数据通信原理课件——第一章
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数据通信原理PPT课件(490页)
能够被通信双方理解 可以传递
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2、信号
把消息转换成适合于信道传输的物理量，就是 信号。信号携带着消息，它是消息的运载工具。 通信中的信号有电信号和光信号两种。 信号可以分为模拟信号和数字信号。 模拟信号是指信号的某一参量可以取无穷多个 值，并且与原始消息直接对应的信号，如话音 信号及其按照抽样定理所得的PAM样值信号等；
1，„ ，M-1”个码元，且各码元出现的概率不相
等，分别为P0，P1，„，PM-1，此时每个码元包含的
信息量并不相等，分别为：
I j log 2
Pj
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对上式求其期望，将其称作平均信息量H，表示平 均每个码元包含信息的多少，单位为bit/符号如下
式所示：
H Pj log 2
a=M
I= -logMP
单位为M进制信息单位
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数据通信中若数据采用二进制传输，此时将二 进制的每个符号“0”或“1”称为码元。 当两个码元等概出现时，每个码元包含的信息 量为： I=log22=1 bit
因此通常常将二进制序列称为比特流，但若两 个码元出现的概率不等，此时每个码元包含的 信息量已不是1bit。 更一般的情况，当采用M进制传输时，此时共有“0，
所帮助。
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数据通信的重要性：
计算机之间的通信：数据通信
通信网的发展趋势：
电话网 计算机网 有线电视网 三网融合 宽带IP网
就是数据通信 （可见它的重要性）
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目录
第1章 绪论
第2章 数据通信基础知识
第3章 数据信号的基带传输
第4章 数据信号的频带传输
第5章 差错控制与信道编码
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2、信号
把消息转换成适合于信道传输的物理量，就是 信号。信号携带着消息，它是消息的运载工具。 通信中的信号有电信号和光信号两种。 信号可以分为模拟信号和数字信号。 模拟信号是指信号的某一参量可以取无穷多个 值，并且与原始消息直接对应的信号，如话音 信号及其按照抽样定理所得的PAM样值信号等；
1，„ ，M-1”个码元，且各码元出现的概率不相
等，分别为P0，P1，„，PM-1，此时每个码元包含的
信息量并不相等，分别为：
I j log 2
Pj
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对上式求其期望，将其称作平均信息量H，表示平 均每个码元包含信息的多少，单位为bit/符号如下
式所示：
H Pj log 2
a=M
I= -logMP
单位为M进制信息单位
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数据通信中若数据采用二进制传输，此时将二 进制的每个符号“0”或“1”称为码元。 当两个码元等概出现时，每个码元包含的信息 量为： I=log22=1 bit
因此通常常将二进制序列称为比特流，但若两 个码元出现的概率不等，此时每个码元包含的 信息量已不是1bit。 更一般的情况，当采用M进制传输时，此时共有“0，
所帮助。
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数据通信的重要性：
计算机之间的通信：数据通信
通信网的发展趋势：
电话网 计算机网 有线电视网 三网融合 宽带IP网
就是数据通信 （可见它的重要性）
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目录
第1章 绪论
第2章 数据通信基础知识
第3章 数据信号的基带传输
第4章 数据信号的频带传输
第5章 差错控制与信道编码
精品课件-数字通信原理(李白萍)-第1章
30
第 1 章 绪论 1.3 数字通信系统的主要性能指标 (1) 有效性。 (2) 可靠性。 (3) 适应性。 (4) 经济性。 (5) 保密性。 (6) 标准性。 (7) 维修性。
31
第 1 章 绪论
1.3.1 1. 例如， 某系统在2 s内传送4800个码元， 则系统的传码率
为2400 Baud。 虽然数字信号有二进制与多进制的区分， 但码 元速率RB与信号的进制无关，只与码元宽度TB有关， 即
28
第 1 章 绪论 1.2.5
相对于模拟通信系统而言， 数字通信系统具有以下优点。 (1) 抗干扰、 抗噪声能力强， 无噪声积累。 (2) 便于加密处理， 保密性强。 (3) 差错可控。 (4) 利用现代技术， 便于对信息进行处理、 存储、 交换。 (5) 便于集成化， 使通信设备微型化。
29
第 1 章 绪论 数字通信系统相对于模拟通信系统来说， 主要有以下两个 缺点。 (1) 数字信号占用的频带宽。 (2) 对同步要求高， 系统设备比较复杂。
在多进制中， RBN与RbN的数值不同， 单位亦不同。 它 们之间在数值上有关系式
(1-7)
RbN=RBN lb N
在码元速率保持不变的条件下， 二进制信息速率Rb2与
多进制信息速率RbN之间的关系为
Rb2
RbN lbN
(1-8)
35
第 1 章 绪论 在信息速率保持不变的条件下， 二进制码元速率RB2与 多进制码元速率RBN之间的关系为
单位时间内错误接收的比特数 Pb 单位时间内系统传输的总比特数
(1-13)
二进制时， Pe=Pb； N进制时， 与解码方式等有关， 一般情况下Pb<Pe。
39
第 1 章 绪论 【例1-2】 某信息源包含A、 B、 C、 D四个符号， 这 四个符号出现的概率相等， 传输时编码为二进制比特， 并已知 信息速率Rb=1 Mb/s (1) 求码元传输速率； (2) 若信息源工作1 h后， 大致均匀地发现了36个差错比特， 求误信率和误码率。
第 1 章 绪论 1.3 数字通信系统的主要性能指标 (1) 有效性。 (2) 可靠性。 (3) 适应性。 (4) 经济性。 (5) 保密性。 (6) 标准性。 (7) 维修性。
31
第 1 章 绪论
1.3.1 1. 例如， 某系统在2 s内传送4800个码元， 则系统的传码率
为2400 Baud。 虽然数字信号有二进制与多进制的区分， 但码 元速率RB与信号的进制无关，只与码元宽度TB有关， 即
28
第 1 章 绪论 1.2.5
相对于模拟通信系统而言， 数字通信系统具有以下优点。 (1) 抗干扰、 抗噪声能力强， 无噪声积累。 (2) 便于加密处理， 保密性强。 (3) 差错可控。 (4) 利用现代技术， 便于对信息进行处理、 存储、 交换。 (5) 便于集成化， 使通信设备微型化。
29
第 1 章 绪论 数字通信系统相对于模拟通信系统来说， 主要有以下两个 缺点。 (1) 数字信号占用的频带宽。 (2) 对同步要求高， 系统设备比较复杂。
在多进制中， RBN与RbN的数值不同， 单位亦不同。 它 们之间在数值上有关系式
(1-7)
RbN=RBN lb N
在码元速率保持不变的条件下， 二进制信息速率Rb2与
多进制信息速率RbN之间的关系为
Rb2
RbN lbN
(1-8)
35
第 1 章 绪论 在信息速率保持不变的条件下， 二进制码元速率RB2与 多进制码元速率RBN之间的关系为
单位时间内错误接收的比特数 Pb 单位时间内系统传输的总比特数
(1-13)
二进制时， Pe=Pb； N进制时， 与解码方式等有关， 一般情况下Pb<Pe。
39
第 1 章 绪论 【例1-2】 某信息源包含A、 B、 C、 D四个符号， 这 四个符号出现的概率相等， 传输时编码为二进制比特， 并已知 信息速率Rb=1 Mb/s (1) 求码元传输速率； (2) 若信息源工作1 h后， 大致均匀地发现了36个差错比特， 求误信率和误码率。
第一章 绪论 通信原理课件
2020/11/11
1.3 通信系统和通信网的构成
• 通信网模型（图1.2）
– 转接设备（交换设备）：选择路由，将信息 从信源一站一站传递，直到到达信宿
– 信令、协议：为通信网中传送信息，必须符 合预先制定的规程，才能保证通信成功，这 样的规程叫信令（电话网）或协议（计算机 网）
2020/11/11
2020/11/11
1.2 通信发展简史和展望
• 远程和大容量化
– 有线：明线→同轴电缆→光纤 –无线：短波→微波→卫星
2020/11/11
1.2 通信发展简史和展望
• 网络和综合化
– PSTN：电路交换 – Internet：分组交换
2020/11/11
1.2 通信发展简史和展望
• 移动和个人化
• 一些概念
– 有效性：单位带宽内传送的信息量的多少。 模拟通信系统用单位带宽内能传送的电话或 电视路数表示；数字通信系统用频带利用率 （bit/Hz）表示
– 可靠性：接收信息的准确程度。模拟通信系 统用接收端的输出信噪比表示；数字通信系 统用误比特率表示
– 有效性和可靠性是相互矛盾的，可以互换。
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2020/11/11
1.2 通信发展简史和展望
• 通信的发展方向
– 数字化 – 远程与大容量化 – 网络与综合化 – 移动和个人化
2020/11/11
1.2 通信发展简史和展望
• 数字化
– 数字信息和模拟信息的区别：前者取值离散 ，后者取值离散
– 数字通信的主要优点
• 抗干扰能力强，且中继时无噪声积累 • 可使用现代数字信号处理技术进行处理 • 差错可以控制，传输质量好 • 易于加密 • 易于实现设备小型化
1.3 通信系统和通信网的构成
• 通信网模型（图1.2）
– 转接设备（交换设备）：选择路由，将信息 从信源一站一站传递，直到到达信宿
– 信令、协议：为通信网中传送信息，必须符 合预先制定的规程，才能保证通信成功，这 样的规程叫信令（电话网）或协议（计算机 网）
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1.2 通信发展简史和展望
• 远程和大容量化
– 有线：明线→同轴电缆→光纤 –无线：短波→微波→卫星
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1.2 通信发展简史和展望
• 网络和综合化
– PSTN：电路交换 – Internet：分组交换
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1.2 通信发展简史和展望
• 移动和个人化
• 一些概念
– 有效性：单位带宽内传送的信息量的多少。 模拟通信系统用单位带宽内能传送的电话或 电视路数表示；数字通信系统用频带利用率 （bit/Hz）表示
– 可靠性：接收信息的准确程度。模拟通信系 统用接收端的输出信噪比表示；数字通信系 统用误比特率表示
– 有效性和可靠性是相互矛盾的，可以互换。
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1.2 通信发展简史和展望
• 通信的发展方向
– 数字化 – 远程与大容量化 – 网络与综合化 – 移动和个人化
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1.2 通信发展简史和展望
• 数字化
– 数字信息和模拟信息的区别：前者取值离散 ，后者取值离散
– 数字通信的主要优点
• 抗干扰能力强，且中继时无噪声积累 • 可使用现代数字信号处理技术进行处理 • 差错可以控制，传输质量好 • 易于加密 • 易于实现设备小型化
通信原理第1章全书课件
“烽火戏诸侯”的故事就是古代应用光通信的见证，
它证明光通信在中国的应用至少可以追溯到公元前800
年。
二、鸿雁传书
“鸿雁传书”的典故，出自《汉书·苏武传》中“苏武牧羊”的故 事。据载，汉武帝天汉元年（公元前100年），汉朝使臣中郎将苏武出 使匈奴被鞮侯单于扣留，他英勇不屈，单于便将他流放到北海（今贝 加尔湖）无人区牧羊。19年后，汉昭帝继位，汉匈和好，结为姻亲。 汉朝使节来匈，要求放苏武回去，但单于不肯，却又说不出口，便谎 称苏武已经死去。后来，汉昭帝又派使节到匈奴，和苏武一起出使匈 奴并被扣留的副使常惠，通过禁卒的帮助，在一天晚上秘密会见了汉 使，把苏武的情况告诉了汉使，并想出一计，让汉使对单于讲：“汉 朝天子在上林苑打猎时，射到一只大雁，足上系着一封写在帛上的信， 上面写着苏武没死，而是在一个大泽中。”汉使听后非常高兴，就按 照常惠的话来责备单于。单于听后大为惊奇，却又无法抵赖，只好把 苏武放回。
8. 控制系统设计和测试。
MATLAB/SystemView 通信原理实验与系统仿真 （第2版） 曹雪虹 杨洁 童莹 编著 清华大学出版社
四、考查方式
• 综合成绩按照平时成绩占60%、期末卷面成绩占40% 算；
• 平时成绩包括签到、课堂互动、章节测验、作业等环 节；
• 期末卷面成绩做为期末成绩，题型分别为判断题、选 择题、填空题、综合题。判断题、选择题和填空题主 要源于学习通发布的章节测验，综合题主要源于课上 讲解的例题和课下布置的作业题；
古代通信
一、烽火传军情
“烽火”是我国古代用以传递边疆军事情报的一种 通信方法，始于商周，延至明清，相习几千年之久，其 中尤以汉代的烽火组织规模为大。在边防军事要塞或交 通要冲的高处，每隔一定距离建筑一高台，俗称烽火台， 亦称烽燧、墩堠、烟墩等。高台上有驻军守候，发现敌 人入侵，白天燃烧柴草以“燔烟”报警，夜间燃烧薪柴 以“举烽”（火光）报警。一台燃起烽烟，邻台见之也 相继举火，逐台传递，须臾千里，以达到报告敌情、调 兵遣将、求得援兵、克敌制胜的目的。
数据通信原理1
ch 0 ch1
2.048Mbps传输线路
ch 2 ch 3 ch 30 ch 31
复用与解复用 E1系统
时分复用帧
T(125us)
t
ch0 ch1 ch2 ch3 ch15 ch16 ch17 ch31
15个话路
同步
15个话路 传送信令
1.3.3 噪声与干扰
信道内噪声的来源是很多的,它们表现的形式也多种多样。根据它们 的来源不同,可以粗略地分为3类。 1.工业噪声 2.天电噪声 3.内部噪声
1.5.2同步传输与异步传输
在串行传输时数据传输有异步传输和同步传输两种方式。 异步传输中,每次传送一个字符或一个信息传输单元。 即在发送每一个字符代码的前面均加上一个“起”信号,其长度规定为 一个码元,极性为“0”,后面均加一个“止”信号。即：每个字符的传 输需要： 1个起始位、5～8个数据位、1、1.5或2个停止位 采用这种异步方式的通信也称“异步通信”。 起止式的优缺点： 频率的漂移不会积累，每个字符开始时都会重新获得同步； 每两个字符之间的间隔时间不固定； 增加了辅助位，所以传输效率低； 例如，采用1个起始位、 8个数据位、 2个停止位时，其传输效 率为8/11≈73％ 应用： 1200bps以下低速数据传输
数据通信原理
参考
《通信原理》或《数字通信原理》 《计算机网络》或《计算机通信网》 《纠错编码技术》或《信息论与编码》 《高频电子线路》 《数据通信技术基础》或《数据通信与计算 机网络》
第一章 概述
1.1 数据通信的概念
1.1.1 数据与数据通信 数据的概念：数据是预先约定的、具有某种含义
2.电话网传输信道 所谓电话网传输信道是指通过用于传输话音信号 的电话网络传输数据信号。电话网络的连接示意图 如图1-4所示。
数据通信原理
第一章：绪论：1、了解消息、信号、信息、数据的基本概念（1）消息定义：是指通信过程中传输的具体原始对象。
消息的分类：离散消息、连续消息。
（2）信号定义：把消息转换成适合于信道传输的物理量。
信号携带着消息，它是消息的运载工具。
信号的分类:模拟信号和数字信号。
（3）信息：信息就是包含在消息中对通信方有意义的那部分内容。
（4）数据：数据就是赋予一定含义的数字、字母、文字等符号及其组合，它是消息的一种表现形式。
数据的分类：模拟数据、数字数据。
2、信息量、信息熵（平均信息量的计算）信息的度量：度量信息多少的程度就称为信息量I。
信息量的计算：一则离散消息包含的信息量可表示为平均信息量（信息熵）H：可以证明上式中，当P0=P1= … =P M-1时，取最大值例1.2 某信源有8种相互独立的状态，其发生的概率分别是1/8、1/8、0、1/4、0、0、0、1/2, 则信源传递给信宿的平均信息量是多少？课后P30 1.83、通信系统的组成（一般通信系统、模拟、数字、基带、频带、数据通信系统的组成框图）P6、P7、P8、P10一般通信系统PIalog-=∑-=-=12logMjPjjPHMMMHMj212log1log1=-=∑-=模拟通信系统数字基带通信系统数字频带通信系统数据通信系统数据通信系统的组成：数据终端设备（DTE）、数据电路、中央计算机系统三大部分组成。
(填空)4、数据的传输方式（填空、简答）（1）基带传输与频带传输基带传输就是将DTE经过码型变换、电平转换等必要处理后直接在信道上传输，常用于短距离的数据传输系统中。
频带传输较复杂，传送距离较远，若通过市话系统配备Modern，则传送距离可不受限制。
（2）并行传输与串行传输并行传输是指将数据符号编码后，在两条以上的并行信道上同时传输，一般一次传输一个字符；如：采用8单位代码组成的字符时，可以用8条信道并行传输。
特点：（1）优点：对于每次只传输一个字符，因此它不需要额外的措施来实现收发双方的字符同步；（2）缺点：必须有多条并行信道，成本比较高，不适宜远距离传输。
数字通信原理_1：绪论18052 ppt课件_
2020/8/4
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例：信号的失真与再生：
原脉冲 信号
随传输距离增大衰 减变化的信号
再生的脉 冲信号
传输距离增大
2020/8/4
8
5、典型的数字通信系统
信源
信源编码器
信道编码器
调制器
噪声源
信道
信宿
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信源解码器
信道译码器
解调器
图1-3-1 数字通信系统模型
9
6、典型的数字通信系统（续） 发送端功能模块：
（1）信源：产生（模拟信号经抽样量化后的）数字信号；
（2）信源编码：去除信源消息序列的冗余性，提高传输效 率；
（3）信道编码：对信息加入检错和纠错的功能，提高抗干扰 能力；
（5）调制器：将基带信号搬移到适合特定介质传输的频段上 传输。
2020/8/4
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6、典型的数字通信系统（续） 接收端功能模块： （1）解调； （2）信道译码； （8）信源译码； （9）信宿。
分别完成与发送端对应模块相反的功能。 数字通信系统中的其他可能附加的功能模块：
信息的加解密、复用解复用、信道的波形编译码 多址接入、扩频与解扩 等等。
2020/8/4
11
基带数字传输系统
• 1、基带信号：未经调制的信号称为--• 2、基带传输：将数字基带信号直接送到
信道上的传输方式称为--• 3、频带传输:将数字基带信号经过调制
（1）数字信号有良好的抑止噪声累积干扰的能力，信号易 于再生；
（2）可通过信源编码提高传输效率； （3）可通过信道编码降低传输的差错概率； （4）易于对信息进行加密和各种复杂的信号处理； （5）易于实现基于网络的各种信息交换。
数字通信的缺点：
通信原理课件第1章 绪论
2021/1/17
6
1.2.3 数字通信系统模型
1.数字通信系统模型
信
信
数
数信
信
信
源
加
道
字
信
字
道
解
源
信
编
编
调
解译
译
源
码
密
码
制
道
调
码
密
码
宿
器
器
器
器器
器
噪声源
图1.3 数字频带通信系统模型 ★ 一般数字通信系统的收端要有同步的功能
2021/1/17
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2. 数字通信的优点
（1） 抗干扰能力强，可多次再生，无噪声积累； （2）自动检错、纠错，降低误码率，提高传输质量； （3）便于对信息处理、变换、存储； （4）设备便于集成化、小型化； （5）便于加密处理，保密性好。
2021/1/17
发
接
送
收
设
设
备
备
(a)串行传输
发
接
送
收
设
设
备
备
（b）并行传输
13
3.按同步方式分类
按同步方式的不同，可分为同步通信和异步通信。
同步通信——是指在约定的通信速率下， 发送端和接收 端的时钟信号频率始终保持一致。“同步通信”的通信 双方必须先建立同步，即双方的时钟要调整到同一个频 率。收发双方不停地发送和接收连续的同步比特流。 异步通信——是指通信中两个字符之间的时间间隔是不 固定的，而在一个字符内各位的时间间隔是固定的。
消息中所含信息量的大小与消息发生的概率有关。 一件事发生的概率愈小，愈使人感到意外的惊喜，在 这种情况下消息所含的信息量就愈大。 若消息出现的概率0，说明消息的信息量趋于无穷大； 若消息出现的概率1，说明消息的信息量为0。
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比特速率 Rb = 2*NB
传输效率 —— 频带利用率
真正衡量数据传输系统有效性的指标是单 位频带内的传输速率,即单位频带内的调制 速率,即每赫兹的波特数、或单位频带内的 信息传输速率：
可靠性指标
性噪比
S S 10 lg (db) N db N
模拟通信业务中，要求语音信号信噪比达到20 要求图像信号达到40
1.2 信息论与通信
1.3 传输信道 1.4 通信协议
1.1通信及通信系统
什么是通信—exchange
information
通信系统的分类——模拟通信与数字通信
Analog communication and digital communication
计算机+通信技术=计算机网络
pressure
Continuous values
DVD
discrete values
Analog and digital signal
Analog
Digital
Analog and digital transmission
Information signal transmission 复用
协议分层的好处
复杂问题分而治之 易于实现和维护
1.4.2抽象体系结构ISO
ISO： International Standard Organization OSI模型： Open System Interconnection
OSI参考模型图
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 网络层 网络层 对应层协议 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层
信息量的度量 信息的压缩和恢复 信道与信号的关系 编码与失真的关系
1.2.1 消息与信息 message and information
我们用文字将信息表达出来，从而形成消 息。消息是信息的表达。 信息含量：
太阳东升西落 今天夜晚可能出现流星雨 消息中包含的信息量和事件发生概率有关
数据链路层
物理层
数据链路层
物理层
数据链路层
物理层
数据链路层
物理层
物理媒介
1.4.3标准化组织
国际电信联盟 ITU 美国电子工业协会 EIA 电气与电子工程师协会 IEEE ANSI
第一章小结
通信系统的组成
课程内容的联系
信息消息信号
信息消息【信源编码】 消息信号【信道编码】
1.1.1 什么是通信？
通信过程是传递信息的过程
所有通信的目的就是对信息的交流和共享。信息没有
独立存在的形式，它必须依附于携带它的载体才能够 被获知。 载体就是消息（如符号、语言、文字、图像、声音、 视频等） 针对特殊的传递媒体，消息必须被转变为指定形式的 信号（电，光，电磁等形式）
基带信号 baseband information 频带信号 band information
有用的信号称为信号 有害的信号称为噪生 noise
信号的用途
Noise噪声
噪声类型
信道内噪声的来源是很多的,它们表现的形 式也多种多样。根据它们的来源不同,可以 粗略地分为3类。 1.工业噪声 2.天电噪声 3.内部噪声—分子热运动—随机噪声（高斯 白噪声）—功率谱密度是常数N0
1.3.4通信方式
并行与串行 点对点情况下，信号传递与时间的关系
单工 半双工 全双工
点对点串行情况下分为
异步传输 同步传输
有线通信与无线通信
异步传输
信号的计时并不重要，只要通过事先约定的模式进行。 虽然在字节上来说是异步的，但是每个比特还是要求同步 Keyboard<->computer ,适合近距离突发数据传输
Attenuation衰减
when an electromagnetic signal is transmitted along any medium, it gradually becomes weaker at greater distance
传输衰减程度的表示（分贝 dB）
衰减程度 = 10lg (p1/p2) dB 信号功率 P1 信号功率 P2 信号功率 P3
1.1.2模拟通信
应用
模拟电话系统 模拟电视系统 无线电广播系统 车载对讲系统
模拟移动电话
1.1.2模拟通信
模拟通信系统的特点
适合高频率工作 适合实时处理信号 信道利用率高 抗干扰能力差
不利于大规模集成
不适应计算机通信的发展
1.1.3 数字通信
数据通信系统
定义：若信息源本身发出的就是数字形式的 消息（电报、数据、指令等），不管用何 种形式的信号来传输这类消息的通信方式 都称作数据通信。
主机 主机 数据通信网 主机
1.2 信息论与通信
Shannon 信息论的奠基人 (A mathematical theory of communication) 信息论的研究内容
同步传输
帧尾
帧头
1.3.5 通信介质
通信介质
有线信道
双绞线 同轴电缆 光纤
无线信道
无线电波 微波 红外线
1 实线传输信道
双绞线 Twisted Pair
为什么要把两根线绞合在一起呢？
Twisted Pair Connector
同轴电缆 Coaxial cable
同轴电缆connectors
1.4 通信协议及其机构
通信协议——为交换数据而制定的规则、 约定、标准
Internet
—— TCP/IP协议族
通信协议主要三个要素
语法
语义
时序
通信协议的层次结构（layer）
分层设计将复杂的问题分解成一些简单的问题，
然后设计各层次的协议。 协议层次划分的基本原则
各层功能相对独立 每层只与上下相邻层有接口关系，而与其他层无关。
光纤
光缆＝多根光纤捆绑在一起
Fiber-optic cable光纤 connectors
Electromagnetic spectrum for wireless communication
Propagation methods 传播方式
Wireless transmission waves
Q
从p2 到 p3 处衰减程度的表达式 = ？ 结果是正值还是负值？
1.3.2 信道参数
通常衡量信道的指标为信道传输的有效性 和可靠性
有效性
信道内能传输的信号速度 信道资源的利用率
可靠性——信道通过信息的准确程度
信噪比 误码率
有效性指标——速率
调制速率 调制速率的定义是每秒传输信号码元的个数,又称波特
Ch1 绪论
主 讲 人：陈艳平 联系方式：chenyphfuu@
Ch1 概论
1.1 通信及通信系统
什么是通信—exchange information 通信系统的分类——模拟通信与数字通信 Analog communication and digital communication 计算机+通信技术=计算机网络 信息消息信号 信息量的度量 Information message signal
信号与传输 数据交换【提高线路利用率】 作业
Analog and digital information
Data (information)
Analog information sound light temperature Digital information text integers binary
2.香农熵：平均信息量
若干个互相独立信号构成的消息，其平均信息
量计算如下：
H ( x)
P( x ) logj j 1n Nhomakorabea2
P( x j )
由于H同热力学中的熵形式一样，通常也将平
均信息量称为信息熵。
1.2.3信号
消息的传输形式为信号，信号由于有差异 而携带着信息量。
光信号（交通灯） 电信号（电压的变化） 声波信号（语言）
1.2.2信息量度量
1.单一消息信息量
消息x的出现概率为P（x），其信息量I的计算公式如下：
I loga
1 loga p( x) P( x)
一个消息出现的概率越大，其信息量越小，消息出现
的概率越小，信息量越大，当消息必然出现时，其信 息量为0。信息量的单位由对数底决定，当对数底取2 时，信息量的单位为比特（bit）
1.信号分类
信号相对于时间的关系
模拟信号 analog information 数字信号 digital information 时域信号 time domain information 频域信号 frequency information
信号的数学表达方式
信号所处的频率范围
1.1.4 模拟与数字通信的联系
模拟通信网实现数字通信——ADSL
模拟电话网络 数字信号 数字信号
MODEM
MODEM
模拟信号 模拟信号
数字网络实现模拟通信——IP Phone
数字通信网络 模拟信号 模拟信号
PCM编码系统
传输效率 —— 频带利用率
真正衡量数据传输系统有效性的指标是单 位频带内的传输速率,即单位频带内的调制 速率,即每赫兹的波特数、或单位频带内的 信息传输速率：
可靠性指标
性噪比
S S 10 lg (db) N db N
模拟通信业务中，要求语音信号信噪比达到20 要求图像信号达到40
1.2 信息论与通信
1.3 传输信道 1.4 通信协议
1.1通信及通信系统
什么是通信—exchange
information
通信系统的分类——模拟通信与数字通信
Analog communication and digital communication
计算机+通信技术=计算机网络
pressure
Continuous values
DVD
discrete values
Analog and digital signal
Analog
Digital
Analog and digital transmission
Information signal transmission 复用
协议分层的好处
复杂问题分而治之 易于实现和维护
1.4.2抽象体系结构ISO
ISO： International Standard Organization OSI模型： Open System Interconnection
OSI参考模型图
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 网络层 网络层 对应层协议 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层
信息量的度量 信息的压缩和恢复 信道与信号的关系 编码与失真的关系
1.2.1 消息与信息 message and information
我们用文字将信息表达出来，从而形成消 息。消息是信息的表达。 信息含量：
太阳东升西落 今天夜晚可能出现流星雨 消息中包含的信息量和事件发生概率有关
数据链路层
物理层
数据链路层
物理层
数据链路层
物理层
数据链路层
物理层
物理媒介
1.4.3标准化组织
国际电信联盟 ITU 美国电子工业协会 EIA 电气与电子工程师协会 IEEE ANSI
第一章小结
通信系统的组成
课程内容的联系
信息消息信号
信息消息【信源编码】 消息信号【信道编码】
1.1.1 什么是通信？
通信过程是传递信息的过程
所有通信的目的就是对信息的交流和共享。信息没有
独立存在的形式，它必须依附于携带它的载体才能够 被获知。 载体就是消息（如符号、语言、文字、图像、声音、 视频等） 针对特殊的传递媒体，消息必须被转变为指定形式的 信号（电，光，电磁等形式）
基带信号 baseband information 频带信号 band information
有用的信号称为信号 有害的信号称为噪生 noise
信号的用途
Noise噪声
噪声类型
信道内噪声的来源是很多的,它们表现的形 式也多种多样。根据它们的来源不同,可以 粗略地分为3类。 1.工业噪声 2.天电噪声 3.内部噪声—分子热运动—随机噪声（高斯 白噪声）—功率谱密度是常数N0
1.3.4通信方式
并行与串行 点对点情况下，信号传递与时间的关系
单工 半双工 全双工
点对点串行情况下分为
异步传输 同步传输
有线通信与无线通信
异步传输
信号的计时并不重要，只要通过事先约定的模式进行。 虽然在字节上来说是异步的，但是每个比特还是要求同步 Keyboard<->computer ,适合近距离突发数据传输
Attenuation衰减
when an electromagnetic signal is transmitted along any medium, it gradually becomes weaker at greater distance
传输衰减程度的表示（分贝 dB）
衰减程度 = 10lg (p1/p2) dB 信号功率 P1 信号功率 P2 信号功率 P3
1.1.2模拟通信
应用
模拟电话系统 模拟电视系统 无线电广播系统 车载对讲系统
模拟移动电话
1.1.2模拟通信
模拟通信系统的特点
适合高频率工作 适合实时处理信号 信道利用率高 抗干扰能力差
不利于大规模集成
不适应计算机通信的发展
1.1.3 数字通信
数据通信系统
定义：若信息源本身发出的就是数字形式的 消息（电报、数据、指令等），不管用何 种形式的信号来传输这类消息的通信方式 都称作数据通信。
主机 主机 数据通信网 主机
1.2 信息论与通信
Shannon 信息论的奠基人 (A mathematical theory of communication) 信息论的研究内容
同步传输
帧尾
帧头
1.3.5 通信介质
通信介质
有线信道
双绞线 同轴电缆 光纤
无线信道
无线电波 微波 红外线
1 实线传输信道
双绞线 Twisted Pair
为什么要把两根线绞合在一起呢？
Twisted Pair Connector
同轴电缆 Coaxial cable
同轴电缆connectors
1.4 通信协议及其机构
通信协议——为交换数据而制定的规则、 约定、标准
Internet
—— TCP/IP协议族
通信协议主要三个要素
语法
语义
时序
通信协议的层次结构（layer）
分层设计将复杂的问题分解成一些简单的问题，
然后设计各层次的协议。 协议层次划分的基本原则
各层功能相对独立 每层只与上下相邻层有接口关系，而与其他层无关。
光纤
光缆＝多根光纤捆绑在一起
Fiber-optic cable光纤 connectors
Electromagnetic spectrum for wireless communication
Propagation methods 传播方式
Wireless transmission waves
Q
从p2 到 p3 处衰减程度的表达式 = ？ 结果是正值还是负值？
1.3.2 信道参数
通常衡量信道的指标为信道传输的有效性 和可靠性
有效性
信道内能传输的信号速度 信道资源的利用率
可靠性——信道通过信息的准确程度
信噪比 误码率
有效性指标——速率
调制速率 调制速率的定义是每秒传输信号码元的个数,又称波特
Ch1 绪论
主 讲 人：陈艳平 联系方式：chenyphfuu@
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1.1 通信及通信系统
什么是通信—exchange information 通信系统的分类——模拟通信与数字通信 Analog communication and digital communication 计算机+通信技术=计算机网络 信息消息信号 信息量的度量 Information message signal
信号与传输 数据交换【提高线路利用率】 作业
Analog and digital information
Data (information)
Analog information sound light temperature Digital information text integers binary
2.香农熵：平均信息量
若干个互相独立信号构成的消息，其平均信息
量计算如下：
H ( x)
P( x ) logj j 1n Nhomakorabea2
P( x j )
由于H同热力学中的熵形式一样，通常也将平
均信息量称为信息熵。
1.2.3信号
消息的传输形式为信号，信号由于有差异 而携带着信息量。
光信号（交通灯） 电信号（电压的变化） 声波信号（语言）
1.2.2信息量度量
1.单一消息信息量
消息x的出现概率为P（x），其信息量I的计算公式如下：
I loga
1 loga p( x) P( x)
一个消息出现的概率越大，其信息量越小，消息出现
的概率越小，信息量越大，当消息必然出现时，其信 息量为0。信息量的单位由对数底决定，当对数底取2 时，信息量的单位为比特（bit）
1.信号分类
信号相对于时间的关系
模拟信号 analog information 数字信号 digital information 时域信号 time domain information 频域信号 frequency information
信号的数学表达方式
信号所处的频率范围
1.1.4 模拟与数字通信的联系
模拟通信网实现数字通信——ADSL
模拟电话网络 数字信号 数字信号
MODEM
MODEM
模拟信号 模拟信号
数字网络实现模拟通信——IP Phone
数字通信网络 模拟信号 模拟信号
PCM编码系统