本文由多啊啊啊多贡献 ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 通信原理 中北大学通信工程系 第一章 概论 1.1 引言 例子：古代的烽火报警，就是把敌人入侵 的消息通过烽火传达给远方的人们( 的消息通过烽火传达给远方的人们(类似的例子 还有抗日战争时期的“消息树” 还有抗日战争时期的“消息树”)；舰船上的灯 语和旗语通过灯的闪烁和旗子的挥动与另一舰 船或港口进行无声的对话； 通信（Communication）是把消息从一地 有效地传递到另一地，即消息传递的全过程。 在这里我们所讨论的通信不是广义上的通信， 在这里我们所讨论的通信不是广义上的通信 ， 而是特指利用各种电信号和光信号作为通信信号 的电通信与光通信。 的电通信与光通信。 作为一门科学、 一种技术， 作为一门科学 、 一种技术 ， 现代通信所研究 的主要问题概括地说就是如何把信息大量地、 的主要问题概括地说就是如何把信息大量地 、 快 速地、 准确地、 广泛地、 方便地、 经济地、 速地 、 准确地 、 广泛地 、 方便地 、 经济地 、 安全 地从信源通过传输介质传送到信宿。 通信原理” 地从信源通过传输介质传送到信宿 。 “ 通信原理 ” 就是介绍支撑各种通信技术的通信基本概念和数 学理论基础。 学理论基础。 通信技术发展史 自19世纪初电通信技术问世以来，短短 19世纪初电通信技术问世以来， 的100多年时间里，通信技术的发展可谓日新 100多年时间里， 月异。 千里眼 ” 月异 。“ 千里眼” 、“ 顺风耳” 等古人的梦 顺风耳 ” 想不但得以实现， 想不但得以实现 ， 而且还出现了许多人们过 去想都不曾想过的新技术。 去想都不曾想过的新技术 。回顾通信技术的 发展史有利于我们更好地了解与掌握这门科 学知识。 学知识。 下面我们给出通信技术发展历史简 表。 通信技术发展历史简表 通信技术发展历史简表 （续） 根据各种通信技术在通信发展史上的地位、 根据各种通信技术在通信发展史上的地位 、 作 用以及对人类社会的影响，对过去的100多年通信技 用以及对人类社会的影响，对过去的100多年通信技 术的发展历史进行了概括性的总结， 10项重大通 术的发展历史进行了概括性的总结，有10项重大通 信技术值得人们纪念。 信技术值得人们纪念。 (1)摩尔斯发明有线电报。有线电报开创了人 摩尔斯发明有线电报。 类信息交流的新纪元。 类信息交流的新纪元。 (2)马克尼发明无线电报。无线电报为人类通 马克尼发明无线电报。 信技术开辟了一个崭新的领域。 信技术开辟了一个崭新的领域。 (3)载波通信。载波通信的出现，改变了一条 载波通信。载波通信的出现， 线路只能传送一路电话的局面， 线路只能传送一路电话的局面，使一个物理介质上 传送多路音频电话信号成为可能。 传送多路音频电话信号成为可能。 (4)电视。电视极大地改变了人们的生活，使 电视。电视极大地改变了人们的生活， 传输和交流信息从单一的声音发展到实时图像。 传输和交流信息从单一的声音发展到实时图像。 (5)电子计算机。计算机被公认为是20世纪最伟 电子计算机。计算机被公认为是 20世纪最伟 大的发明，它加快了各类科学技术的发展进程。 大的发明，它加快了各类科学技术的发展进程。 (6)集成电路。集成电路为各种电子设备提供了 集成电路。 高速、 微小 、 功能强大的“ 高速 、 微小、 功能强大的 “ 心 ” ， 使人类的信息传 输能力和信息处理能力达到了一个新的高度。 输能力和信息处理能力达到了一个新的高度。 (7)光纤通信。光导纤维的发明，使人们寻求到 光纤通信。光导纤维的发明， 一种真正能够承担起构筑未来信息化基础设施传输 平台重任的通信介质。 平台重任的通信介质。 (8)卫星通信。卫星通信将人类带入了太空通信 卫星通信。 时代。 时代。 (9)蜂窝移动通信。蜂窝移动通信为人们提供了 蜂窝移动通信。 一种前所未有、方便快捷的通信手段。 一种前所未有、方便快捷的通信手段。 (10)因特网。因特网的出现意味着信息时代的到 (10)因特网。因特网的出现意味着信息时代的到 来，地球变成“地球村” 来，地球变成“地球村”。 通信发展现状和趋势 1)融合趋势：PSTN、CATV、计算机网络三网业务 融合；语音和数据融合；电域与光域融合；移动与 WLAN融合 2) 交换技术：电路交换 分组交换 快速分组交换 3) 传输手段：电缆 微波中继 光纤 卫星 移动 4) 传输技术：点到点网络 光网络 5) 接入技术： 宽带: XDSL；光网络；无线宽带 6) 移动通信：1G 2G 2.5G 3G 7) IP网络的演变：下一代Internet 1.2通信系统的组成 1.2通信系统的组成 1.2.1通用模型 1.2.1通用模型: 通用模型: 信息源 发送设备 发送端 噪声源 信道 接收设备 接收端 受信者 通信系统的模型 1.2.2基本概念 1.2.2基本概念 两类信号 模拟信号：取值连续， ? 模拟信号：取值连续，例如语音 凡信号的某一参量(如连续波的振幅、频率、 凡信号的某一参量(如连续波的振幅、频率、相 脉冲波的振幅、宽度、位置等) 位，脉冲波的振幅、宽度、位置等)可以取无限多个 数值，且直接与消息相对应的， 称为模拟信号。 数值，且直接与消息相对应的， 称为模拟信号。 数字信号：取值离散，例如数据 数字信号：取值离散， 模拟信号与数字信号 码元 t t t t 模拟信号 数字信号 1.2.3两类通信系统 1.2.3两类通信系统 ? 模拟通信系统 要求 高保真度 信号噪声功率（电压） 准则 信号噪声功率（电压）比 手段 参量估值方法 ? 数字通信系统 要求 正确 准则 错误率 手段 统计判决理论 A. 模拟通信系统 信息源 调制器 信道 解调器 受信者 噪声源 模拟通信系统模型 B. 数字通信系统 1. 数字基带传输通信系统 信 息 源 基形 带成 信器 号 信 道 接 收 滤 波 器 取 样 判 决 受 信 者 cp 噪声源 数字基带传输通信系统模型 2. 数字频带传输通信系统 数字频带传输通信系统 信 息 源 加 密 器 编 码 器 调 制 器 信 道 解 调 器 译 码 器 解 密 器 受 信 者 噪声源 数字频带传输通信系统模型 信 缩 压 保 编 密 编 码 码 码 编 道 信 调 制 道 信 解 调 信 道 密 解 码 码 解 保 压 缩 解 码 源 信 宿 信源编码 噪 声 同 步 信源解码 发送端 接收端 扩展的数字通信系统模型 基带传输: 基带传输: 是指信号没有经过调制而直接送到信道中 去传输的一种方式 频带传输: 是指信号经过调制后再送到信道中传输， 频带传输: 是指信号经过调制后再送到信道中传输， 收端有相应解调措施的通信方式 3. 模拟信号数字化传输通信系统 模 拟 信息源 由抽样、量化、 编码组成的模 数转换器 数字通 信系统 数 模 转换器 受信者 模拟信号数字化传输通信系统模型 C. 数字通信的优点 取值有限，能正确接收。 取值有限，能正确接收。 (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 可采用纠错和检错技术，大大提高抗 可采用纠错和检错技术， 干扰性。 干扰性。 可采用高保密性能的数字加密技术。 可采用高保密性能的数字加密技术。 可综合传输各种模拟和数字输入信号 易于设计、制造，体积小、重量轻。 易于设计、制造，体积小、重量轻。 可作信源编码，压缩冗余度， 可作信源编码，压缩冗余度，提高信 道利用率。 道利用率。 信噪比随带宽按指数规律增长。 信噪比随带宽按指数规律增长。 1.3通信的分类 及通信方式 1.3通信的分类 1.3.1通信系统分类 1.3.1通信系统分类 1. 按传输媒质分: 有线通信 按传输媒质分: 无线通信 2. 按信道中所传信号的不同分: 模拟信号 按信道中所传信号的不同分: 数字信号 3. 按工作频段分：低、中、高频等 按工作频段分： 4. 按调制方式分：连续波调制与脉冲调制 按调制方式分： 5. 按业务的不同分:电报、电话、数据、图 按业务的不同分:电报、电话、数据、 象等 6. 按收信者是否运动分:固定与移动 按收信者是否运动分: 7. 按信号复用方式分：TDM、FDM、CDM 按信号复用方式分：TDM、FDM、 1.3.2 通信方式 1. 按消息传送的方向与时间分 A 信道 (a) B A 信道 (b) B A 信道 (c) B 按消息传送的方向和时间划分的通信方式 按消息传送的方向和时间划分的通信方式 (a) 单工方式； (b) 半双工方式； (c) 全双工方式 单工方式； 半双工方式； 2. 按数字信号排序分 1 发 送 设 备 0 1 接 收 设 备 发 送 设 备 接 收 设 备 (b) (a) 按数字信号排序划分的通信方式 按数字信号排序划分的通信方式 (a) 串序传输方式 ； (b) 并序传输方式 3. 按通信网络形式分 终端A (a) 终端B 终端 A 终端 B 终端 C 终端 A 终端 B (b) 图1-3 终端 C 终端 N (c) 终端 N 交换设备 转接站 按网络形式划分的通信方式 按网络形式划分的通信方式 (a) 两点间直通方式； (b) 分支方式； (c) 交换方式 两点间直通方式； 分支方式； 1.4 信息及其量度 1.4.1 消息、信息和信号 消息、 消息：随机状态的描述，有不同的形式： 消息：随机状态的描述，有不同的形式： 语音、文字、图形、图像 语音、文字、图形、图像 信息： 信息：消息的有效内容 不同消息可有相同内容 信号：传输消息的手段（媒介） 信号：传输消息的手段（媒介） 通信系统中传输的是信号 1.4.2信息的度量： 1.4.2信息的度量： 信息的度量 *制定度量方法考虑的原则 货 物 消 息 货运量 信息量 有多种 有多种 和种类无关 和类型无关 和贵重程度 和重要程度 无关 无关 总量是单件 总量是单件独立 货运量之和 消息的信息量之和 *制定度量信息的方法 # 消息“量” 信息量 消息“ # 例： 明天降雨量将有一毫米” “明天降雨量将有一毫米” - 信息量小 明天降雨量将达到一米” “明天降雨量将达到一米” - 信息量大 明日太阳将从东方升起” “明日太阳将从东方升起” - 信息量零 # 事件的不确定度，可用其出现的概率来描 事件的不确定度， 述： 可能性小概率小 可能性小概率小信息量大 可能性大概率大 可能性大概率大信息量小 必然发生的概率为1 必然发生的概率为1信息量零 不会发生的概率为0 不会发生的概率为0信息量无穷 可得如下的结论： 可得如下的结论：