第1章 通信基本概念
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通原 (I) 的基本内容
通信基本概念 确定信号和随机信号分析 模拟调制系统 数字基带传输系统 正弦载波数字调制系统 数字信号的最佳接收 模拟信号的数字传输
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第一章 绪论（通信基本概念）
什么是通信？ 通信的发展简史 通信系统的组成 通信系统的分类和通信方式 信息及其度量 通信系统的主要性能指标
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4.1 恒参信道举例(1)
双绞线
既可用于模拟传输，也可用于数据传输 带宽依赖于线的粗细和传输距离 无屏蔽双绞线(UTP) 屏蔽双绞线(STP): 以箔屏蔽来减少干扰
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4.1 恒参信道举例(2)
同轴电缆
基带同轴电缆：50Ω，为 数据通信传输基带数字信 号，局域网中广泛使用
10Mb/s, 1km
通信原理 (I)
信息与通信工程学院
桑 林
sanglin@ 62281331
关于课程
先修课程： 《信号与系统》、《概率论与随机过程》 学习方式：课堂教学/课后作业 考试方式：闭卷笔试 成绩评定：期末+ 平时 通信原理: http:
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课程性质
现代通信系统的基本理论，是工科：电子、 信息、通信等专业的必修课。 专业基础课
大量使用电子管的持续期，只有约50~70年 大量使用晶体管的持续期，只有约20~30年 80、90年代大量使用的软盘己被闪存取代。 磁带录音机、磁带录像机己被MP3、MP4、 VCD、DVD取代。
曾 流 行 一 时 的 产 品
固定电话作为主要通话工具将让位给移动电话、网 络电话；电灯泡将被半导体照明取代· ·。。。。。 新的技术取代老的技术，意味着原有的生产线得关闭， 知识陈旧的技术人员将失业。只有与时俱进，不断学 习，才能跟上技术发展的步伐，企业才能生存发展！
基带数字通信系统模型
数字信 息源 波形 形成 信 道 接收 滤波 受信 者
噪声 源
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3. 通信系统的组成(5)
数字通信的优点：
抗干扰能力强(消除噪声积累；差错可控) 便于处理和管理，便于传输和交换 便于与各种数字终端接口，进行处理、加工、变换、 存储，形成智能网； 便于集成化，微型化； 便于加密处理
麦克斯韦
1947年巴丁、布拉坦和肖克利制造出了世界上第一只点接触 型锗晶体三极管，从此跨入了固体电子学时代。
发 明 电 灯 泡 基 础 上 的 第 一 只 晶 体 管 和 肖 克 利 巴 丁 布 拉 坦
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弗莱明
2. 发展简史——关于科学家
1958年工程师杰克·基尔比在一块6.45平方毫米硅片上集 成了12个元件，制成了一个RC移相振荡器。这是世界上 第一块集成电路芯片。
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研究的问题：
通信系统是如何工作的？
微积分运算及性质 富氏变换及性质 卷积变换及性质
通信系统在有噪声时的性能如何？
概率论，随机过程 特殊函数
解决办法
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主要参考书
樊昌信等编，通信原理，国防工业出版社 周炯磐等编，通信原理，北京邮电大学出版社 曹志刚等编，现代通信原理，清华大学出版社 Leon W Couch Digital and Analog Communication Systems （4Edition). 清华大学出版社 Simon Haykin, Communication Systems, 电子工业 出版社 J.G.Proakis. Digital Communication(4rd Edition). 电子工业出版社 通信原理习题集
非导向媒体：自由空间
无线电(短波、微波、卫星)、红外线
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4.1 信道定义、分类(2)
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双绞线 电话业务 同轴电缆
FM 无线电和 TV AM 无线电
地面微波接力 卫星
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地球
地面站
4.1 恒参信道举例(6)
地球同步(GEO)卫星
距地面约35860km。相对 于地面站来说，同步卫星 在空中的位置是静止的 使用3个卫星(赤道上空)覆 盖全球 INMARSAT
36,000 公里
中轨道(MEO)卫星
GPS：17723km高，24颗星 伽利略计划：30颗星
地球
低轨道(LEO)卫星
（前后）雷达、 电视诞生
1958年
集成电路诞生开 启了微电子时代
1964年
激光发明开启 光电子时代
没有电子信息技术，人类 只能停留在工业化时期。
大规模集成电路、卫星、 个人电脑、互联网、进 入知识经济时代
移动通信、 彩色电视 大发展
科学技术是第一生产力！
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2. 发展简史——技术的发展历程
曾 流 行 一 时 的 产 品
数字通信的缺点：
频带利用率低：一路模拟电话：4KHz，接近同样话 音质量的一路数字电话：20-60KHz。 对同步要求高，系统设备比较复杂。
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3. 通信系统的组成(6)
两种应用
利用数字通信系统传送模拟消息
A/D，D/A变换，例如电话
利用模拟通信系统传送数字信号
加装数字终端，例如调制解调器
电话网
因特网
基尔比
研究这些划时代的伟大科学 家，考察他们的发明成就，其 意义是跨出了他们前人还没有 跨出的第一步。他们的成就主 要来源于他们的实践、目标追 求和永不放弃！
1960年梅曼发明红宝石激光器
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梅曼
2. 发展简史——技术的发展历程
1906年
电子管发明开 启电子时代
无线广播、无 线通信诞生
1947年
晶体三极管发明开 启固体电子学时代
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4.2通信系统的分类(2)
根据信号复用方式
频分复用(FDM)
频率 4 3 2 1 时间 1 2 1 2 1 3 3 4 时间 频率
时分复用(TDM)
码分复用(CDM)
频率
4
时间
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4.3 点到点的通信方式(1)
按消息传送方向与时间关系
单工：遥测、遥控、寻呼 半双工：无线电对讲机(同一载频) 全双工通信：电话 发送端 发送端 信道 接收端 发送端 接收端 信道 信道 接收端 接收端 发送端
铜芯 绝缘层 外导体
宽带同轴电缆：75Ω，多 用于CATV系统，传送频 分复用的模拟信号
6MHz/300~400MHz， 100km 单向放大器
保护套
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4.1 恒参信道举例(3)
光纤
纤芯和包层构成的双层通信圆柱体，依靠光波承载信息 光纤传输系统：光源、光纤线路和光电探测器
光源
光调制器
光纤线路
光探测器
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4.1 通信系统的分类(1)
根据信号特征 模拟通信系统 数字通信系统 根据消息的物理特征：
电话、数据、图ห้องสมุดไป่ตู้…
模拟与数字视音频业务 数据通信业务 多媒体通信业务
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4.1 通信系统的分类(2)
模拟与数字视音频业务 普通电话、 IP电话、 移动电话、 数字电话、 可视电话、 会议电视、 广播电视、 数字视频广播、 点播电视 数据业务 DDN业务 帧中继FR ISDN业务 ATM业务 IP业务 传真存储转发 虚拟专网业务 VPN 电子数据交换 EDI
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4.1 通信系统的分类(3)
根据调制方式 基带传输： 频带传输： 根据传输媒介 有线传输 无线传输
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4.1 信道定义、分类(1)
影响系统可靠性能：
噪声和信道传输特性的不理想
信道：信号通道，必不可少 狭义信道：信号的传输媒质(物理通路)
导向传输媒体：电磁波被导向沿着固体媒体传播
金属导体：双绞线、 同轴电缆 光纤
发射功率小，用于移动通信和个人通信系统 “铱”系统：765km高，66颗星 Globalstar：1389km高，48颗星
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4.1 随参信道举例
短波电离层反射信道
电离层：离地面高60~600km的大气层 短波：3~30MHz(100~10m) 传输无盲区，设备简单，灵活 传输可靠性差，需经常更换工作频率 短波广播，应急通信，抗灾通信，军事通信
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2. 通信的发展简史(3)
1958年，发明第一块集成电路 1961年，FM立体声广播开播 1964年，第一台全电子电话系统问世 1972年，Motorola发明蜂窝电话 1976年，个人PC问世 1989年，“便携式”蜂窝电话问世 1990－，超大规模集成电路的大量使用，计 算机和通信正向着兼容互补的方向发展 发展趋势
光纤
海事无线电
无线电
红外线
紫外线 可见光
微波
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4.1 信道定义、分类(3)
无线电通信使用的频谱资源，最低可为3KHz，最高达 3THz。 更高的电磁频谱当然不是以3THz为限的，使用3THz以 上电磁频谱的电信系统也在研究探索之中，但最大不能 超过可见光的范围。 受到技术上和可提供能够操作使用的无线电设备方面的 限制，ITU当前只划分了9KHz~400GHz范围，目前实 用的较高的频段只是在几十GHz。 微波：300MHz~300GHz 3G: 2GHz左右的频段，带宽1.25MHz~5MHz GSM网络带宽~200KHz. 频段：900MHz, 1800MHz, 1900MHz
1. 什么是通信?
通信：交流，传递消息；信息的传输与交换
信息是要表示和传送的对象（本质） 消息是表示信息的媒体 （形式）
消息：语言、文字、图象、符号、声音等。 同一信息可以用不同的消息表示。
信号常常由消息变换而来，是与消息对应的某种物理 量，通常是时间的函数，（电压，电流)。 通信系统中传送的是信号.
通信是一种产业，它生产的是一种信息在空间转 移的效应
