理与技术
现代通信原理与技术《现代通信原理与技术（第三版）》张辉课后思考题答案第⼀章绪论1-1.什么是数字信号和模拟信号？两者的区别是什么？答：数字信号是⼀种离散的、脉冲有⽆的组合形式，是负载数字信息的信号；模拟信号是指信号⽆论在时间上或是在幅度上都是连续的。
区别：模拟信号的信号参量的取值连续（不可数，⽆穷多），⽽数字信号的信号参量只可能取有限个值。
1-2.何谓数字通信？简述数字通信系统的主要优缺点？答：数字通信是⽤数字信号作为载体来传输消息，或⽤数字信号对载波进⾏数字调制后再传输的通信⽅式。
它可传输电报、数字数据等数字信号，也可传输经过数字化处理的语声和图像等模拟信号。
优点：(1)抗⼲扰能⼒强，且噪声不积累；(2)差错可控，可以采⽤信道编码技术使误码率降低，提⾼传输的可靠性；(3)易于与各种数字终端接⼝，⽤现代计算机技术对信号进⾏处理，加⼯，变换，存储，从⽽形成智能⽹；(4)易于集成化，从⽽使通信设备微型化；(5)易于加密处理，且保密强度⾼。
缺点: (1)占⽤频带较宽；(2)技术要求复杂，尤其是同步技术要求精度很⾼；(3)进⾏模/数转换时会带来量化误差。
1-3. 画出数字通信系统的⼀般模型，并简述各⼩⽅块的主要功能。
答：如下各⼩⽅块主要功能：信息源：信源（信息源，也称发终端）的作⽤是把待传输的消息转换成原始电信号，如电话系统中电话机可看成是信源。
信息源编码器：主要实现信源编码。
信源编码的作⽤之⼀是提⾼信息传输的有效性，即通过某种数据压缩技术来减少冗余度（减少信息码元数⽬）和降低数字信号的码元数率。
信道编码器：实现信道编码的功能。
信道编码是以提⾼信息传输的可靠性为⽬的的编码。
通常通过增加信源的冗余度来实现。
采⽤的⼀般⽅法是增⼤码率或带宽。
与信源编码正好相反。
数字调制器：主要实现数字调制功能。
数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到⾼频处，形成适合在信道中传输的频带信号。
信道：传输信号的物理媒质。
数字解调器：对频带信号进⾏相⼲解调或⾮相⼲解调还原为数字基带信号。
现代通信原理与技术张辉第1章-PPT精选文档
即把消息寄托在电信号的某一参量上（如连续波的幅度、频
率或相位； 脉冲波的幅度、宽度或位置）。按信号参量的取 值方式不同可把信号分为两类，即模拟信号和数字信号。
凡信号参量的取值是连续的或取无穷多个值的，且直接 与消息相对应的信号，均称为模拟信号，如电话机送出的语 音信号、电视摄像机输出的图像信号等。模拟信号有时也称 连续信号，这个连续是指信号的某一参量可以连续变化，或 者说在某一取值范围内可以取无穷多个值，而不一定在时间 上也连续，如图 1 - 2(b)所示的抽样信号。 凡信号参量只能取有限个值，并且常常不直接与消息相 对应的信号，均称为数字信号，如电报信号、计算机输入/输 出信号、PCM信号等。数字信号有时也称离散信号，这个离 散是指信号的某一参量是离散变化的，而不一定在时间上也 离散，如图 1 - 3(b)所示的2PSK信号。
实现通信的方式很多，随着社会的需求、生产力的发展 和科学技术的进步， 目前的通信越来越依赖利用“电”来传
递消息的电通信方式。由于电通信迅速、准确、可靠且不受
时间、地点、距离的限制，因而近百年来得到了迅速的发展 和广泛的应用。当今，在自然科学领域涉及“通信”这一术 语时，一般均是指“电通信”。广义来讲，光通信也属于电 通信，因为光也是一种电磁波。 本书中的通信均指电通信。
信 息 源 发 收 端
受 信 者
噪 声 源
图 1 - 1通信系统的一般模型
发送设备的基本功能是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。变换方
式是多种多样的，在需要频谱搬移的场合，调制是最常见的 变换方式。对数字通信系统来说， 发送设备常常又可分为信 源编码与信道编码。 信道是指传输信号的物理媒质。在无线信道中，信道可 以是大气（自由空间）， 在有线信道中，信道可以是明线、 电缆或光纤。有线和无线信道均有多种物理媒质。媒质的固 有特性及引入的干扰与噪声直接关系到通信的质量。根据研 究对象的不同， 需要对实际的物理媒质建立不同的数学模型， 以反映传输媒质对信号的影响。这一点将在第3章中讨论。
现代通信原理课件课件
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光纤通信的应用包括骨干网、城域网和接 入网的建设，以及光纤到户工程等。
物联网通信技术
物联网通信概述 物联网是指通过信息传感设备采 集物体信息并与互联网连接起来， 实现物体信息智能化识别和管理 的一种网络。
物联网通信的应用 物联网通信的应用包括智能家居、 智能交通、智能农业等领域。
物联网通信系统组成 物联网通信系统主要由感知层、 网络层和应用层组成。
数字移动通信的关键技术
数字移动通信的关键技术包括信源编 码、信道编码、调制解调、扩频通信 和多址接入等。
数字移动通信系统组成
数字移动通信系统主要由移动台、基 站、移动交换局和与公众交换电话网 相连的接口组成。
数字移动通信的应用
数字移动通信的应用非常广泛，包括 手机通话、短信、上网、定位服务等。
卫星通信
系统的分类与特性
总结词
系统的分类与特性包括线性时不变系 统、线性时变系统、非线性系统和离 散时间系统等。
详细描述
系统可以根据其特性和性质进行分类， 如线性时不变系统、线性时变系统、 非线性系统和离散时间系统等。这些 分类和特性对于理解系统的属性和处 理方法具有重要意义。
03 模拟通信原理
模拟信号的调制与解调
时域分析是通信系统中最基本的一种分析方法，通过对信号在时间域上的表现进行分析， 可以了解信号的基本特征，如幅度、频率、相位等参数。这些参数对于信号的传输和处
理具有重要影响。
信号的频域分析
总结词
频域分析是指将信号从时间域转换到频率域进行分析，通过分析信号的频谱特 征来了解信号的属性和特性。
《现代通信系统原理》电子教案 第1章 绪论
第1章 绪论
已调信号有三个基本特性： （1）携带有消息； （2）适合在信道中传输 （3）频谱具有带通形式，且中心频率远
离零频。
2020/6/29
现代通信系统原理 6
第1章 绪论
1.2.3 数字通信系统 信道中传输数字信号的系统，称为数字
通信系统，它包括以下三种： 1. 数字频带传输通信系统 基本特征：消息或信号具有“离散”或
2020/6/29
现代通信系统原理 4
第1章 绪论
1.2.2 模拟通信系统
信源
调制器
发送端
信道 噪声源
解调器
信宿
接收端
图图11--22 模模拟拟通通信信系系统统模的型模型
模拟通信系统中两种重要变换： （1）连续消息到电信号相互变换； （2）基带信号到调制信号的变换；
2020/6/29
现代通信系统原理 5
1. 码元传输速率
定义：单位时间内传输码元的数目；
单位：波特（Baud），用符号“B”表
示；
RB 1 Tb
2020/6/29
符号：
T 为码元宽现度代通。信系统原理 23
第1章 绪论
2. 信息传输速率 定义：单位时间内传输的信息量；
单位：比特/秒(bit/s) ，简记为b/s或bps； 符号：Rb ,它与N有关。 3. R与B R之b 间的互换 它们之间在数值上有如下关系：
第1章 绪论
发送设备：将信源和信道匹配起来，即 将信源产生的原始电信号（基带信号）变换 成适合在信道中传输的信号。
信道：信号传输的通道，可以是有线的， 也可以是无线的，甚至还可以包含某些设备。
接收设备：任务是从带有干扰的接收信 号中恢复出相应的原始电信号来。
文元美现代通信原理课件1现代通信系统原理绪论
数字基带传输通信系统
图 1-7 数字基带传输通信系统模型
图 1-8 模拟信号数字化传输通信系统模型
模拟信号数字化传输通信系统
1.2.3 数字通信的主要优缺点
数字通信的主要优点 抗干扰、 抗噪声性能好。 差错可控。 易加密。 易于与现代技术相结合。
两类通信方式抗干扰性能比较 模拟信号；(b)数字信号
信息及其量度
消息出现的概率愈小， 它所含信息量愈大； 反之信息量愈小。 且
消息中所含信息量I是消息出现的概率P(x)的函数，即
可以看出I与P(x)间应满足以上三点， 则它们有如下关系式：
(3) 若干个互相独立事件构成的消息， 所含信息量等于各独立事件信息量的和， 即
信息量I的单位与对数的底数a有关： a=2 单位为比特(bit，简写为b)； a=e单位为奈特(nat，简写为n)； a=10单位为笛特(Det)或称为十进制单位； a=r单位称为r进制单位。 通常使用的单位为比特。
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Байду номын сангаас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。
数字微波、 空间通信
脉冲波调制
脉冲模拟调制
脉幅调制PAM
中间调制方式、 遥测
脉宽调制PDM(PWM)
中间调制方式
脉位调制PPM
遥测、 光纤传输
脉冲数字调制
脉码调制PCM
市话、 卫星、 空间通信
增量调制DM
文元美现代通信原理课件1.现代通信系统原理绪论
第1章
绪 论
1.1 通信的基本概念
1.1.1 通信的定义
1、通信的目的是传递消息。 消息的表达形式：语言、文字、图像、数据等。 2、通信的一般概念（定义）
@ 指由一地向另一地进行消息的有效传递。
实现通信的方式很多。目前使用最广泛的是电通信方式， 即用“电”来传递消息的通信方法，称为“电信” （telecommunication)。即用电信号携带所要传递的消息，然 后经过各种电信道进行传输，达到通信的目的。（广泛意义 上来讲，光通信也属于电通信，因为光也是一种电磁波）。
1. 按传输媒质分
按消息由一地向另一地传递时传输媒质的不同，通信可分
为两大类：一类称为有线通信，另一类称为无线通信。
2. 按信道中所传信号的不同分（按信号特征分） 信道是个抽象的概念。这里我们可理解成传输信号的通路。 通常信道中传送的信号可分为数字信号和模拟信号，由此通信 亦可分为数字通信和模拟通信。
第1章
绪 论
二、通信方式 前述通信系统是单向通信系统，但在多数场合下， 信源兼为信宿，需要双向通信，电话就是一个最好的 例子，这时通信双方都要有发送和接收设备，并需要 各自的传输媒质，如果通信双方共用一个信道，就必 须用频率或时间分割的方法来共享信道。因此，通信 过程中涉及通信方式与信道共享问题。 下面介绍通信 方式。 1． 按消息传递的方向与时间关系分 对于点与点之间的通信，按消息传递的方向与时 间关系， 通信方式可分为单工、半双工及全双工通信 三种。 单工通信， 是指消息只能单方向传输的工作方式， 因此只占用一个信道， 如图 (a)所示。广播、遥测、遥 控、无线寻呼等就是单工通信方式的例子。
第1章
绪 论
6. 按收信者是否运动分 通信还可按收信者是否运动分为移动通信和固定通信。移 动通信是指通信双方至少有一方在运动中进行信息交换。移 动通信已被列为现代通信中的三大新兴通信方式之一。 另外，通信还有其它一些分类方法，如按多地址方式可 分为频分多址(FDMA)通信、时分多址(TDMA)通信、码分多 址(CDMA)通信等。按用户类型可分为公用通信和专用通信等。
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P(x)→0时， I→∞
（3） 若干个互相独立事件构成的消息， 所含信
息量等于各独立事件信息量之和，也就是说，信息
具有相加性， 即
I［P(x1)P(x2)…］=I［P(x1)］+I［P(x2)］+…
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综上所述， 信息量I与消息出现的概率P(x)关系
绪论
1 I loga logap(x) P(x)
按调制与否分----基带、频带传输系统
按传输媒质分----无线、有线通信 按信号复用方式分---FDM、TDM、CDM… 数据等通信…
按消息物理特征分---电报、电话、图象、
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绪论
通 信 方 式
∵按通信范围分：点对点、一点对多点、网络通信等。 ∴通信方式有：
按消息传递的方向和时间分
---双工、半双工、单工通信
绪论
受 信 者
数字基带传输系统框图
信 息 源 基形 带成 信器 号 信 道 接滤 波 收器 受 信 者
噪声源
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绪论
---与模拟通信相比，数字通信有何优缺点？
数 抗干扰能力强（中继、再生） ？ 字 差错可控制（采用纠错编码…） ？ 数字信号易存储及加工处理 通 易加密（保密通信） ？ 信 可综合传递各种消息（综合业务数字网） ？ 特 缺点和问题 点 设备复杂（差错控制要编/解码器，加密要加/解密器）
绪论
通信原理
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绪论
《通信原理》参考书
樊昌信. 通信原理（第五版）.国防工业出版社. 曹志刚 等. 现代通信原理. 清华大学出版社. 周炯磐 等.通信原理(第三版). 北京邮电大学出版社. 徐家恺 等. 通信原理教程. 科学出版社. 张 辉 等. 通信原理学习指导. 西安电子科技大学出版社. 钱学荣 等. 通信原理学习指导. 电子工业出版社. 吴祁耀. 随机过程. 国防工业出版社. 罗鹏飞. 随机信号分析. 国防科技大学出版社. John G. Proakis,Masoud Salehi 著,刘树棠 译. 现代通信 系统——使用MATLAB. 西安交通大学出版社. 李晓峰 等. 通信原理. 清华大学出版社.
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讨 论：
绪论
离散信源，M个波形等概率（P=1/M）发送，且 每一个波形的出现是独立的，即信源是无记忆的， 则传送M进制波形之一的信息量：
1 I log2 log2M (bit) p(x)
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绪论
非等概情况
X1 P(X1)
-log2P(X1)
X2 P(X2)
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绪论
信 源 调 制 信 道 解 调 信 宿
噪 声
发送端 模拟通信系统模型 接收端
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绪论
数 字 通 信 系 统
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定义(数字通信?)
• 信道传输数字信号 • 数字信号
模型？
基本问题？
数字频带传输系统框图（P4图1-3）
信 息 源 加 密 器 编 码 器 调 制 器 信 道 噪声源 解 调 器 译 码 器 解 密 器
按数字信号码元排列方法分
----串行、并行传输
见教材P6！
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通信的分类（归纳）
数字通信 1） 按信号分 模拟通信 有线通信 无线通信 长波通信
绪论
2） 按传输媒质分
中波通信
3)按工作频率分 短波通信
微波通信
光波通信
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4)按通信业务分
电报 电话：可视电话 数传 TV 已派生出来 雷达 专用通信 公用通信
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绪论
3
绪论
一. 概念及分类
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• 通信-----将含有信息的消息有效而可靠 地由一地传输到另一地（其它地方）的过程。
• 目的：传输含有信息的消息 • 信息：人们待知的消息。 • 消息：用以表达信息的某种物理形式。
绪论
• 信号：寄载消息的某种物理形式。
• 对通信的要求： • 可靠---尽可能准确无误！ • • • 有效---尽可能多而快！ 传输信息 以语言.图像.数据为媒体,通过电(光)信 号将信息由一方传输到另一方。
绪论
信息含义举例：
“今年冬天比去年冷” “今年冬天和去年夏天一样热” 后句话的信息量＞前句话的 ∵ 可能性越小，信息量越大！ ∴ 用概率描述（概率↓信息量↑，P=0时信息量为∞
….
）
（1） 信息量是概率的函数， 即
I=f［P(x)］
绪论
（2） P(x)越小，I越大；反之，I越小， 且
P(x)→1时， I→0
信息量的单位与对数底数a有关。
a=2时，单位:比特(bit)；
a=e时，单位:奈特(nit)； a=10时，单位:哈特莱; 目前广泛使用的单位为比特。
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绪论
例1 已知二元离散信源只有“ 0”、“1” 两种符号， 若“0”出现的概率为1/3，求出现“1”的信息量 解 由于全概率为1，因此出现“1”的概率为2/3，由 信息量的定义(2-3)可知，出现“1”的信息量： I(1)=log23/2=0.585 bit 例2 已知e出现的概率为0.105，故其信息量为 I(e)=log20.105=3.24 bit z出现的概率为0.001，故其信息量为 I(z)=log20.001=9.97 bit
绪论
5)按用途分 6）按通信者是 否运动分 7）按一些特定 实现技术分
固定通信 移动通信 码分多址通信 频分多址通信 时分多址通信 扩频通信
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绪论
二. 模拟通信与数字通信
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模拟通信
绪论
定义(模拟通信?) 信道传输模拟信号。 模拟信号？ 模型： ∵ 模拟通信含两重要变换： ∴点对点单路模拟通信系统模型（见教材） 基本问题？
（用计算机等ห้องสมุดไป่ตู้能设备进行）
优点
？
调制解调与模拟的侧重点不一样 信号带宽不同(数字信号频带更宽)
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绪论
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。
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信 息 及 其 度 量
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通信的任务----传递信息 衡量标准： • 有效性：给定信道内传输信息内容的多少 • 信 息: 消息中有意义的内容 • 信息量: 度量信息内容多少的量纲
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绪论
• 定义1---实现这一变换过程的所有设备和 机构的总体称通信系统。
• 定义2---完成信息的传输和处理的一些基 本单元的集合称通信系统。
信息 源 发送 设备 信道 接收 设备 受信 者
发送端 消息 信号
噪声 源 信号
接收端 消息
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各模块（单元设备、电路）功能？
绪论
按信号特征分----模拟、数字通信