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SimpleMind 北邮通信原理 思维导图 第一章 绪论

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通信原理讲义

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。

简明通信原理第1章绪论

简明通信原理第1章绪论
B 1 200
所以，B系统的有效性更好。 评注：两个传输速率相同的系统，若占用的带宽不同，则两者的传输效率不 同，所以频带利用率更好地反映了数字通信系统的有效性。
2．可靠性
数字通信系统的可靠性常用误码率（ Pe）和误比特率（Pb ）来衡量。 （1）误码率（误符号率）定义为
Pe
错误码元数 传输总码元数
评注：以上两种结果略有差别，原因在于它们平均处理方法不同。这种误差 将随着消息序列中符号数的增加而减小。而且，当消息序列较长时，用熵的 概念计算更为方便。
1.6 通信系统的性能指标

通信的任务是快速、准确地传递信息，因此评价通信系统 性能的主要指标是有效性和可靠性。 有效性指的是传输一定信息量时所占用的信道资源（频带 宽度或时间）； 可靠性指的是接收信息的准确程度。
表1-1 模拟信号
信号类型与特征 数字信号 特征：信号的取值是离散的 例如：电报机、计算机输出的信号
特征：信号的取值是连续的 例如：电话机送出的语音信号，摄像机 输出的图像信号等
图1-2 模拟信号和数字信号示例
1.3 通信系统的分类
通信系统可以从不同角度进行分类，常见分类如下。 用导线（如各种电缆） 以基带信号（未经 作为传输媒质。如有 信道中传输的 按信道信号特征分类 按传输媒质分类 按传输方式分类 按通信业务分类 线电视系统等。 调制的信号）作为 是模拟信号。 传输信号的系统。
模拟通信 数字通信 有线通信 无线通信 基带传输 带通传输
按工作波段分类
长波、中波、短波 电话、数据、 、微波、红外以及 图像通信等 激光通信等
信道中传输 以已调信号（经过调 用自由空间作为传输媒 的是数字信 此外，还可按信号复用方式分类。在同一条物理信道中同时传输多路信号时 制的信号）作为传输 质。如广播电视系统等。 号。 要采用复用方式。常用的复用方式有：频分复用、时分复用、码分复用和空 信号的系统。 分复用等。

第一章 绪论 通信原理课件

第一章 绪论 通信原理课件
2020/11/11
1.3 通信系统和通信网的构成
• 通信网模型（图1.2）
– 转接设备（交换设备）：选择路由，将信息 从信源一站一站传递，直到到达信宿
– 信令、协议：为通信网中传送信息，必须符 合预先制定的规程，才能保证通信成功，这 样的规程叫信令（电话网）或协议（计算机 网）
2020/11/11
2020/11/11
1.2 通信发展简史和展望
• 远程和大容量化
– 有线：明线→同轴电缆→光纤 –无线：短波→微波→卫星
2020/11/11
1.2 通信发展简史和展望
• 网络和综合化
– PSTN：电路交换 – Internet：分组交换
2020/11/11
1.2 通信发展简史和展望
• 移动和个人化
• 一些概念
– 有效性：单位带宽内传送的信息量的多少。 模拟通信系统用单位带宽内能传送的电话或 电视路数表示；数字通信系统用频带利用率 （bit/Hz）表示
– 可靠性：接收信息的准确程度。模拟通信系 统用接收端的输出信噪比表示；数字通信系 统用误比特率表示
– 有效性和可靠性是相互矛盾的，可以互换。
2020/11/11
2020/11/11
1.2 通信发展简史和展望
• 通信的发展方向
– 数字化 – 远程与大容量化 – 网络与综合化 – 移动和个人化
2020/11/11
1.2 通信发展简史和展望
• 数字化
– 数字信息和模拟信息的区别：前者取值离散 ，后者取值离散
– 数字通信的主要优点
• 抗干扰能力强，且中继时无噪声积累 • 可使用现代数字信号处理技术进行处理 • 差错可以控制，传输质量好 • 易于加密 • 易于实现设备小型化

北京邮电大学《通信原理》课程讲义-绪论

北京邮电大学《通信原理》课程讲义-绪论

信道
噪声干扰
信 宿
信 源 译 码
解 密 器
信 道 译 码
解 调 器
17
3. 通信系统的组成(5)
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
18
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
根据信号复用方式
频分复用(FDM) 时分复用(TDM) 码分复用(CDM)
23
4.2 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
24
信道
接收端 发送端
(统计概率概念)
31
6.信息论初步(第七章)
信源的分类及其统计特性描述 信息量的定义 离散信源的信息量 连续信源的信息量 Shannon信道容量公式
32
7 .2 信源的分类及其统计特性描述
1 信源的分类：离散信源与连续信源
离散信源：文字、电报、各类数据 连续信源：语音、图像…
2 单消息（符号）信源
18世纪，提出用电流进行通信的设想 1838年，F.B. Morse 发明有线电报 1864年，J.C. Maxwell提出电磁辐射方程 1876年，A. G. Bell 发明电话 1896年，G. Marconi发明无线电报 1901年，横跨大西洋的无线通信成功 1906年，Lee deForst 发明真空管 1918年，E.H. Armstrong发明AM广播，超外差 接收机 1925年，开始采用三路明线载波电话，多路通 信

通信原理课件第1章绪论资料

通信原理课件第1章绪论资料
的－－差错可控：检错、纠错； ●易加密（进行人为的扰乱）； ●易于与现代技术相结合（数字终端、计算机等）。
（4）数字通信需要解决的问题： ●差错可控：通过信道编码实现（第11章） ； ●加密：通过加密、解密实现； ●节拍一致：位同步/帧同步（第13章） 。
2020/10/13
通信原理
14
第1章 绪论
通信原理电子教案
西北工业大学
2009.2
第1章 绪论
第1章 绪论
本章主要介绍通信的基本概念，目的对通信的基本概念、 术语以及本课程所要研究的主要对象有一个初步了解。是 通信原理与技术的基础。 研究内容： ➢ 1.1 引言 ➢ 1.2 通信系统的组成 ➢ 1.3 通信系统分类及通信方式 ➢ 1.4 信息及其度量 ➢ 1.5 主要性能指标
●传输电信号的通信系统为电信通信系统，常简称之通 信系统。
2020/10/13
通信原理
5
第1章 绪论
通信的再定义： 利用电子等技术手段，借助电信号（含光信号）
实现从一地向另一地进行消息的有效传递称为通信。
2020/10/13
通信原理
6
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
（5）分类 ●数字基带传输通信系统（第6章） ●数字频带传输通信系统（第7、8章） ●模拟信号的数字传输系统（第9章）
2020/10/13
通信原理
15
第1章 绪论
1. 数字频带传输通信系统
－－数字通信系统的一般模型
信 息 源
信 源 编
码
加 密
信 道 编
码
数
字 调
信道
制
数 字 解 调
信 道 译

通信原理课件第1章 绪论

通信原理课件第1章 绪论

2021/1/17
6
1.2.3 数字通信系统模型
1.数字通信系统模型
信
信
数
数信
信
信
源
加
道
字
信
字
道
解
源
信
编
编
调
解译
译
源
码
密
码
制
道
调
码
密
码
宿
器
器
器
器器
器
噪声源
图1.3 数字频带通信系统模型 ★ 一般数字通信系统的收端要有同步的功能
2021/1/17
7
2. 数字通信的优点
（1） 抗干扰能力强，可多次再生，无噪声积累； （2）自动检错、纠错，降低误码率，提高传输质量； （3）便于对信息处理、变换、存储； （4）设备便于集成化、小型化； （5）便于加密处理，保密性好。
2021/1/17
发
接
送
收
设
设
备
备
(a)串行传输
发
接
送
收
设
设
备
备
（b）并行传输
13
3.按同步方式分类
按同步方式的不同，可分为同步通信和异步通信。
同步通信——是指在约定的通信速率下， 发送端和接收 端的时钟信号频率始终保持一致。“同步通信”的通信 双方必须先建立同步，即双方的时钟要调整到同一个频 率。收发双方不停地发送和接收连续的同步比特流。 异步通信——是指通信中两个字符之间的时间间隔是不 固定的，而在一个字符内各位的时间间隔是固定的。
消息中所含信息量的大小与消息发生的概率有关。 一件事发生的概率愈小，愈使人感到意外的惊喜，在 这种情况下消息所含的信息量就愈大。 若消息出现的概率0，说明消息的信息量趋于无穷大； 若消息出现的概率1，说明消息的信息量为0。

《通信原理》读书笔记思维导图


03
5.3 数字 基带信号传 输与码间串 扰
05
5.5 无码 间串扰的频 域特性
小结
5.7 眼图
思考题与习题
第6章 数字频带传输系统
01
6.1 二进 制振幅键控
02
6.2 二进 制频移键控
03
6.3 二进 制相移键控
04
6.4 二进 制差分相移 键控
06
6.6 多进 制数字调制 原理
05
6.5 二进 制数字调制 系统的性能 比较
3.3 恒参信道及其 对信号传输的影响
3.4 随参信道及其 对信号传输的影响
3.5 信道噪声 3.6 信道容量
小结 思考题与习题
第4章 模拟调制系统
01
4.1 调制 的基本概念
02
4.2 幅度 调制（线性 调制）的原 理
03
4.3 线性 调制系统的 抗噪声性能
04
4.4 角度 调制（非线 性调制）的 原理
06
4.6 模拟 调制系统的 性能比较
05
4.5 调频 系统的抗噪 声性能
小结
4.7 频分多路复用 及模拟调制系统应
用举...
思考题与习题
第5章 数字基带传输系统
01
5.1 数字 基带信号
02
5.2 数字 基带信号的 功率谱
04
5.4 无码 间串扰系统 的时域特性
06
5.6 基带 系统的抗噪 声性能
小结
6.7 多进制数字调 制系统的抗噪声性
能
思考题与习题
第7章 脉冲编码调制系统
01
7.1 引言
02
7.2 抽样
03
7.3 量化
04

1通信原理绪论


举例
（1）已知英文字母e和v出现的概率分别为0.105和0.008， e和v的 信息量各为多少。 Ie=-log2P（e）= -log20.105=3.25（bit） Iv=-log2P（v）= -log20.008=6.96（bit）
（2）信源符号集由A、B、C、D、E、F组成，设每个符号独立 出现，其概率分别为1/4、1/4、1/16、1/8、1/16、1/4，求该信源 输出符号的平均信息量（信源的熵）。 H（x）=-P（xi）log2 P（xi）
绪论
•基本概念 •通信系统的组成 •通信系统的分类及通信方式 •信息及其度量 •评价通信系统性能的指标
通信的发展历史
通信起源于19世纪30年代 1837年，莫尔斯电磁式电报机出现 1866年，利用大西洋海底电缆实现了越洋电报通信 1876年，贝尔发明了电话机，开始了有线电报、电话通信
19世纪末，出现了无线电报； 20世纪，电子管、晶体管、集成电路出现，使通信迅速发展
消息的传递是通过它的物质载体—信 号来实现的
基本概念
数字信号---信号的参量只能取有限的个值，
并且常常不直接与离散消息相对应。
如电报信号、计算机数据信号、PCM信号 等
模拟信号---信号的参量连续取值或有无穷
多个值，且直接与连续消息相对应。
如电话机送出的语音信号、电视摄象机输 出的模拟图象信号
通信系统的分类
20世纪80年代以来，微波通信、卫星通信、光纤通信、移动通 信和计算机通信等各种现代通信系统的竞相发展。
通信的展望 未来的通信技术正在向数字化、智能化、综合化、宽带化、个
人化方向迅速发展
通信的最终目标：即无论何时、何地都能实现与任何人、任何 物体进行任何形式的信息交换。

北邮通信原理 第一章 绪论

通信的发展
通信的发展通信的发展
通信的发展简介
课程主要内容第一章
¾1.1通信系统模型一、通信和通信系统
二、通信系统模型
三、模拟通信与数字通信
模拟信号举例数字信号举例
四、模拟通信系统
六、数字通信的特点
一个完整的通信系统
¾1.2 通信系统的分类与通信方式
一、通信系统分类
二、通信方式
按消息传送的方向和时间分：单工、半双
二、通信方式（续）¾1.3信息极其度量
信息量函数
一、信息量的定义
二、等概率离散消息的信息量
三、不等概离散消息的信息量
例题
四、连续消息的平均信息量
¾1.4 主要性能指标
一、模拟通信系统性能指标
二、数字通信系统性能指标
小结作业。

SimpleMind 北邮通信原理 思维导图 第一章 绪论

80年 代 发 展 成 数 字 无 绳 电 话 90年 代 初 ， 西 欧 各 国 相 继 开 通 采 用 时 分 多 址 （ TDMA） 的 GSM系 统
美 国 开 发 了 码 分 多 址 （ CDMA） 的 IS-95系 统
最近，发展宽带多媒体的第三代蜂窝移动通信系统
个人通信：任何人，在任何时间，任何地点， 可与任何对象（人或计算机），互通任何信息
分组交换
90年 代 移 动 通 信 GSM系 统 的 引 入
时分多址
PCM调 制
1. 易 于 加 密 2. 无 噪 声 积 累
促进数据通信的发展
计算机通视
软件无线电
在 射 频 进 行 模 数 （ A/D） 转 换 ， 把调制解调和锁相等模拟运算全部数字化
1948年
勃拉登等发明了晶体管
集成电路
与通信技术相结合，使通信设备日益计算机化， 而计算机借助通信日益网络化
超大规模集成电路
使刚出现的数字计算机得到迅猛的发展
1. 数 字 化
1937年 ， 里 夫 提 出 用 脉 码 调 制 对 语 音 信 号 编 码
1971年 ， 阿 帕 网 开 始 投 入 使 用
1948年勃拉登等发明了晶体管集成电路超大规模集成电路使刚出现的数字计算机得到迅猛的发展与通信技术相结合使通信设备日益计算机化而计算机借助通信日益网络化器件和技术影响电信技术和电信产业4个发展方向数字化1937年里夫提出用脉码调制对语音信号编码pcm调制无噪声积累1971年阿帕网开始投入使用分组交换促进数据通信的发展计算机通信从局域网向广域网以至因特网发展90年代移动通信gsm系统的引入时分多址数字广播与数字电视软件无线电在射频进行模数ad转换把调制解调和锁相等模拟运算全部数字化使设备超小型化并具有多种功能远程和大容量化1
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1837年 1875年
莫尔斯完善了电报系统 贝尔发明电话
该 系 统 与 1944年 在 华 盛 顿 和 巴 尔 的 摩 之 间 试 运 行 模拟通信的先驱
数字通信的开始
1892年 1864年
美国史端乔引入步进开关，使电话实现自动化 麦克斯韦建立电磁场理论
1887年
赫兹用实验证明电磁波的存在
1901年 1905年
电路交换 分组换
3.实 例
阿帕网、互联网 ISDN综 合 数 字 业 务 网
19世 纪 船 舶 上 使 用 短 波 进 行 电 报 通 信
20世 纪 20年 代 ， 船 舶 上 可 通 无 线 电 话 ， 陆 地 上 的 警 车 使 用 无 线 电 台 做 调 度 通 信
三网融合
40年 代 ， 欧 美 各 国 开 始 建 立 公 用 汽 车 电 话 网 70年 代 ， 美 国 开 始 使 用 无 绳 电 话 系 统
1948年
勃拉登等发明了晶体管
集成电路
与通信技术相结合，使通信设备日益计算机化， 而计算机借助通信日益网络化
超大规模集成电路
使刚出现的数字计算机得到迅猛的发展
1. 数 字 化
1937年 ， 里 夫 提 出 用 脉 码 调 制 对 语 音 信 号 编 码
1971年 ， 阿 帕 网 开 始 投 入 使 用
2. 卫 星 中 继
优点：费用低较，建设时间较短 缺点：不易跨大洋作业 静止卫星所中转的信号是稳定的，通信质量良好
主要发展目标
降低成本
增容
3. 网 络 和 综 合 化 4.移 动 和 个 人 化
点对点通信
交换或转接机制
1.电 路 转 接
实时，电路接通即被占用直至通话结束
2.信 息 转 接
存储转发，适用于非实时数据信息
模拟：多路载波系统 数 字 ： 2.048Mbit/s的 E1系 统
FDMA、 TDMA、 CDMA
通信网
许多通信系统组成的多点之间 能相互通信的全部设施
交换设备
信源编译码、信道编译码设备构成通信系统的主要部件； 交换设备把许多通信系统连接在一起就组成了通信网。
1. 电 路 交 换 网
用呼叫等信令将两个用户间的电路接通后， 该电路就归他们使用，直到通信完毕
适当的压缩编码可降低码率以提高通信系统的有效性 适当的调制方式可降低误码率以提高通信系统的可靠性
多个信源输出变换成相互正交的信号后 叠加起来再进行调制或直接送入信道， 在接收端利用正交性将各路分开
适应无线通信的另一种复用技术， 不要求各个信源的信号集中在一起， 而是经变换后直接介入信道
频 分 复 用 FDM 时 分 复 用 TDM 码 分 复 用 CDM
1948年
马可尼实现了从英国到纽芬兰的 跨大西洋无线电信号接收
费森登试通了无线传送语声与音乐
香农发表《通信的数学理论》
≥2700Km 电子管 调频
产生和放大高频信号
外差系统
1. 提 出 通 信 系 统 的 一 般 模 型 ， 它适用于任何形式的电报电话通信， 也适用于任何其他通信， 包括声音和电视广播、遥控遥测系统等。
适用于有实时性要求， 占时较长的信息传输
现有的电话网
2. 信 息 交 换 网 3. 信 令 与 协 议
存储转发模式， 用于实时性不高的突发型信息
分组交换
综 合 数 字 业 务 网 （ ISDN） 异 步 传 送 模 式 （ ATM）
使用户间自动接通，并处理各种意外事件
2. 在 深 入 分 析 模 型 后 提 出 信 息 熵 、 信 道 容 量 等 概 念 ， 从而定量地揭示了通信的实质问题
3. 之 后 香 农 又 发 表 率 失 真 理 论 和 密 码 理 论 等 论 文 ， 经其他学者的努力，逐步完善了一系列编码定理， 到 20世 纪 60年 代 形 成 信 息 论 这 一 新 学 科 。
通信系统的服务对象， 原始信号形式决定通信系统的业务性质 如电话系统的原始信号是语音、 电报或数据通信系统传送代表某些信息的符号、 电视系统传送活动图像的信息
电缆、光缆、无线
编码，泛指把信源输出变换成 适合信道传送的信号所需的设备
复用技术 多址接入
4.通 信 系 统 的 性 能 （给定信源、信宿、信道）
使设备超小型化，并具有多种功能
3. 器 件 和 技 术 影 响 电 信 技 术 和 电 信 产 业 4个 发 展 方 向
2. 远 程 和 大 容 量 化
1.明 线 、 同 轴 电 缆
2.光 缆
3. 无 线 微 波 通 信 （ 100μｍ ~1ｍ ）
交叉、平衡、频分复用
SDH
1. 地 面 中 继 （ 50Km）
第一章 绪论
1.1引 言
1. 信 息 技 术
1. 电 信 技 术 2. 计 算 机 技 术
克服空间限制 克服时间限制
传输
存储、处理、 共享、重复使用
3. 三 遥 （ 遥 测 、 遥 感 、 遥 控 ）
扩展应用的范围和层次
1.2 通 信 发 展 史 和 展 望
1. 概 念 阐 释 2.发 展 史
电信
远 程 通 信 （ Telecommunication）
80年 代 发 展 成 数 字 无 绳 电 话 90年 代 初 ， 西 欧 各 国 相 继 开 通 采 用 时 分 多 址 （ TDMA） 的 GSM系 统
美 国 开 发 了 码 分 多 址 （ CDMA） 的 IS-95系 统
最近，发展宽带多媒体的第三代蜂窝移动通信系统
个人通信：任何人，在任何时间，任何地点， 可与任何对象（人或计算机），互通任何信息
分组交换
90年 代 移 动 通 信 GSM系 统 的 引 入
时分多址
PCM调 制
1. 易 于 加 密 2. 无 噪 声 积 累
促进数据通信的发展
计算机通信从局域网向广域网， 以至因特网发展
数字广播与数字电视
软件无线电
在 射 频 进 行 模 数 （ A/D） 转 换 ， 把调制解调和锁相等模拟运算全部数字化
（ 5W 通 信 ）
TD-SCDMA W CMDA CDMA2000
1.3 通 信 系 统 和 通 信 网
海 事 卫 星 （ MARISAT）
通信系统
点对点通信所需的全部设施
香 农 ——通 信 系 统 模 型 (信 号 在 通 信 系 统 中 传 输 规 律 )
1.信 源 、 信 宿 2. 信 道 3. 编 /译 码