通信原理第六版PPT课件
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通信原理第六版课件_第5章
5.4.2 大信噪比时的解调增益
在输入信噪比足够大的条件下，信号和噪声的相互作 用可以忽略，这时可以把信号和噪声分开来计算。
计算输出信号平均功率 输入噪声为0时，解调输出信号为
mo (t) Kd K f m(t)
故输出信号平均功率为
So mo2 (t) Kd K f 2 m2 (t)
简单 中等
So No
SSB
Si n0 fm
近似SSB
复杂 复杂
FM
2(mf 1) fm
So No
FM
3 2
m2f
Si n0 fm
中等
中短波无线电广播 应用较少
短波无线电广播、话音 频分复用、载波通信、 数据传输
电视广播、数据传输
超短波小功率电台（窄
带FM）；调频立体声广
由此图可见
门限值与调制指数mf 有关。 mf 越大，门限值越高。不过 不同mf 时，门限值的变化不 大，大约在8~11dB的范围内 变化，一般认为门限值为10 dB左右。
在门限值以上时， (So /No)FM与(Si /Ni)FM呈线性关系，且 mf 越大，输出信噪比的改善越明显。
18
第5章 模拟调制系统
➢ 调频系统的这一优越性是以增加其传输带宽来换取的。
因为，对于AM 信号而言，传输带宽是2fm，而对WBFM 信号而言，相应于mf = 5时的传输带宽为12fm ，是前者的 6倍。
➢ WBFM信号的传输带宽BFM与AM 信号的传输带宽BAM之 间的一般关系为
BFM 2(m f 1) fm (m f 1)BAM
重后的输出噪声功率的比值确定，即
fm fm
Pd
(
f
)df
fm fm
Pd
在输入信噪比足够大的条件下，信号和噪声的相互作 用可以忽略，这时可以把信号和噪声分开来计算。
计算输出信号平均功率 输入噪声为0时，解调输出信号为
mo (t) Kd K f m(t)
故输出信号平均功率为
So mo2 (t) Kd K f 2 m2 (t)
简单 中等
So No
SSB
Si n0 fm
近似SSB
复杂 复杂
FM
2(mf 1) fm
So No
FM
3 2
m2f
Si n0 fm
中等
中短波无线电广播 应用较少
短波无线电广播、话音 频分复用、载波通信、 数据传输
电视广播、数据传输
超短波小功率电台（窄
带FM）；调频立体声广
由此图可见
门限值与调制指数mf 有关。 mf 越大，门限值越高。不过 不同mf 时，门限值的变化不 大，大约在8~11dB的范围内 变化，一般认为门限值为10 dB左右。
在门限值以上时， (So /No)FM与(Si /Ni)FM呈线性关系，且 mf 越大，输出信噪比的改善越明显。
18
第5章 模拟调制系统
➢ 调频系统的这一优越性是以增加其传输带宽来换取的。
因为，对于AM 信号而言，传输带宽是2fm，而对WBFM 信号而言，相应于mf = 5时的传输带宽为12fm ，是前者的 6倍。
➢ WBFM信号的传输带宽BFM与AM 信号的传输带宽BAM之 间的一般关系为
BFM 2(m f 1) fm (m f 1)BAM
重后的输出噪声功率的比值确定，即
fm fm
Pd
(
f
)df
fm fm
Pd
《通信原理》樊昌信曹丽娜编著第六版课件第2章课件
幅度调制是通过改变高频载波信号的幅度，来反 映低频调制信号的变化。
调幅信号的产生
调幅信号的产生可以采用相乘器或非线性变换器 ，常用的调幅方法有普通调幅（AM）和双边带 调幅（DSB）。
调幅信号的解调
调幅信号的解调可以采用包络检波或同步检波等 解调方法。
角度调制
角度调制的基本原理
角度调制是通过改变高频载波信号的相位或频率，来反映低频调制信号的变化。
《通信原理》樊昌信 曹丽娜编著第六版课 件第2章课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 通信系统的基本概念 • 信号与频谱 • 信道与噪声 • 模拟调制系统 • 数字调制系统 • 模拟信号的数字化传输
01
通信系统的基本概 念
通信系统的组成
发送器
将信源产生的信息转换为适合 传输的信号，如调制器等。
接收器
接收信道传输的信号并将其还 原为原始信息，如扬声器、显 示器等。
信源
产生需要传输的信息的设备， 如话筒、摄像头等。
信道
传输信号的媒介，如无线电波 、光纤等。
信宿
接收并使用信息的设备或人。
通信系统的分类
有线通信
利用导线传输信号的通信方式 ，如电话线、光纤等。
由于非线性元件引起的信号波形失真 ，表现为高次谐波分量。
傅立叶变换
傅立叶变换的定义
将时域信号转换为频域信号的一种数学方法。
傅立叶变换的性质
包括线性性、时移性、频移性、对称性等。
傅立叶变换的应用
在通信、图像处理、音频处理等领域有广泛的应 用。
01
信道与噪声
信道的定义与模型
信道定义
信道是通信系统中的传输媒介，负责传输信息信号。
调幅信号的产生
调幅信号的产生可以采用相乘器或非线性变换器 ，常用的调幅方法有普通调幅（AM）和双边带 调幅（DSB）。
调幅信号的解调
调幅信号的解调可以采用包络检波或同步检波等 解调方法。
角度调制
角度调制的基本原理
角度调制是通过改变高频载波信号的相位或频率，来反映低频调制信号的变化。
《通信原理》樊昌信 曹丽娜编著第六版课 件第2章课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 通信系统的基本概念 • 信号与频谱 • 信道与噪声 • 模拟调制系统 • 数字调制系统 • 模拟信号的数字化传输
01
通信系统的基本概 念
通信系统的组成
发送器
将信源产生的信息转换为适合 传输的信号，如调制器等。
接收器
接收信道传输的信号并将其还 原为原始信息，如扬声器、显 示器等。
信源
产生需要传输的信息的设备， 如话筒、摄像头等。
信道
传输信号的媒介，如无线电波 、光纤等。
信宿
接收并使用信息的设备或人。
通信系统的分类
有线通信
利用导线传输信号的通信方式 ，如电话线、光纤等。
由于非线性元件引起的信号波形失真 ，表现为高次谐波分量。
傅立叶变换
傅立叶变换的定义
将时域信号转换为频域信号的一种数学方法。
傅立叶变换的性质
包括线性性、时移性、频移性、对称性等。
傅立叶变换的应用
在通信、图像处理、音频处理等领域有广泛的应 用。
01
信道与噪声
信道的定义与模型
信道定义
信道是通信系统中的传输媒介，负责传输信息信号。
《通信原理》樊昌信曹丽娜编著第六版课件第8章
调制原理
将变化的声音信号按照幅度的变化改变电波的振幅，实现信息的传递。
解调原理
将信号的振幅变化还原为原来的声音信号，还原信息。
频率调制的原理
1
基本原理
按照要传输的信息信号的频率的高低改
方案一
2
变电波的频率，实现信息的传递。
使用VCO将电压转变为频率同时使用LC
谐振电路接收信号。
3
方案二
使用FM发射机的鉴别器接收频率，再使 用解调器还原信号。
使用电容电感调制器将要传输的音频信号转化为调制电位。
2 解调器
使用共振电路将术的不断发展
越来越多的新技术将改变进入未来的通信世界。
深入了解通信的基础原理
这是研究未来技术的基础，在此基础上可以不断学 习、创新。
通信原理 第六版第8章
了解通信原理的基本原理。
模拟调制的基本原理
AM调制
在载波波形的幅度上叠加要传输的信息信号，使载 波波形的振幅发生变化。
FM调制
在载波波形的频率上叠加要传输的信息信号，使载 波波形的频率发生变化。
PM调制
在载波波形的相位上叠加要传输的信息信号，使载 波波形的相位发生变化。
幅度调制的原理
相位调制的原理
调制原理
将要传输的信息信号的相位与电波的相位相互作用，实现信息的传递。
解调原理
解析电波中的相位变化，将其还原为原来的信息信号。
幅度调制与解调
接收器
通过天线捕获信号并通过解调器还原声音信号。
发射器
将声音信号通过麦克风转化为电信号，并使用振荡 器将其转化为信号频率。
频率调制与解调
1 调制器
将变化的声音信号按照幅度的变化改变电波的振幅，实现信息的传递。
解调原理
将信号的振幅变化还原为原来的声音信号，还原信息。
频率调制的原理
1
基本原理
按照要传输的信息信号的频率的高低改
方案一
2
变电波的频率，实现信息的传递。
使用VCO将电压转变为频率同时使用LC
谐振电路接收信号。
3
方案二
使用FM发射机的鉴别器接收频率，再使 用解调器还原信号。
使用电容电感调制器将要传输的音频信号转化为调制电位。
2 解调器
使用共振电路将术的不断发展
越来越多的新技术将改变进入未来的通信世界。
深入了解通信的基础原理
这是研究未来技术的基础，在此基础上可以不断学 习、创新。
通信原理 第六版第8章
了解通信原理的基本原理。
模拟调制的基本原理
AM调制
在载波波形的幅度上叠加要传输的信息信号，使载 波波形的振幅发生变化。
FM调制
在载波波形的频率上叠加要传输的信息信号，使载 波波形的频率发生变化。
PM调制
在载波波形的相位上叠加要传输的信息信号，使载 波波形的相位发生变化。
幅度调制的原理
相位调制的原理
调制原理
将要传输的信息信号的相位与电波的相位相互作用，实现信息的传递。
解调原理
解析电波中的相位变化，将其还原为原来的信息信号。
幅度调制与解调
接收器
通过天线捕获信号并通过解调器还原声音信号。
发射器
将声音信号通过麦克风转化为电信号，并使用振荡 器将其转化为信号频率。
频率调制与解调
1 调制器
《通信原理》_樊昌信_曹丽娜_编著第六版课件_第14章_通信网
为此，每个国家都需设有一个或几个国际电话局。国际 长途通话实际上需要经过通话双方国内电话网和国际电 话局，以及国际电路等几部分进行的。
11
第14章 通信网
14.2.2电话网中的交换
电路转接方法：用于早期的电话网
双向交换矩阵
用户1 用户2
不适宜用于数字电路 用户3
用户1 用户2 （入线）用用用用用户户户户户46357
16
第14章 通信网
局间信令：
随路信令(CAS) ： ➢ 是指信令和用户信息（语音）在同一信道中传输的 信令。 ➢ R2信令是一种基于E-1时分复用系统的随路信令。在 E-1系统中时隙TS16被预留用来传递这种信令。
共路信令(CCS) ： ➢ 将呼叫控制信息和其他业务信息通过一个独立的信 令网络传输。 ➢ SS7信令为一种共路信令 。它比R2信令更高效，更 可靠。SS7信令的标准化程度要比R2信令好。
交换设备：按照信令将通信链路传来的信号转接到 另一条链路的设备。
有些通信网中还包含转发设备。
3
第14章 通信网
通信网的分类
按照功能区分
电报网、电话网、电传(Telex)网以及电视网等等。
综合业务数字网(ISDN)
➢ 窄带综合业务数字网(N-IDN)
话务量：
电话网中负担的业务量多少由话务量衡量，它分为
➢ 流入话务量A ：其定义是单位时间（1 h）内平均
呼叫次数和每次呼叫平均持续（占用线路）时间
h之积，即
A h (Erl )
式中，h 的单位是h/次，的单位是次/h，故A是无 量纲的。而A的单位则称为爱尔兰。
流入话务量表示每小时中平均线路占用时间。
单向交换矩阵
11
第14章 通信网
14.2.2电话网中的交换
电路转接方法：用于早期的电话网
双向交换矩阵
用户1 用户2
不适宜用于数字电路 用户3
用户1 用户2 （入线）用用用用用户户户户户46357
16
第14章 通信网
局间信令：
随路信令(CAS) ： ➢ 是指信令和用户信息（语音）在同一信道中传输的 信令。 ➢ R2信令是一种基于E-1时分复用系统的随路信令。在 E-1系统中时隙TS16被预留用来传递这种信令。
共路信令(CCS) ： ➢ 将呼叫控制信息和其他业务信息通过一个独立的信 令网络传输。 ➢ SS7信令为一种共路信令 。它比R2信令更高效，更 可靠。SS7信令的标准化程度要比R2信令好。
交换设备：按照信令将通信链路传来的信号转接到 另一条链路的设备。
有些通信网中还包含转发设备。
3
第14章 通信网
通信网的分类
按照功能区分
电报网、电话网、电传(Telex)网以及电视网等等。
综合业务数字网(ISDN)
➢ 窄带综合业务数字网(N-IDN)
话务量：
电话网中负担的业务量多少由话务量衡量，它分为
➢ 流入话务量A ：其定义是单位时间（1 h）内平均
呼叫次数和每次呼叫平均持续（占用线路）时间
h之积，即
A h (Erl )
式中，h 的单位是h/次，的单位是次/h，故A是无 量纲的。而A的单位则称为爱尔兰。
流入话务量表示每小时中平均线路占用时间。
单向交换矩阵
通信原理第六版课件 第2章
P V 2 / R I 2R V 2 I 2
W
设连续电压或电流信号为s(t),则它在单位电阻（1Ω）上的瞬时 功率为s2(t)。
信号总能量： E
s 2 (t )dt
1 信号的平均功率： P lim T T
T /2
T / 2
s 2 (t )dt
5
2.1 确知信号的类型
C0 an cos 2 nt / T0 bn sin 2 nt / T0
n 1
2 2 C0 an bn cos 2 nt / T0 n 1
n 1
tan1 bn / an
s(t)
【例2.1】 试求图所示周期性方波的频谱。
1 通常把0≤f≤ 1/τ 这段频率称之为周期信号的带宽B(= 1/τ ) / 2 T 1 V /2 1 1 /2 j 2 nf 0t j 2 nf 0t e j 2 nf0t Cn s (t )e dt Ve dt / 2 / 2 T j 2 nf 0 T T / 2 f0
T /2
简称功率信号。 其特征是：信号的持续时间无限，功率信号的能量 E→∞ 。
实际通信系统中，信号都具有有限的功率，有限的持续时间， 因而具有有限的能量。
但若信号的持续时间非常长，可以近似的认为是具有无限长的 6 持续时间。-----功率信号。
2.1 确知信号的类型
信号类型的区别与关系：
（1）所有的周期信号都是功率信号（s(t) ≡0除外)，但功率信号
【例2.3】试求图中周期波形的频谱。
s( t ) sin( t ) s( t ) f ( t 1)
通信原理第六版课件-信道
多径效应的影响：
图4-18 多径效应
多径效应会使数字信号的码间串扰增大。为了减 小码间串扰的影响，通常要降低码元传输速率。因为， 若码元速率降低，则信号带宽也将随之减小，多径效 应的影响也随之减轻。
29
第4章 信 道
接收信号的分类
确知信号：接收端能够准确知道其码元波形的信号 随相信号：接收码元的相位随机变化 起伏信号：接收信号的包络随机起伏、相位也随机变
16
第4章 信 道
4.3.2 编码信道模型
二进制编码信道简单模型 － 无记忆信道模型
P(0 / 0)
0
0
P(1 / 0)
发送端
接收端
P(0 / 1)
1
1
P(1 / 1)
图4-13 二进制编码信道模型
P(0 / 0)和P(1 / 1) － 正确转移概率
P(1/ 0) 和P(0 / 1) － 错误转移概率
图4-1 地波传播
信号传播路径
地面
图 4-2 天波传播
5
第4章 信 道
视线传播：
d
发射天线
h
频率 > 30 MHz（穿透电离层不反射回来）
距离: 和天线高度有关
r
D2 D2
h
m
8r 50
d D
传播途径 接收天线
r
地面
(4.1-3) 式中，D – 收发天线间距离(km)。 [例] 若要求D = 50 km，则由式(4.1-3)
改写成n ： i1
i1 n
R( t ) i ( t )cosi ( t )cos0t i ( t ) sini ( t ) sin0t
i 1
i 1
(4.4-2)
《通信原理》樊昌信曹丽娜编著第六版课件第4章信道
水蒸气
氧 气
大气层对于传播的影响
散射 吸收
频率(GHz) (a) 氧气和水蒸气（浓度7.5 g/m3）的衰减
衰
减
降雨率
(dB/km)
频率(GHz)
(b) 降雨的衰减
图4-6 大气衰减
5
第4章 信 道
电磁波的分类：
地波
频率 < 2 MHz 有绕射能力 距离：数百或数千千米
2
按照上式画出的模与角频率关系曲线：
图4-18 多径效应
曲线的最大和最小值位置决定于两条路径的相对
时延差。而 是随时间变化的，所以对于给定频率的
信号，信号的强度随时间而变，这种现象称为衰落现象。 由于这种衰落和频率有关，故常称其为频率选择性衰落。
28
第4章 信 道
定义：相关带宽＝1/
实际情况：有多条路径。
结论：发射信号为单频恒幅正弦波时，接收信号因多径效 应变成包络起伏的窄带信号。 这种包络起伏称为快衰落 － 衰落周期和码元周期可 以相比。 另外一种衰落：慢衰落 － 由传播条件引起的。
25
第4章 信 道
多径效应简化分析：设 发射信号为：f(t) 仅有两条路径，路径衰减相同，时延不同
两条路径的接收信号为：A f(t - 0) 和 A f(t - 0 - )
Af (t 0 ) AF ()e j(0 )
Af (t 0 ) Af (t 0 ) AF ()e j0 (1 e j )
上式两端分别是接收信号的时间函数和频谱函数 ，
故得出此多径信道的传输函数为
H () AF ()e j0 (1 e j ) Ae j0 (1 e j ) F ()
通信原理第六版樊昌信第5章课件
波器的输出频谱为
Sd
()
1 2
M
( ) H
(
c
)
H
(
c
)
25
第5章 模拟调制系统
Sd
()
1 2
M
( ) H
(
c
)
H
(
c
)
显然，为了保证相干解调的输出无失真地恢复调制信
号m(t)，上式中的传递函数必须满足：
H( c ) H( c ) 常数， H 式中，H － 调制信号的截止角频率。
上述条件的含义是：残留边带滤波器的特性H()在c处必
SSB信号的性能 SSB信号的实现比AM、DSB要复杂，但SSB
调制方式在传输信息时，不仅可节省发射功率，而 且它所占用的频带宽度比AM、DSB减少了一半。 它目前已成为短波通信中一种重要的调制方式。
20
第5章 模拟调制系统
5.1.4 残留边带（VSB）调制
原理：残留边带调制是介于SSB与DSB之间的一种折中方 式，它既克服了DSB信号占用频带宽的缺点，又解决了 SSB信号实现中的困难。在这种调制方式中，不像SSB那 样完全抑制DSB信号的一个边带，而是逐渐切割，使其残 留—小部分，如下图所示： M
通信原理
第5章 模拟调制系统
1
第5章 模拟调制系统
基本概念
调制 － 把信号转换成适合在信道中传输的形式的一 种过程。
广义调制 － 分为基带调制和带通调制（也称载波调
制）。
狭义调制 － 仅指带通调制。在无线通信和其他大多 数场合，调制一词均指载波调制。
调制信号 － 指来自信源的基带信号
载波调制 － 用调制信号去控制载波的参数的过程。
[ A02 cos2 ct m2 (t) cos2 ct 2A0m(t) cos2 ct 若 m(t) 0
通信原理第六版PPT课件
.
8
通常，按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号， 相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系 统。
.
9
第1章 绪论
模拟通信系统模型 模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系 统：
图1-4 模拟通信系统模型
.
10
模拟通信系统包含两种变换： 模拟消息 原始电信号：由信源、信宿（受 信者）完成。 基带信号 已调信号：由调制器、解调器完 成。
信息量的单位与上式中对数的底有关：
若a = 2，信息量的单位称为比特(bit) ，可简记为b
若a = e，信息量的单位称为奈特(nat)，
若 a = 10，信息量的单位称为哈特莱(Hartley) 。
通常广泛使用的单位为比特，这时有
Ilog2 P(1x)log2P(x)
(b)
【例】 设一个二进制离散信源，以相等的概率发送数字 “0”或“1”，则信源每个输出符号的信息量为
当消息序列较长时，用熵的概念计算更为方便。
.
28
第1章 绪论
连续消息的信息量
连续消息的信息量可以用概率密度函数来描述。可以 证明，连续消息的平均信息量为
H (x) fxlogafxdx
式中，f (x) － 连续消息出现的概率密度。
.
29
第1章 绪论
1.5 通信系统主要性能指标
通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性 有效性：指传输一定信息量时所占用的信道资源 （带宽和时间间隔） ，或者说是传输的“速度” 问题。 可靠性：指接收信息的准确程度，也就是传输的 “质量”问题。
RB
1 T
(B)
式中T － 码元的持续时间（秒）
信息传输速率Rb：定义为单位时间内传递的平均信息 量或比特数，单位为比特/秒，简记为 b/s ，或bps。
《通信原理》第六版课件 第3章
f2 (x1, x2; t1, t2) － (t)的二维概率密度函数。
11
第3章 随机过程
相关函数和协方差函数之间的关系 B(t1 , t 2 ) R(t1 , t 2 ) a(t1 ) a(t 2 ) 若a(t1) = 0,或a(t2)=0，则B(t1, t2) = R(t1, t2)
B(t1 , t 2 ) E [ (t1 ) a(t1 )][ (t 2 ) a(t 2 )]
[ x1 a(t1 )][ x 2 a(t 2 )] f 2 ( x1 , x 2 ; t1 , t 2 )dx1 dx2
式中 a ( t1 ) a ( t2 ) － 在t1和t2时刻得到的 (t)的均值
间函数。
随机过程： (t) ={1 (t), 2 (t), …, n (t)} 是全部样本函数的集合。
(t )
1 (t ) 2 (t ) n (t )
0
t
4
第3章 随机过程
角度2：随机过程是随机变量概念的延伸。
在任一给定时刻t1上，每一个样本函数i (t)都是一个确定的
F1 ( x1 , t1 ) f1 ( x1 , t1 ) x1
若上式中的偏导存在的话。
6
第3章 随机过程
随机过程 (t) 的二维分布函数： F2 ( x1 , x2 ; t1 , t 2 , ) P (t1 ) x1 , (t 2 ) x2 随机过程 (t)的二维概率密度函数：
Fn ( x1 , x 2 ,, x n ; t1 , t 2 , t n )
随机过程 (t) 的n维概率密度函数：
n Fn ( x1，x2， ，x n；t1，t2， ，t n ) f n ( x1，x2， ，x n；t1，t2， ，t n ) x1x2 x n
11
第3章 随机过程
相关函数和协方差函数之间的关系 B(t1 , t 2 ) R(t1 , t 2 ) a(t1 ) a(t 2 ) 若a(t1) = 0,或a(t2)=0，则B(t1, t2) = R(t1, t2)
B(t1 , t 2 ) E [ (t1 ) a(t1 )][ (t 2 ) a(t 2 )]
[ x1 a(t1 )][ x 2 a(t 2 )] f 2 ( x1 , x 2 ; t1 , t 2 )dx1 dx2
式中 a ( t1 ) a ( t2 ) － 在t1和t2时刻得到的 (t)的均值
间函数。
随机过程： (t) ={1 (t), 2 (t), …, n (t)} 是全部样本函数的集合。
(t )
1 (t ) 2 (t ) n (t )
0
t
4
第3章 随机过程
角度2：随机过程是随机变量概念的延伸。
在任一给定时刻t1上，每一个样本函数i (t)都是一个确定的
F1 ( x1 , t1 ) f1 ( x1 , t1 ) x1
若上式中的偏导存在的话。
6
第3章 随机过程
随机过程 (t) 的二维分布函数： F2 ( x1 , x2 ; t1 , t 2 , ) P (t1 ) x1 , (t 2 ) x2 随机过程 (t)的二维概率密度函数：
Fn ( x1 , x 2 ,, x n ; t1 , t 2 , t n )
随机过程 (t) 的n维概率密度函数：
n Fn ( x1，x2， ，x n；t1，t2， ，t n ) f n ( x1，x2， ，x n；t1，t2， ，t n ) x1x2 x n
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单工通信：消息只能单方向传输的工作方式，如广播、遥 测、遥控
半双工通信：通信双方都能收发消息，但不能同时收 发的工作方式，如 对讲机、收发报机。
.
17
全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的 工作方式
如电话、手机、计算机间的数据通信。
.
18
第1章 绪论
按数字代码排列的顺序分为：并行传输和串行传输 并行传输：将代表信息的码元序列以成组的方式在两条或两条 以上的并行信道上同时传输
同时发送8比特
0
发
1 1
接
送0
收
方
1 1
方
0
0
优点：节省传输时间，速度快：不需要字符同步措施
缺点：需要 n 条通信线路，成本高
.
19
第1章 绪论
串行传输 ：将数字信号序列以串行方式一个码元接一个 码元地在一条信道上传输
0
发
1 1
送0 0
方1
0
0
8比特依次发送
01100100
0
1 1
接
0收
0
1方
0
0
并行/串行 转换器
串行/并行 转换器
优点：只需一条通信信道，节省线路铺设费用
缺点：速度慢，需要外加码组或字符同步措施
其他分类方式：
同步通信和异步通信（按同步方式不同）
专线通信（指点与点间通信）
网通信（指点与多点、多点. 与多点间通信）
20
第1章 绪论
1.4 信息及其度量
信息：是消息中包含的有效内容 如何度量离散消息中所含的信息量?
.
3
第1章 绪论
电信发明史 1837年：莫尔斯发明有线电报 1876年：贝尔发明有线电话 1918年：调幅无线电广播、超外差接收机问世 1936年：商业电视广播开播 ……………
后面讲述中，“通信”这一术语是指“电通信”，包括 光通信，因为光也是一种电磁波。
在电通信系统中，消息的传递是通过电信号来实现的。
0
t
0
t
(a) 话音信号
(b) 抽样信号
图1-2 模. 拟信号
7
第1章 绪论
数字信号：代表消息的信号参量取值为有限个，例 如电报信号、计算机输入/输出信号。 数字信号也称离散信号，指某一参数（如幅值、 相位）离散，而时间上可不离散，如图1-3b
码元
t
0
t
(a) 二进制信号
(b) 2PSK信号
图1-3 数字信号
通信原理
.
1
通信原理
第1章 绪论
.
2
第1章 绪论
1. 1 通信的基本概念 通信的目的：传递消息中所包含的信息。 消息：是物质或精神状态的一种反映，例如语音、文 字、音乐、数据、图片或活动图像等。 信息：是消息中包含的有效内容。 实现通信的方式和手段： 非电的：如旌旗、消息树、烽火台… 电的：如电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、 因特网和计算机通信等。
按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统 按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统
.
15
按工作波段分类：长波通信、中波通信、短波通 信 … 表1-2（P7）
按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分 复用(用正交的脉冲序列携带不同的信号)
.
16
第1章 绪论
1.3.2 通信方式 按消息传输的方向与时间分为：单工、半双工和全双工通信
原始电信号常称为基带信号，这是由于信号的频 谱从0频开始。
已调信号常称为带通信号（或频带信号），因他 的频谱具有带通形式
.
11
第1章 绪论
数字通信系统模型 数字通信系统:利用数字信号传递信息的通信系统
信 息 源
信 源 编
码
加 密
信 道 编
码
数 字 调
制
信道
数 字 解 调
信 道 译
码
解 密
信 源 译
噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。 接收设备：从受到衰减的接收信号中正确恢复出原始电
信号。 受信者（信宿su）：把原始电信号还原成相应的消息，
如扬声器等。
.
6
第1章 绪论
1.2.2 模拟通信系统模型和数字通信系统模型
模拟信号和数字信号 模拟信号：代表消息的信号参量(如信号的幅度、 频率、相位)取值连续，例如麦克风输出电压。 模拟信号也称连续信号，指某一参数（如幅值） 连续。时间上可不连续，如图1-2b
码
受 信 者
噪声源
图1-5 数字通信系统模型
.
12
信源编码与译码目的：
（1）提高信息传输的有效性，即通过压缩技术 降低码元速率，进而减少传输所占的带宽。
（2）完成模/数转换。
信道编码与译码：编码器进行差错可控编码， 以增强抗干扰能力
加密与解密目的：保证所传信息的安全
数字调制与解调目的：形成适合在信道中传输 的带通信号
度量信息量的原则 能度量任何消息，并与消息的种类无关。 度量方法应该与消息的重要程度无关。 消息中所含信息量和消息内容的不确定性有关 【例】 “某客机坠毁zhui”这条消息比“今天下 雨”这条消息包含有更多的信息。 上例表明： 消息所表达的事件越.不可能发生，信息量就越大21。
缺点：
需要较大的传输带宽。
对同步Байду номын сангаас求高，故设. 备复杂。
14
第1章 绪论
1.3 通信系统分类与通信方式
1.3.1 通信系统的分类
按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、 数据通信系统、图像通信系统 … …
按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传 输系统, 调制传输系统又分为多种调制，详见书中 表1-1（P6）。
.
4
第1章 绪论
1.2 通信系统的组成 1.2.1 通信系统的一般模型
信息源（简称信源）：把各种消息转换成原始电信 号，如麦克风。信源可分为模拟信源和数字信源。
发送设备：产生适合于在信道中传输的信号。
.
5
第1章 绪论
信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。 分为有线信道和无线信道两大类。
.
8
通常，按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号， 相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系 统。
.
9
第1章 绪论
模拟通信系统模型 模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系 统：
图1-4 模拟通信系统模型
.
10
模拟通信系统包含两种变换： 模拟消息 原始电信号：由信源、信宿（受 信者）完成。 基带信号 已调信号：由调制器、解调器完 成。
同步目的：使收发两端的信号在时间上保持步
调一致
.
13
1.2.3 数字通信的特点
优点
抗干扰能力强：数字信号只有两种状态，只要噪 声不影响判决，就能正确接收。采用中继方式传 输时，噪声不积累。
传输差错可控
便于处理、变换、存储
易于与各种数字终端接口
易于集成，使通信设备微型化，重量轻
易于加密处理，且保密性好
半双工通信：通信双方都能收发消息，但不能同时收 发的工作方式，如 对讲机、收发报机。
.
17
全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的 工作方式
如电话、手机、计算机间的数据通信。
.
18
第1章 绪论
按数字代码排列的顺序分为：并行传输和串行传输 并行传输：将代表信息的码元序列以成组的方式在两条或两条 以上的并行信道上同时传输
同时发送8比特
0
发
1 1
接
送0
收
方
1 1
方
0
0
优点：节省传输时间，速度快：不需要字符同步措施
缺点：需要 n 条通信线路，成本高
.
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第1章 绪论
串行传输 ：将数字信号序列以串行方式一个码元接一个 码元地在一条信道上传输
0
发
1 1
送0 0
方1
0
0
8比特依次发送
01100100
0
1 1
接
0收
0
1方
0
0
并行/串行 转换器
串行/并行 转换器
优点：只需一条通信信道，节省线路铺设费用
缺点：速度慢，需要外加码组或字符同步措施
其他分类方式：
同步通信和异步通信（按同步方式不同）
专线通信（指点与点间通信）
网通信（指点与多点、多点. 与多点间通信）
20
第1章 绪论
1.4 信息及其度量
信息：是消息中包含的有效内容 如何度量离散消息中所含的信息量?
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第1章 绪论
电信发明史 1837年：莫尔斯发明有线电报 1876年：贝尔发明有线电话 1918年：调幅无线电广播、超外差接收机问世 1936年：商业电视广播开播 ……………
后面讲述中，“通信”这一术语是指“电通信”，包括 光通信，因为光也是一种电磁波。
在电通信系统中，消息的传递是通过电信号来实现的。
0
t
0
t
(a) 话音信号
(b) 抽样信号
图1-2 模. 拟信号
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第1章 绪论
数字信号：代表消息的信号参量取值为有限个，例 如电报信号、计算机输入/输出信号。 数字信号也称离散信号，指某一参数（如幅值、 相位）离散，而时间上可不离散，如图1-3b
码元
t
0
t
(a) 二进制信号
(b) 2PSK信号
图1-3 数字信号
通信原理
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通信原理
第1章 绪论
.
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第1章 绪论
1. 1 通信的基本概念 通信的目的：传递消息中所包含的信息。 消息：是物质或精神状态的一种反映，例如语音、文 字、音乐、数据、图片或活动图像等。 信息：是消息中包含的有效内容。 实现通信的方式和手段： 非电的：如旌旗、消息树、烽火台… 电的：如电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、 因特网和计算机通信等。
按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统 按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统
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按工作波段分类：长波通信、中波通信、短波通 信 … 表1-2（P7）
按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分 复用(用正交的脉冲序列携带不同的信号)
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第1章 绪论
1.3.2 通信方式 按消息传输的方向与时间分为：单工、半双工和全双工通信
原始电信号常称为基带信号，这是由于信号的频 谱从0频开始。
已调信号常称为带通信号（或频带信号），因他 的频谱具有带通形式
.
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第1章 绪论
数字通信系统模型 数字通信系统:利用数字信号传递信息的通信系统
信 息 源
信 源 编
码
加 密
信 道 编
码
数 字 调
制
信道
数 字 解 调
信 道 译
码
解 密
信 源 译
噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。 接收设备：从受到衰减的接收信号中正确恢复出原始电
信号。 受信者（信宿su）：把原始电信号还原成相应的消息，
如扬声器等。
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第1章 绪论
1.2.2 模拟通信系统模型和数字通信系统模型
模拟信号和数字信号 模拟信号：代表消息的信号参量(如信号的幅度、 频率、相位)取值连续，例如麦克风输出电压。 模拟信号也称连续信号，指某一参数（如幅值） 连续。时间上可不连续，如图1-2b
码
受 信 者
噪声源
图1-5 数字通信系统模型
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信源编码与译码目的：
（1）提高信息传输的有效性，即通过压缩技术 降低码元速率，进而减少传输所占的带宽。
（2）完成模/数转换。
信道编码与译码：编码器进行差错可控编码， 以增强抗干扰能力
加密与解密目的：保证所传信息的安全
数字调制与解调目的：形成适合在信道中传输 的带通信号
度量信息量的原则 能度量任何消息，并与消息的种类无关。 度量方法应该与消息的重要程度无关。 消息中所含信息量和消息内容的不确定性有关 【例】 “某客机坠毁zhui”这条消息比“今天下 雨”这条消息包含有更多的信息。 上例表明： 消息所表达的事件越.不可能发生，信息量就越大21。
缺点：
需要较大的传输带宽。
对同步Байду номын сангаас求高，故设. 备复杂。
14
第1章 绪论
1.3 通信系统分类与通信方式
1.3.1 通信系统的分类
按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、 数据通信系统、图像通信系统 … …
按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传 输系统, 调制传输系统又分为多种调制，详见书中 表1-1（P6）。
.
4
第1章 绪论
1.2 通信系统的组成 1.2.1 通信系统的一般模型
信息源（简称信源）：把各种消息转换成原始电信 号，如麦克风。信源可分为模拟信源和数字信源。
发送设备：产生适合于在信道中传输的信号。
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5
第1章 绪论
信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。 分为有线信道和无线信道两大类。
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通常，按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号， 相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系 统。
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第1章 绪论
模拟通信系统模型 模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系 统：
图1-4 模拟通信系统模型
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10
模拟通信系统包含两种变换： 模拟消息 原始电信号：由信源、信宿（受 信者）完成。 基带信号 已调信号：由调制器、解调器完 成。
同步目的：使收发两端的信号在时间上保持步
调一致
.
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1.2.3 数字通信的特点
优点
抗干扰能力强：数字信号只有两种状态，只要噪 声不影响判决，就能正确接收。采用中继方式传 输时，噪声不积累。
传输差错可控
便于处理、变换、存储
易于与各种数字终端接口
易于集成，使通信设备微型化，重量轻
易于加密处理，且保密性好