第1章绪论1.ppt

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通信原理,电子技术学院三系301教研室刘军伟Add:

2325Tel:

638630,第一章绪论,2,前期课程要求,基本理论课程：

高等数学线性代数概率论与随机过程信号与系统信息论与编码,工程类课程：

模拟电路数字电路高频电子线路,第一章绪论,3,教学计划安排,第一章绪论第四章信道第五章模拟调制系统第六章数字基带传输系统第七章数字带通传输系统第九章模拟信号的数字传输第十一章差错控制编码第十三章同步原理,第一章绪论,4,课程目的和任务,了解各种通信系统的基本组成；掌握通信系统的基础理论和工作原理；具备进行现代通信技术研究、开发和通信工程设计、调测的能力；本课程以讲授数字通信为主，并通过实践环节提高学生的实际操作能力。

第一章绪论,5,参考书目,现代通信原理清华大学曹志刚经典、版本旧通信原理教程电子工业樊昌信经典、模拟部分少通信原理简明教程清华大学南利平清晰简洁、深度稍浅现代通信原理与技术西电张辉清晰简捷通信原理学习指导西电张辉便于作题和考研,第一章绪论,6,结课方式,期末考试：

占80%。

闭卷考试。

平时成绩：

占20%。

课堂作业：

占15%。

课堂讲授：

占5%。

双边带调制原理AMI码编译码规则及特点二进制频移键控原理均匀量化原理,通信原理,第一章绪论,第一章绪论,8,学习要求,了解通信的基本概念及常用的通信术语；了解模拟信号与数字信号的概念及特点；了解通信系统的组成、分类及通信方式；了解数字通信系统的优缺点；明确信息的概念及其度量方法；了解通信系统的主要性能指标。

第一章绪论,9,为什么学习通信？

本质的原因：

通信技术实际上已经进入到我们日常生活中的每一方面。

教育的用途；专业的用途；纯粹的娱乐；,第一章绪论,10,原始通信,第一章绪论,11,近代电通信,1837年，Morse发明电磁式电报机。

1895年，Marconi发明无线电报机。

第一章绪论,12,模拟通信的发展,1876年，Bell发明电话。

第一章绪论,13,现代通信,第一章绪论,14,通信及其方法,通信的定义：

利用某种方法将消息中所包含的信息从信源传送到一个或多个信宿。

电通信定义：

利用电信号（包括电流、无线电波或光波等）的方式传递信息。

实例：

电话、电视、计算机网络等。

运动通信定义：

利用人力或机械的方式传递信息。

实例：

常规的邮政。

第一章绪论,15,消息、信息和信号,消息：

信源所产生的信息的物理表现形式。

如语音、图像、文字、符号、数据等；消息分为连续消息和离散消息。

信息：

消息的有效内容。

不同消息可有相同的内容；通信的根本目的在于传输含有信息的消息。

信号：

传输消息的手段（媒介）。

通信系统中传输的是信号；信号分为模拟信号和数字信号。

第一章绪论,16,信息的度量,信息量I与消息出现概率p（x）的关系：

信息量是概率的函数，即I=fP（x）；P（x）越大，I越小，且P（x）1时，I0；P（x）越小，I越大，且P（x）0时，I；若干个互相独立事件构成的消息，所含信息量等于各独立事件信息量之和。

IP（x1）P（x2）=IP（x1）+IP（x2）+消息xi的信息量：

a=2时，单位为比特（bit）；a=e时，单位为奈特（nit）；a=10时，单位为哈特莱（hartley）。

第一章绪论,17,信息量举例,设一个二进制离散信源，以相等的概率发送数字0或1，试问信源每个输出的信息量为多少？

若0出现的概率为1/4，1出现的概率为3/4，信源每个输出的信息量又为多少？

第一章绪论,18,平均信息量,设离散信源是一个由n个符号组成的符号集，其中每个符号xi（i=1,2,3,n）出现的概率为P（xi），则平均信息量H（X）为：

连续信源的平均信息量（熵）为：

第一章绪论,19,平均信息量举例,某信息源由4个符号（0、1、2、3）组成，它们出现的概率分别为3/8、1/4、1/4、1/8，且每个符号的出现都是独立的，试求某个信息201020130210的信息量。

解法1：

在此消息中，0出现5次，1出现3次，2出现3次，3出现1次；出现0的信息量为5log（8/3）=7.2bit；出现1的信息量为3log（4）=6bit；出现2的信息量为3log（4）=6bit；出现3的信息量为1log（8）=3bit；故该信息的信息量为：

I=7.2+6+6+3=22.2bit；此时，平均一个符号的信息量为：

I=I/12=1.85bit/符号。

解法2：

4个符号的平均信息量为：

H（x）=3/8log（8/3）+1/4log（4）+1/4log（4）+1/8log（8）=1.906bit/符号该信息的信息量为：

I=121.906=22.9bit。

第一章绪论,20,模拟信号,定义：

代表消息的信号参量取值连续。

举例：

麦克风输出的音频信号的电压。

第一章绪论,21,数字信号,定义：

代表消息的信号参量取值为有限个。

举例：

电报信号、计算机输入输出信号。

第一章绪论,22,信号举例,第一章绪论,23,通信系统,定义：

实现信息传递所需的一切技术设备与信道的总合。

信息源:

信息的来源，又称发终端。

发送设备:

把信号转换为易于传送的形式，多为调制器或编码器。

信道:

传输介质，如电线、电波,噪声源:

信道上以及系统内不可避免的干扰与噪声的集中表示。

接收设备:

接收信号并转换信号为原始形式。

受信者：

信息的归宿，最终接收端。

第一章绪论,24,模拟通信系统,定义：

利用模拟信号来传递信息的通信系统。

两种变换：

模拟消息基带信号基带信号已调信号,基带信号,已调信号,载波信号,第一章绪论,25,模拟通信的特点,优点：

简单、易于实现。

缺点：

抗干扰能力差；不易于保密通信；设备不易于大规模集成；不适应飞速发展的数字通信的要求。

第一章绪论,26,数字通信系统,定义：

利用数字信号来传递信息的通信系统。

第一章绪论,27,信源编码与译码,信源编码的目的：

模/数转换；提高信息传输的有效性。

信源编码的方法：

PCM、ADPCM、DM等。

信源译码是信源编码的逆过程。

第一章绪论,28,信道编码与译码,信道编码的目的：

提高通信系统抗干扰能力，实现可靠通信。

信道编码的方法：

波形编码，如双极性波形、正交波形、多元波形等。

差错控制编码，如线性分组码、卷积码、循环码等。

信道译码：

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。

第一章绪论,29,数字调制与解调,数字调制的目的：

把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的带通信号。

数字调制的方法：

如ASK、FSK、PSK、DPSK等。

数字解调：

对这些信号采用相干解调或非相干解调还原为数字基带信号。

第一章绪论,30,加密与解密,加密的目的：

保证所传信息的安全。

加密：

人为将被传输的数字序列扰乱，即加上密码。

解密：

在接收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的数字序列进行解密，恢复原始信息。

第一章绪论,31,信道加密与信源加密,第一章绪论,32,同步与数字复接,同步：

使收发两端的信号在时间上保持步调一致；同步是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的不可缺少的前提条件；载波同步、位同步、群同步、网同步等。

数字复接：

依据时分复用基本原理把若干个低速数字信号合并成一个高速的数字信号；以扩大传输容量和提高传输效率。

第一章绪论,33,数字通信的特点,优点：

抗干扰能力强，且噪声不积累；传输差错可控；便于处理、变换、存储；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。

缺点：

比模拟通信占据更宽的系统频带；对同步要求高，系统设备复杂。

第一章绪论,34,通信系统的分类,按通信业务分类：

文字-电报通信系统；语音-电话通信系统；数字-数据通信系统；图像-图像通信系统。

按传输媒介分类：

有线：

电缆、明线、双绞线、光纤等；无线：

长波、中波、短波、超短波、微波、卫星等。

按复用方式分类：

频分复用时分复用统计时分复用码分复用波分复用*空分复用*按调制方式分类：

基带传输频带（调制）传输,第一章绪论,35,模拟调制方式,第一章绪论,36,数字调制方式,第一章绪论,37,脉冲调制方式,第一章绪论,38,小结,常用术语：

通信，消息、信息、信号；基带信号、载波信号、已调信号；模拟通信系统、数字通信系统。

信息量：

平均信息量：

通信系统的组成：

第一章绪论,39,思考题与作业,思考题：

消息、信息和信号有何区别？

模拟信号与数字信号的区别是什么？

基带信号与已调信号的区别是什么？

离散、等概和独立的含义是什么？

作业：

1-3、1-5。