通信原理第一章 归纳
通信原理讲义
通信原理讲义第一章绪论1．1 通信系统的组成１.1．1 通信一般系统模型点对点通信模型:反映了通信系统的共性。
1．1．2 模拟通信与数字通信●消息可以分成两类ﻩﻩ离散消息：消息的状态是可数的或离散型的（如符号、文字等）,也称为数字消息。
连续消息：状态连续变化的消息（如语音、图像）,也称为模拟消息。
●消息与电信号之间必须建立单一的对应关系。
通常,消息被载荷在电信号的某以参量上。
ﻩﻩ数字信号:电信号的参量携带离散消息，该参量离散取值。
模拟信号:电信号的参量携带连续消息，参量连续取值。
●相应的通信系统分成两类ﻩ数字通信系统ﻩﻩ模拟通信系统●模拟信号与数字信号之间可以相互转换在信息源中使用模-数（数-模)转换器,接受端使用数－模（模－数)转换器。
●数字通信比模拟通信更能适应对通信技术越来越高的要求（1）数字传输的抗干扰能力强，中继时可以消除噪声的积累；（2）传输差错可以控制；（3）便于使用现代数字信号处理技术对信息进行处理；（4） 易于加密处理;（5） 可以综合传递各种消息,增强系统功能。
● 模拟通信系统模型（点对点）基带信号：携带信息，但具有频率很低的频谱分量,不适宜传输的原始电信号。
已调信号：基带信号经过调之后转换成其频带适合信道传输的信号，也称频带信号。
调制器:将基带信号转变为频带信号的设备。
解调器：将频带信号转变为基带信号的设备。
模拟通信强调变换的线性特性,既已调参量与基带信号成比例。
● 数字通信系统模型（点对点） 强调已调参量与基带信号之间的一一对应。
数字通信需要解决的问题:（2） 编码与解码：通过差错控制编码消除噪声或干扰造成的差错; （3） 加密和解密：对基带信号进行人为“搅乱”；（4） 同步:发送和接收节拍一致,包括：位同步（码元同步)和群同步、帧同步、句同步或码组同步。
数字通信模型:同步环节的位置不固定,图中没有出现。
消息消息数字基带传输模型：● 数字通信的缺点 比模拟通信占据更宽的频带。
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
通信原理第一章总结
第一章 绪论
课程要点（2）
3
本节要点
信息如何度量？与何参数有关？计算公式？
离散信源的信息量：
1 I log 2 log 2 P ( x) bit P( x)
熵（统计平均信息量）： n H ( x) P ( xi ) l og 2 P ( xi ) 等概时熵最大：
i 1
bit/符号
H max log 2 M
算术平均信息量存源的信息量如何求？（不要求，可自学）
4
本节要点
有效性和可靠性是通信系统的两个重要指标
模拟系统：有效性（带宽B） 可靠性（信噪比S/N） 数字系统：有效性（传输速率） 可靠性（差错率） 码元速率(传码率)RB与信息速率(传信率)Rb的关系：
Rb= RB log2M= RB H bit/s (H为等概时信源的熵)
频带利用率：
η= RB /B
误码率与误比特率（误信率）
有效性和可靠性常常是一对矛盾
5
第一章思考题和作业
什么是通信？通信的目的是什么？如何进行通
信？ 通信系统的组成以及分类？ 什么是模拟通信系统、数字通信系统？并比较它 们的异同。 什么是信息、消息和信号？信息是如何度量的？ 衡量通信系统优劣的指标有哪些？ 作业：
必做：1-4，1-5，1-7 选作：1－6 , 1-9 ，1-10
6
第一章 绪论
课程要点（1）
1
本节要点
通信发展简史 通信的目的和通信系统的概念、模型 通信系统一般由发送端、接收端、信道三大部
分组成，模拟与数字通信系统模型
通信系统可以按许多形式进行分类 通信系统中的两种变换：
非电信号 电信号（基带信号） 基带信号 频带信号（模拟强调变换的线性 ，数字强调变 换的一一对应。无此变换的系统为基带通信系统）
通信原理各章重要知识常考知识总结通信原理习题及详细答案(第六版)
第一部 通信原理部分习题答案第1章 绪论1—1 设英文字母E 出现的概率为0.105，x 出现的概率为0.002。
试求E 及x 的信息量。
解：英文字母E 的信息量为105.01log 2=E I =3.25bit 英文字母x 的信息量为002.01log 2=x I =8.97bit 1—2 某信息源的符号集由A 、B 、C 、D 和E 组成，设每一符号独立出现，其出现概率分别为1/4、l/8、l/8/、3/16和5/16。
试求该信息源符号的平均信息量。
解：平均信息量，即信息源的熵为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=41log 412-81log 812-81log 812-163log 1632-165log 1652- =2.23bit/符号1—3 设有四个消息A 、BC 、D 分别以概率1/4、1/8、1/8和l/2传送，每一消息的出现是相互独立的，试计算其平均信息量。
解：平均信息量∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=41log 412-81log 812-81log 812-21log 212- =1.75bit/符号1—4 一个由字母A 、B 、C 、D 组成的字。
对于传输的每一个字母用二进制脉冲编码，00代替A ，01代替B ，10代替C ，11代替D ，每个脉冲宽度为5ms 。
(1)不同的字母是等可能出现时，试计算传输的平均信息速率。
(2)若每个字母出现的可能性分别为P A =l/5，P B =1/4，P C =1/4，P D =3/10 试计算传输的平均信息速率。
解：(1)不同的字母是等可能出现，即出现概率均为1／4。
每个字母的平均信息量为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=41log 4142⨯-=2 bit/符号因为每个脉冲宽度为5ms ，所以每个字母所占用的时间为 2×5×10-3=10-2s每秒传送符号数为100符号／秒 (2)平均信息量为∑=-=ni i i x P x P H 12)(log )(=51log 512-41log 412-41log 412-103log 1032-=1.985 bit/符号 平均信息速率为 198.5 比特/秒1—5 国际莫尔斯电码用点和划的序列发送英文字母，划用持续3单位的电流脉冲表示，点用持续1个单位的电流脉冲表示；且划出现的概率是点出现概率的l/3； (1)计算点和划的信息量； (2)计算点和划的平均信息量。
通信原理章节知识点总结
通信原理章节知识点总结一、信号与系统1. 信号的基本概念- 信号是指携带信息的电压、电流等物理量随时间变化的波形。
根据时间的连续性和离散性，信号可以分为连续信号和离散信号。
- 信号的分类：根据信号的频率特性，可以将信号分为基带信号和带通信号。
- 基带信号是指没有经过频率变换的信号，通常指模拟信号或数字信号的原始形式。
- 带通信号是指在频域上具有一定宽度的信号，通常指经过一定频率变换后的信号。
2. 系统的时域分析与频域分析- 时域分析是研究系统的输入与输出之间的关系随时间变化的规律，通常通过冲激响应、阶跃响应等方法进行分析。
- 频域分析是研究系统的输入与输出之间的关系随频率变化的规律，通常通过频谱图、功率谱密度等方法进行分析。
3. 系统的线性性与时不变性- 线性系统是指满足叠加原理的系统，即对于输入信号的线性组合，系统的输出等于各个输入分别经过系统后的输出的线性组合。
- 时不变系统是指系统的性质不随时间而变化，即系统对于任意时刻的输入信号，其输出都满足相同的规律。
4. 信号的傅里叶变换与傅里叶级数- 傅里叶变换是一种将时域信号转换为频域信号的方法，通过傅里叶变换可以得到信号在频域上的频谱信息，从而可以分析信号的频率成分。
- 傅里叶级数是一种将周期信号分解为一系列正弦和余弦函数的方法，通过傅里叶级数可以表示周期信号在频域上的频谱信息，从而可以进行频域分析。
二、数字传输1. 基带信号的传输特性- 基带信号的传输通常指在无线通信或有线通信中直接传输的过程，其中涉及到信号的功率、带宽、信噪比等重要参数的分析与设计。
- 基带信号的传输特性受到信道的限制，通常需要进行调制处理来适应信道的特性。
2. 无线传输的调制与多路复用技术- 调制是指将信号通过改变载波的某些参数来适应信道特性的过程，通常分为模拟调制和数字调制两种类型。
- 模拟调制是指将模拟信号通过改变载波的幅度、频率、相位等参数来实现调制，通常包括调幅调制、调频调制和调相调制。
通信原理知识点讲解
第一章绪论本章小节常用通信术语通信系统的组成和分类，通信方式数字通信系统的主要特点离散信源的信息量，平均信息量（熵）码元速率，信息速率，频带利用率，误码率基本概念与学习要点1.1 常用术语通信：克服距离上的障碍，交换和传递消息。
消息：有待于传输的文字、符号、数据和语音、活动图片等。
前者称为离散消息（指消息状态是可数的或离散的），后者称为连续消息（指消息状态连续变化）。
信号：与消息一一对应的电量。
它是消息的物质载体，即消息是寄托在电信号的某参量上，若该参量是离散取值的，这样的信号则称为数字信号。
若电信号的该参量连续取值，则称为模拟信号。
通信系统：传递信息所需的一切技术设备的总和。
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。
1.2 通信系统的组成1.通信系统的一般模型通信系统的一般模型如下图1-1所示图1-11)信源和收信者（信宿）信源是发出信息的源，其作用是把消息转换成原始电信号。
信源可分为模拟信源和数字信源。
模拟信源（如电话机、电视摄像机）输出连续幅度的模拟信号；数字信源（如电传机、计算机等各种数字终端设备）输出离散的数字信号。
信宿是传输信息的归宿点，其作用是将复原的原始信号转换成相应的消息。
2)发送设备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息中传输的信号。
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。
3)信道信道是指传输信号的通道，可以是有线的，也可以是无线的，有线和无线均有多种传输媒质。
信道既给信号以通路，也对信号产生各种干扰和噪声。
传输媒质的固有特性和干扰直接关系到通信的质量。
4)接受设备接收设备的基本功能是完成发送设备的反变换，即进行解调、译码、解码等等。
它的任务是从带有干扰的接收信号中正确恢复出相应的原始信号来。
对于多路复用信号，接收设备还具有解除多路复用和实现正确分路的功能。
通信原理 1-1_概述
西安工业大学
计算机学院信控系
计算机 通信
第一章 绪论
1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 通信术语 1、消息（message） 、消息（ ） 是通信系统中传输的具体对象。消息的形式是多样的， 是通信系统中传输的具体对象。消息的形式是多样的， 传输的具体对象 它包括符号，文字，语音，数据，图像，视频等。 它包括符号，文字，语音，数据，图像，视频等。 同一种信息的内容可用不同形式的消息来表达。 同一种信息的内容可用不同形式的消息来表达。例如 天气预报可用文字消息，也可用话音消息来表达。 天气预报可用文字消息，也可用话音消息来表达。 2、信息（information） 、信息（ ） 消息所包含的内容。 是消息所包含的内容。例如每天的天气预报是一 种消息，预报中告知某日某时的天气情况如何， 种消息，预报中告知某日某时的天气情况如何，就 是该消息所包含的“信息” 即消息的含义。 是该消息所包含的“信息”，即消息的含义。
西安工业大学 计算机学院信控系
计算机 通信
第一章 绪论
通信系统举例： 通信系统举例：智能大楼
• 智能大楼的定义有两种
– 通过对建筑物的结构、系统、服务和管理四个基本要素以 结构、系统、服务和管理 结构 及它们之间内在关联的最优组合，提供一个投资合理并且 高效、舒适、便利的环境。 • 这种定义从用户观点 从用户观点出发，突出了智能大楼在管理和信 从用户观点 息传输以及服务方面的特点。 – 在大楼建设中建立一个独立的局域网，通过结构化布线系 统组成一个集成环境，连接用户的各种设备，让大楼的管 理机构能够随时监测，并能自动采取相应的措施。 • 这种定义突出智能大楼“智能”的根本 智能大楼“ 智能大楼 智能”的根本所在——信息传 输系统
第一章 绪论
通信原理知识要点
通信原理知识要点第一章概论1 、通信的目的2 、通信系统的基本构成●模拟信号、模拟通信系统、数字信号、数字通信系统●两类通信系统的特点、区别、基本构成、每个环节的作用3 、通信方式的分类4 、频率和波长的换算5 、通信系统性能的度量6 、传码速率、频带利用率、误码率的计算第二章信息论基础1 、信息的定义2 、离散信源信息量的计算（平均信息量、总信息量）3 、传信率的计算4 、离散信道的信道容量5 、连续信道的信道容量：掌握香农信道容量公式第三章信道与噪声了解信道的一般特性第四章模拟调制技术1 、基带信号、频带信号、调制、解调2 、模拟调制的分类、线性调制的分类3 、 AM 信号的解调方法、每个环节的作用第五章信源编码技术1 、低通、带通信号的采样定理（例 5 － 1 、例 5 －2 ）2 、脉冲振幅调制3 、量化：●均匀量化：量化电平数、量化间隔、量化误差、量化信噪比●非均匀量化： 15 折线 u 律、 13 折线 A 律4 、 13 折线 A 律 PCM 编码（过载电压问题－ 2048 份）5 、 PCM 一次群帧结构（ P106 ）6 、 PCM 系统性能分析7 、增量调制 DM 、增量脉码调制 DPCM ：概念、特点、与 PCM 的比较第六章数字基带信号传输1 、熟悉数字基带信号的常用波形2 、掌握数字基带信号的常用码型3 、无码间干扰的时域条件、频域条件（奈奎斯特第一准则）4 、怎样求“等效”的理想低通（）5 、眼图分析（示波器的扫描周期）6 、均衡滤波器第七章数字调制技术1 、 2ASK 、 2FSK 、 2PSK 、 2DPSK 的典型波形图2 、上述调制技术的性能比较3 、 MASK 、 MFSK 、 MPSK 、 MDPSK 、 QPSK 、 QDPSK 、 MSK （ h=0.5 ）、APK 的含义、特点4 、数字调制技术的改进措施第七章复用与多址技术1 、复用与多址技术的基本概念、分类、特点、目的（区别）2 、同步技术的分类、应用第九章差错控制技术1 、常用的差错控制方式（ ARQ 、 FEC 、 HEC ）、优缺点2 、基本概念3 、最小码距与检错纠错能力的关系4 、常用的简单差错控制编码（概念、特点、编写）5 、线性分组码：基本概念、特点6 、汉明码的特点6 、循环码●概念●码字的多项式描述、模运算、循环多项式的模运算●循环码的生成多项式●根据生成多项式求循环码的：码字、（典型）生成矩阵、监督多项式、（典型）监督矩阵较大题目的范围1 、信息量的度量2 、信道容量的计算3 、 13 折线 A 律 PCM 编码4 、均衡效果的计算5 、数字调制波形的绘制6 、 HDB3 编码、解码7 、循环码重点Part I 基础知识1. 通信系统的组成框图 , 数字 / 模拟通信系统的组成框图。
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绪论
1.通信的目的 ：传递消息中所包含的信息。
2.通信的方式 ：单工、半双工、双工。
3.通信系统的指标：（1）有效性： 模拟通信系统：带宽
数字通信系统：码元速率 信息速率 频带利用率
（2）可靠性：模拟通信系统：输出信噪比
数字通信系统：误码率 误信率
4.信息量的计算 1=log log ()()
a a x I P x P =- 信息量的单位与对数的底a 有关 如果a=2则信息量的单位为比特（bit ）简记为
b 如果a=e 则单位为奈特 （nat ） a=10 则信息量的单位为 哈特莱 （Hartley ） 通常使用的单位为比特 这时有 221=log log ()()
x I P x P =- （b ） 平均信息量为： 121222221()[log ()]()[log ()]()[log ()]()log ()b/M M M
i i i H x P x P x P x P x P x P x P x P x =-+-+⋅⋅⋅+-=
-∑ （）= （符号）
通信系统的主要性能指标：
（1） 码元传输速率R B 定义为单位时间（每秒）传送码元数目 单位波特（Baud ）简记B
（2） 信息传输速率R b 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 b/s 或bps
（3） 频带利用率η 定义为单位带宽（每赫）内的传输速率。
（4） 误码率P e 是指错误接受的码元数在传输总码元数中所占的比例 更确切的说误码率
是码元在传输系统中传错的概率。
（5） 误信率 P b 是指错误接受的比特数在传输总比特数中所占的比例。
(a) 1B B R T
= （） (b) 2log (b/s)b B R R M =
(c) Z (B /H )B R B η=
Z b/(s H )b b R B η=⋅ (d) e P =错误码元数传输总码元数
(e) b P =错误比特数传输总比特数
例题。