绪论通信的基本概念及系统模型(ppt)
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通信系统原理教程(第二版)(王兴亮)第1-3章章 (1)
第1章 绪 论 图1-6 点对点的数字频带传输通信系统模型
第1章 绪 论 2. 数字基带传输通信系统 与频带传输系统相对应，我们把没有调制器/解调器的数字 通信系统称为数字基带传输通信系统， 其模型如图1-7所示。
图1-7 数字基带传输通信系统模型
第1章 绪 论
3.
上面论述的数字通信系统中，信源输出的信号均为数字基带 信号。实际上，在日常生活中，大部分信号(如语音信号)为连续 变化的模拟信号，要实现模拟信号在数字系统中的传输，则必须 在发送端将模拟信号数字化，即进行A/D转换；在接收端需进行相 反的转换，即D/A转换。实现模拟信号数字化传输的通信系统模型 如图1-8所示。
第1 章
绪论 表 1-3 常用的调制方式
第1章 绪 论
1.2.3 通信的方式
1. 按消息传送的方向与时间分类
通常，如果通信仅在点对点之间进行或一点对多点之间进行， 那么，按消息传送的方向与时间不同，通信的工作方式可分为单 工通信、 半双工通信及全双工通信。
所谓单工通信，是指消息只能单方向进行传输的一种通信方 式，如图1-1（a）所示。单工通信的例子很多，如广播、 遥控、 无线寻呼等。这里，信号(消息)只能从广播发射台、 遥控器和无 线寻呼中心分别传到收音机、 遥控对象和寻呼机上。
第1章 绪 论
图1-1 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
第1章 绪 论
2.
在数字通信中，按照数字信号排列的顺序不同， 可将通信 方式分为串序传输和并序传输。所谓串序传输，是指将代表信息 的数字信号序列按时间顺序一个接一个地在信道中传输的通信方 式，如图1-2(a)所示；如果将代表信息的数字信号序列分割成两 路或两路以上的数字信号序列同时在信道上传输， 则称为并序 传输， 如图1-2(b)所示。
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
2
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）
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）
通信电子线路
j (Cb 'e Cb 'c ) g b 'e
jrb 'e (C b 'e C b 'c ) 1
Y参数均为容性参数，为了今后分析电路方便，我们将Y参数记为：
Yie
Ib U be
U c e 0
g ie jC ie
Ib Yre g re jC re ce U be 0 U Ic Y fe gm U c e 0 be U Ic Yoe goe jC oe ce Ube 0 U
Q(
0 0 0 ) Q( )( ) 0 0 因 为 0 2， 令－ 0＝ ， f 则＝2Q 2Q ， 其 中 是 失 谐 量 0 f0
二、并联谐振回路
二、并联谐振回路
1、基本概念： LC理想，g0 是L和C的损耗之 和。
N 23 接入系数： n N 13
部分的
C1 接入系数： n C1 C 2
折算到全部 增减关系 电压 × 1/n 增大 （因为n<1） 电流 ×n 减小 电阻 × 1/n2 增大 电导 × n2 减小 电容 × n2 减小 其中，电阻、电导、电容的折算关系，可以从阻抗和导纳的角度去理 解。 阻抗 × 1/n2 增大 导纳 × n2 减小
_
（b）
Y参数等效电路
三极管的二端口模型
注意：各Y参数的意义及表达式。
三点结论： 1)Y参数与静态工作点有关，在这点上与H参数一样； 2)Y参数与三极管的工作频率有关。在下一章将要讨论的小信号谐振放大器 中，由于电路的通频带很窄，三极管的工作频率被局限在一个较小的范围内， Y参数在此可以近似看成常数； 3)如果工作频率对三极管来讲不是特别高，即满足：
通信系统的组成模型
• 信息源给出的是模拟语音信号时，信 源编码器将其转换成数字信号，以实 现模拟信号的数字化传输。
2） 信道编码与译码
为了减少差错，信道编码器对传输的信 息码元按一定的规则加入保护成分（监 督元），组成所谓“抗干扰编码”。接 收端的信道译码器按一定规则进行解码， 从解码过程中发现错误或纠正错误，从 而提高通信系统抗干扰能力，实现可靠 通信。
连续信号及其抽样
f (t )
O (a ) f (nT ) PAM 信号
t
O (b )
t
离散信号及其连续载波调制
f (nT )
1 O
0 0
1
1 0 1 (a )
1
1 0
0 1
t
数字信 息 PSK 波形
0
0
1
1
1
0
0
1
(b )
模拟通信系统模型
• 信源发出的是基带信号，具有频率很低的频谱 分量， 一般不宜直接传输。把基带信号变换成
返回
1.2 通信系统的组成模型
通信系统的一般模型
通信的目的是传输消息。 实现消息传递所需的一切设备和传输媒 质的总和称为通信系统。 基于点与点之间的通信系统的一般模型 可用图 1 - 1 来描述。
通信系统的一般模型
发送 设备 接收 设备
信源
信道 干扰源
信宿
返回
信源
• 定义——产生消息的来源。 • 作用——把各种消息转换成原始电信号。 • 距离——电话机、摄像机、电传机、计算 机等。 • 分类———模拟信源、数字信源
返回
发送设备
• —— 信源产生的消息信号变换成适合在 信道中传输的信号使信源和信道匹配。 发送设备的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，发送设备 常常又包括编码器与调制器。
通信 系统
双工通信是指通信双方可同时进行收、发消息的工作方
式,例如电话、手机等。
半双工通信是指通信双方都能收、发消息,但不能同时
进行收、发的工作方式,例如使 用同一载频工作的无线电对
讲机就是按这种通信方式工作的。
第1章 绪 论
2.按数字信号码元排列方法分类
按数字信号码元排列方法分类,通信方式可分为串行传
输和并行传输。
串行传输是指数字信号码元序列按时间顺序一个接一个
地在信道中传输。一般的远距 离数字通信大多采用串行传
输方式,因为这种方式只需占用一条通路。
并行传输是指将数字信号码元序列分割成两路或者两路
以上的数字信号,码元序列同 时在信道中传输。一般的近距
离数字通信可采用并行传输方式。
第1章 绪 论
1.4 信息及其度量
第1章 绪 论
通常,这些信号是以它的某个 参量的变化来表示消息的。
按照信号参量的取值方式不同,信号可分为两类,即模拟信号
与数字信号。模拟信号的某个参量与消息相对应而连续取值,
例如电话机话筒输出的语音 信号、电视摄像机输出的电视
图像信号等都属于模拟信号。数字信号的参量是离散取值的,
例如计算机、电传机输出的信号就是数字信号。
超宽带等技术得到了互补的发 展。第四代移动通信技术能
够满足高速率的需求,第三代移动通信技术能够满足广域无
缝 覆盖和强漫游的移动性需求,第二代移动通信技术能够满
足日常通信电话及低速无线网络 的需求,无线局域网能够满
足中距离的较高速数据接入的需求,而超宽带能够满足近距
离 的超高速无线接入的需求。
第1章 绪 论
第1章 绪 论
1.2.2 模拟通信系统的组成
模拟通信系统的模型与图1－1所示相仿,其方框图如图1
式,例如电话、手机等。
半双工通信是指通信双方都能收、发消息,但不能同时
进行收、发的工作方式,例如使 用同一载频工作的无线电对
讲机就是按这种通信方式工作的。
第1章 绪 论
2.按数字信号码元排列方法分类
按数字信号码元排列方法分类,通信方式可分为串行传
输和并行传输。
串行传输是指数字信号码元序列按时间顺序一个接一个
地在信道中传输。一般的远距 离数字通信大多采用串行传
输方式,因为这种方式只需占用一条通路。
并行传输是指将数字信号码元序列分割成两路或者两路
以上的数字信号,码元序列同 时在信道中传输。一般的近距
离数字通信可采用并行传输方式。
第1章 绪 论
1.4 信息及其度量
第1章 绪 论
通常,这些信号是以它的某个 参量的变化来表示消息的。
按照信号参量的取值方式不同,信号可分为两类,即模拟信号
与数字信号。模拟信号的某个参量与消息相对应而连续取值,
例如电话机话筒输出的语音 信号、电视摄像机输出的电视
图像信号等都属于模拟信号。数字信号的参量是离散取值的,
例如计算机、电传机输出的信号就是数字信号。
超宽带等技术得到了互补的发 展。第四代移动通信技术能
够满足高速率的需求,第三代移动通信技术能够满足广域无
缝 覆盖和强漫游的移动性需求,第二代移动通信技术能够满
足日常通信电话及低速无线网络 的需求,无线局域网能够满
足中距离的较高速数据接入的需求,而超宽带能够满足近距
离 的超高速无线接入的需求。
第1章 绪 论
第1章 绪 论
1.2.2 模拟通信系统的组成
模拟通信系统的模型与图1－1所示相仿,其方框图如图1
第一章—绪论
8
• 数字通信系统模型
数字通信系统就是利用数字信号来传递信息的通 信系统，如图
同步
信 息 源
编 码 器
加 密 器
调 制 器
信 道
解 调 器
解 密 器
译 码 器
受 信 者
噪声源 数字通信系统模型
9
•数字通信系统模型（续）
各部分功能
信源编码与译码：信源编码有两个作用，其一：进行模/数 变换；其二，设法降低数字信号的数码率，即数据压缩。信 源译码是信源编码的逆过程 。 信道编码与译码：数字信号在信道中传输时，由于噪声， 干扰等的影响，会造成差错。信道编码是在原来的数字序列 中引入某些作为差错控制的码字，以实现自动检错和纠错， 当然这时会降低信息传输速，使数字信号适应信道所进行的 变换称为信道编码。信道编码的目的就是提高通信系统抗干 扰能力，尽可能的控制差错，实现可靠通信 加密与解密（例如交织）：为了保证所传信息的安全，可 有效的对基带信号进行人为扰乱，即加上密码，这叫加密。 在接收端就需要对收到的信号进行解密
有线信道：如明线、电缆、光缆信道 无线信道：如短波电力层传播、微波视距传播、卫星中继 信道
按传输信号的复用方式分类
频分复用FDM、时分复用TDM、码分复用CDM
15
4 通信系统的分类（续）
按通信工作方式分类
单工通信：是指消息只能单方向传输的工作方式。例 如，广播、遥测、遥控 半双工通信：是指通信双方都能收发消息，但不能同 时进行收发的工作方式。例如，无线电对讲机 全双工通信：是指通信双方可同时进行收发消息的工 作方式。例如，普通电话
10
•数字通信系统模型（续）
樊昌信《通信原理》(第6版)(1-7章)【圣才出品】
（2）电的方式包括电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、因特网和计算机通信等。
5．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。
6．通信范畴
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。
7．信号
（1）性质
信号是消息的载体。
（2）分类
信号分为数字信号和模拟信号。
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①数字信号
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消息携带在电信号的某一参量上，该参量是离散取值的，则称该电信号称为数字信号。
②模拟信号
代表消息的信号参量取值连续，则称该电信号称为模拟信号。
（3）模拟通信系统 ①定义 利用模拟信号来传递信息的通信系统，系统模型如图 1-4 所示。
图 1-4 模拟通信系统模型 ②两种变换 a．消息↔基带信号，完成这种变换和反变换的设备是信源和信宿； b．基带信号↔已调信号，完成这种变换和反变换的设备通常是调制器和解调器。 （4）数字通信系统 ①定义 利用数字信号来传递信息的通信系统。系统模型如图 1-5 所示。
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第 1 章 绪论［视频讲解］
1.1 本章要点详解
本章要点
■通信的基本概念 ■通信系统的组成 ■通信系统分类与通信方式 ■信息及其度量 ■通信系统主要性能指标
重难点导学
一、通信的基本概念
1 / 109
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（1）模拟信号
代表消息的信号参量取值连续，例如麦克风输出电压。
第1章 通信原理 黄葆华
第1章
绪论
第1章 绪 论
1.1 通信的概念及系统模型 1.2 通信系统的分类及通信方式 1.3 信息的度量及香农公式 1.4 通信系统的主要性能指标
1.5 通信的发展过程
本章小结 习题
第1章
绪论
1.1 通信的概念及系统模型
1.1.1 通信的概念 从广义上讲，通信就是将消息从一个地方传递到另一个 地方。实现通信的方式很多，古代的烽火台、鸣金击鼓，现 在的信函、电报、电话、传真、电视等，均属于通信的范畴。 邮政通信和电通信的主要区别在于邮政通信传递的是实物信 息，而电通信传递的是电信号。随着现代科学技术的发展， 人们对传送消息的要求越来越高，在各种各样的通信方式中，
取值有限，因此，在有噪声的情况下，接收端易于识别。尤其在 远距离传输过程中，各中继站可以对数字信号波形进行整形再生 而消除噪声的积累。此外，还可以采用各种差错控制编码方法， 使抗噪声性能进一步得到提高。
第1章
绪论
(2) 便于使用现代计算机技术对所传输的信息进行处理，接 口问题也容易解决。 (3) 数字信号易于进行加密，有利于实现通信保密。 (4) 数字通信可以传递各种消息，使通信系统变得通用、灵
第1章
绪论
图1.1.2 通信系统的基本模型
第1章
绪论
发送设备对信源所产生的原始电信号进行各种加工处理和 变换，使它适合在信道中传输。不同通信系统中，发送设备对 信源输出信号的处理方式不同，所以发送设备所包含的部件也 不同。如在无线通信系统中，发送设备需要由调制器、振荡器、 放大器、滤波器等部件组成。而在数字基带传输系统中，发送 设备则由码型变换器和波形变换器组成。但不管进行什么样的 处理，目的只有一个：使信源输出的信号适合在信道上传输。 信道就是发送设备和接收设备之间用于传输信号的传输媒
绪论
第1章 绪 论
1.1 通信的概念及系统模型 1.2 通信系统的分类及通信方式 1.3 信息的度量及香农公式 1.4 通信系统的主要性能指标
1.5 通信的发展过程
本章小结 习题
第1章
绪论
1.1 通信的概念及系统模型
1.1.1 通信的概念 从广义上讲，通信就是将消息从一个地方传递到另一个 地方。实现通信的方式很多，古代的烽火台、鸣金击鼓，现 在的信函、电报、电话、传真、电视等，均属于通信的范畴。 邮政通信和电通信的主要区别在于邮政通信传递的是实物信 息，而电通信传递的是电信号。随着现代科学技术的发展， 人们对传送消息的要求越来越高，在各种各样的通信方式中，
取值有限，因此，在有噪声的情况下，接收端易于识别。尤其在 远距离传输过程中，各中继站可以对数字信号波形进行整形再生 而消除噪声的积累。此外，还可以采用各种差错控制编码方法， 使抗噪声性能进一步得到提高。
第1章
绪论
(2) 便于使用现代计算机技术对所传输的信息进行处理，接 口问题也容易解决。 (3) 数字信号易于进行加密，有利于实现通信保密。 (4) 数字通信可以传递各种消息，使通信系统变得通用、灵
第1章
绪论
图1.1.2 通信系统的基本模型
第1章
绪论
发送设备对信源所产生的原始电信号进行各种加工处理和 变换，使它适合在信道中传输。不同通信系统中，发送设备对 信源输出信号的处理方式不同，所以发送设备所包含的部件也 不同。如在无线通信系统中，发送设备需要由调制器、振荡器、 放大器、滤波器等部件组成。而在数字基带传输系统中，发送 设备则由码型变换器和波形变换器组成。但不管进行什么样的 处理，目的只有一个：使信源输出的信号适合在信道上传输。 信道就是发送设备和接收设备之间用于传输信号的传输媒
第一章 绪论 《系统建模与仿真》PPT课件
分相邻两工件均在弯道与分别位于
弯道和直道两种情况讨论。对于前 者有：
a l L1(r) 2r arctan r b
对于分别位于弯道和直道的情况，
则有：
l L2 (r) a
r 2 b2 2r arctan
rb r b
例如，一个长为l，质量为m单摆，单摆的运动是简谐运动，其周期 是
T 2 l
系统建模与仿真的发展历史及趋势
年代
1600～1940
20世纪40年代
20世纪50年代中 期
20世纪60年代
20世纪70年代
20世纪70年代中 期
20世纪70年代中 期
20世纪80年代中 期
20世纪90年代
发展的主要特点 在物理科学基础上的建模 电子计算机的出现 仿真应用于航空领域
工业控制过程的仿真 包括经济、社会和环境因素的大系统仿真 系统与仿真的结合，如用于随机网络建模的SLAM仿真系统
从题目给的已知条件，可以列出以下情况：
2的倍数加1＝3、5、7……119； 3的倍数加2＝5、8、11……119； 4的倍数加3＝7、11、15……119；
5的倍数加4＝9、14、19……119； 6的倍数加5＝11、17、23……119；
119
7的倍数加0＝7、14、21、……119。
多面体的顶点数、面数与棱数
不适合仿真的规则
1.当问题可用普通方法解决时，不应使用仿真。 2.问题可得到解析解时，不应使用仿真。 3.如果直接实验更为简单，不应使用仿真。 4.如果成本超过仿真节约的费用，不使用仿真。 5.如果没有足够的资源，不使用仿真。 6.如果没有足够的时间，不使用仿真。 7.如果无数据可用，甚至无法估计，则不建议使用仿真。 8.如果没有足够的时间或无人可用，则仿真是不适合的。 9.如果对仿真有不合理的预期（如要求过多过快，或对 仿真德能力被过高估计），则仿真是不适合的。 10.如果系统行为太复杂或不可定义，则不适合使用仿 真