电子科技大学通信原理

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两种基本通信方式： 两种基本通信方式： 广播方式： 广播方式：信息同时送到多个收信者 方式 点—点方式：一个信源对一个收信者 点方式：
基于传输方向的特点： 基于传输方向的特点： 单工系统：只能沿一个固定方向传输信息。 电视广播中、 单工系统：只能沿一个固定方向传输信息。如，电视广播中、 系统
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2）信宿——接收者 ）信宿 接收者
Information sink 信宿: 信宿 一个换能器 其他能量 电能
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电能
发送设备的基本功能是将信源和信道匹配起来， 发送设备的基本功能是将信源和信道匹配起来，即将信源 的基本功能是将信源和信道匹配起来 产生的信号变换成适合在信道中传输的信号。 产生的信号变换成适合在信道中传输的信号。 信道是指传输信号的物理媒质。 信道是指传输信号的物理媒质。有线和无线信道均有多种 是指传输信号的物理媒质 物理媒质。 物理媒质。 接收设备的基本功能是完成发送设备的反变换， 接收设备的基本功能是完成发送设备的反变换，它的任务 的基本功能是完成发送设备的反变换 是从带有干扰的接收信号中正确恢复出相应的原始信息信 号来。 号来。
通信原理
任通菊
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上课学时：56学时 上课学时：56学时 答疑地点： 答疑地点：科B232(A) 答疑时间：周二、周四下午2：30---4：00 ---4 答疑时间：周二、周四下午2 30---
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我命在我，不在天地。 我命在我，不在天地。 天助自助者。 天助自助者。 主动还是被动是成功与失败的关键。 主动还是被动是成功与失败的关键。 梅花香自苦寒来。 梅花香自苦寒来。 上好每堂课，做好每次作业。 上好每堂课，做好每次作业。 学会读书，读专业书，读文学作品（修身养性 ）。 学会读书，读专业书，读文学作品（ 从现在做起。 从现在做起。
可以用二元（二进制）波形（信号）传输，也可以用多元（多进制） 可以用二元（二进制）波形（信号）传输，也可以用多元（多进制）波形 信号）传输。 （信号）传输。
二进制（ 二进制代码用一个脉冲传， 二进制（binary）信号 1 bit二进制代码用一个脉冲传，故 ）信号: 二进制代码用一个脉冲传 时隙内传两种不同的脉冲之一. 在一个 Ts 时隙内传两种不同的脉冲之一 Ts：Time slot
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M ≤ 2n
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例：假设计算机的终端键盘上有 110 字符 ，每个字符用 二进制代码组来表示。 二进制代码组来表示。 问每个字符需要用几位二进制代 码? 解:
M ≤ 2n
M = 110 , 27 = 128 , n = 7
代码来表示每个字符. 故需要 7bits代码来表示每个字符 代码来表示每个字符
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（1）单工系统
发端
信道
收端
（2）双工系统
发端 信道 信道 收端
收端
发端
（3）半双工系统
发端 信道 收端
发端
收端
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自学） 1.2 历史回顾 （自学）
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要求： 要求：
了解到200多年来通信的发展历程： 多年来通信的发展历程： 了解到 多年来通信的发展历程 电报与电话通信的重要作用 收音、电视广播、卫星通信、 收音、电视广播、卫星通信、移动电话系统等重要的系统 数字化与网络化过程 信息论与通信理论的发展 通信朝着数字化、宽带化、网络化、综合化、 通信朝着数字化、宽带化、网络化、综合化、移动与个人 化方向发展
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信号波形设计取决于如下几个因素： 信号波形设计取决于如下几个因素：
• 信号波形的中心频率及其带宽。 信号波形的中心频率及其带宽。 • 信号波形的功率和能量。 信号波形的功率和能量。 • 信号波形的抗干扰能力如何？ 信号波形的抗干扰能力如何？ • 在发送端：产生该波形的代价如何？ 在发送端：产生该波形的代价如何？ 在接收端：检测该波形的代价又如何？ 在接收端：检测该波形的代价又如何？
( 2 × 8 ) bits / key × 2.03key / s = 32.48bits / s
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模拟信源的基本指标:
如：语音的音量 电信号
电信号
频带的宽度（赫或赫兹 赫 赫兹 赫兹，Hz）
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(补充) 数字波形与模拟波形（传输波形） 对于数字信源 数字波形：信号的传信息的参量只取有限个值。 信号的传信息的参量只取有限个值。 信号的传信息的参量只取有限个值
( a1 , a2 ,L, aN )
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数字消息序列： 数字消息序列：
( x1 , x2 ,L, xm ,L)
图1.3.1 数字消息信号示例
个值之一。 其中 xm 取 ( a1 , a2 , L , aN ) 中 N个值之一。 个值之一
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3. 数字与模拟信源的基本指标 数字信源的基本指标: 符号速率： 符号速率： RS
数字基带信号
00 01 10 11
− 3V a0 −1V a1 1V a2 3V a3
4 2 −2 −4
0 1
0 0
1 1
1 0
Ts
个符号称 a0 , a1 , a2 , a3 ，4个符号称 信道符号
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4个电平抽象为符号 个电平抽象为符号 进制） 为4元（4进制）符号。 元 进制 符号。
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模拟信源: 产生的消息的状态（取值）是连续变化的、数目无限的。 模拟信源 产生的消息的状态（取值）是连续变化的、数目无限的。 语音源。 如：语音源。
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数字消息源 消息符号、消息符号集、 数字消息源: 消息符号、消息符号集、数字消息序列 消息 数字信号） （数字信号）
消息符号（message symbol）：数字消息的每一种状态或者 消息符号 ： 取值称为一种消息符号 消息符号集： 消息符号集：数字消息源的所有状态或者取值的集合 如：具有N种取值的数字信源 具有 种取值的数字信源
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2. 通信系统
（communication systems）
通信系统——发送器，信道与接收器。 发送器，信道与接收器。 通信系统 发送器
原始信息信号 Transmitter 原始信息信号 Channel Receiver
终端： ）信源——发信者 终端：1）信源 发信者
Information source 信源： 信源： 一个换能器 其他能量
(符号/秒 或 sym / s )
数字信源的元数： 数字信源的元数：
M元数字信源：指数字信源具有M种符号 元数字信源：指数字信源具有 种符号 元数字信源 消息符号
最基本的是二元数字信源：具有 种符号 可以用1 种符号， 最基本的是二元数字信源：具有2种符号，可以用 二元数字信源 位二进制编码表示，称为1bit. 位二进制编码表示，称为 多元数字信源： 多元数字信源：如M元，可以用 位二进制编码表示 元 可以用n位二进制编码表示 一般， 一般，
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1.3 信源与常见的消息
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1.3.1 数字与模拟信源
Digital and analog information source 1. 信息、消息与信号 2. 数字与模拟信源
数字信源: 产生的消息的状态（取值） 数字信源 产生的消息的状态（取值）数是有限的 如：计算机的输出 {0,1} 如：键盘。 键盘。 如：汉字集。 汉字集。
传输速率： 传输速率： 比特率 : Rb 每秒传输的bit数 每秒传输的 数 b/s bps
信道符号
单位: 单位 bits/s
符号速率（波特率）: Rs 每秒传输的脉冲数 （符号数） 符号数） 符号速率（波特率） 单位 : symbol/s Baud Rb 和 Rs的关系: 的关系 Bd
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例1：二进制波形（二电平波形） ：二进制波形（二电平波形）
x (t )
数字基带信号 数字基带信号
t
频谱在零频附近
电平A和 抽象为符号 电平 和0抽象为符号 元（二进制）符号。 二进制）符号。
a0 和 a1
，两个符号称为二
信道符号
Ts : 符号周期或码元宽度
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习题1.1 考虑手机短消息通信， 习题1.1 考虑手机短消息通信，以你自己或其 他某人的经验，试估计（ 按键速率；（ ；（2 他某人的经验，试估计（1）按键速率；（2）假 定每个中文字符转换为2字节表示， 定每个中文字符转换为2字节表示，短消息的二 元符号速率是多少？ 元符号速率是多少？ 解： （1）经过多次试验，按键速率为2.03 key/s 经过多次试验，按键速率为2.03 （2）短消息的二元符号速率为
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要强调的是在通信中， 要强调的是在通信中， 信息是接收方所未知的，消息越感出乎意料， 信息是接收方所未知的，消息越感出乎意料，信息量 就越大。 就越大。 通信系统中还存在噪声，噪声也是无法预知的， 通信系统中还存在噪声，噪声也是无法预知的，噪声 限制了通信的能力。 限制了通信的能力。
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1.1 通信的基本概念
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1.
几个术语
通信 (communication) 通信就是沟通信息。 通信就是沟通信息。 信息 (information) 我们感兴趣的事物的状态和状态变化。 我们感兴趣的事物的状态和状态变化。 消息 (message) 消息是信息的载体。 消息是信息的载体。 信号 (signal) 信号是消息的载体。 信号是消息的载体。