通信原理与技术 通信原理第1章

任何人、任何时候在任何地方以任意的方式进行通信。

1.1.1 通信系统的一般模型（主要培养全局系统的概念）　通信: 从一地向另一地传递和交换信息。

通信系统：实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质基于点与点之间的通信系统的模型用图1 -1 来描述。

　送设备信道接收设备受信者噪声源接收端信息源：消息的产生地，其作用是把各种消息转换成原始电信号，称之为基带信号。

包括：电话机、电视摄像机和电传机、计算机等。

前者是模拟信源，输出模拟信号；后者是数字信源，输出数字信号。

发送设备：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道中传输的信号。

变换方式是多种多样的，比如：放大、调制、编码等等；　信道：指传输信号的物理媒质。

包括：大气（自由空间）、明线、电缆或光纤。

模拟信号：凡信号参量的取值是连续的或取无穷多个值的，且直接与消息相对应的信号。

数字信号：凡信号参量只能取有限个值，并且常常不直接与消息相对应的信号。

　通信系统分为模拟通信系统+数字通信系统。

1. 模拟通信系统模型图1-4 模拟通信系统模型信息源调制器信道解调器受信者噪声源课程重点调制器：原始基带信号变换成适合信道传输的信号；从信号与系统的角度：调制器=频带搬移。

调制后的信号称为已调信号、频带信号。

已调信号有三个基本特征：一：携带有完整的基带信息二：适合在信道中传输三：信号的频谱具有带通形式且中心频率远离零频，因而已调信号又称频带信号。

信道编译码　数字信号在信道传输时，由于噪声、衰落以及人为干扰等，将会引起差错。

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。

作用：提高通信系统抗干扰能力。

数字调制与解调　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频带信号。

基本的数字调制方式有振幅键控ASK、频移键控FSK、绝对相移键控PSK、相对（差分）相移键控DPSK。

通信原理第一章小结通信原理是一门介绍通信系统基本原理和技术的学科。

本文将对通信原理第一章内容进行小结，包括通信系统的基本构成、模拟信号与数字信号的特点以及常用的调制技术。

一、通信系统的基本构成通信系统是由发送机、信道和接收机组成的。

发送机将信息转化为信号，并通过信道传输到接收机，接收机将信号恢复为信息。

在通信系统中，发送机的主要任务是将信息转化为便于传输的信号。

信道是信息传输的媒介，可以是有线传输线路、光纤或者无线信道等。

接收机负责将接收到的信号恢复为原始的信息。

二、模拟信号与数字信号的特点1. 模拟信号模拟信号是一种连续的信号，它的取值可以是任意的实数。

模拟信号可以通过不同的方式表示，例如电压、电流或者声音的振幅。

模拟信号具有以下特点：•连续性：模拟信号在时间和幅度上都是连续变化的。

•无失真传输：模拟信号在传输过程中不会发生形状或幅度的变化。

2. 数字信号数字信号是一种离散的信号，它的取值只能是离散的整数。

数字信号通过采样和量化将连续的模拟信号转化为离散的信号。

数字信号具有以下特点：•离散性：数字信号在时间和幅度上都是离散的。

•误差累积：数字信号在采样和量化过程中会引入误差，这些误差会随着传输的进行不断累积。

三、常用的调制技术调制是指将原始信号转换为适合传输的信号。

常用的调制技术包括模拟调制和数字调制。

1. 模拟调制模拟调制是指通过改变载波的某些参数来表示原始信号的调制技术。

常见的模拟调制技术有： - 幅度调制（AM）：通过改变载波的振幅来表示原始信号。

- 频率调制（FM）：通过改变载波的频率来表示原始信号。

- 相位调制（PM）：通过改变载波的相位来表示原始信号。

2. 数字调制数字调制是指将原始信号转换为离散的数字信号的调制技术。

常见的数字调制技术有： - 脉冲调制（PAM）：通过改变脉冲的幅度来表示数字信号。

- 正交幅度调制（QAM）：通过改变两个正交载波的幅度和相位来表示数字信号。

- 正交频分复用（OFDM）：将数字信号分成多个子载波进行传输。

第一章（绪论）习题及其答案
【题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。

【答案1－1】
字母E 出现的概率()0.105p E =，由信息量公式，可知其信息量为：
算传输的平均信息速率。

【答案1－4】
1）不同字母等概率出现时，每个字母平均信息量即达到了信息源的最大熵：2()log 42/H x bit ==符号，每个字母用二进制脉冲编码，每个脉冲宽度为5ms ，所以每个字母的持续时间是2×5ms ，字母传输速率为：
3111002510B R T -===⨯⨯ Baud
平均信息速率为：()200/b B R R H x bit s =⨯=
2）每个字母不等概率出现时，每个字母的平均信息量为
平均信息速率为：()100 1.985198.5/b B R R H x bit s =⨯=⨯=
【题1－5】设一信息源的输出由128个不同符号组成，其中16个出现的概率为。

第1章绪论本章教学基本要求：掌握：1. 通信基本概念2. 信息量、主要性能指标计算3. 数字通信系统的组成理解：1. 通信系统的分类2. 通信系统的发展本章核心内容：一、通信的基本概念二、通信系统的组成、分类三、数字通信系统的性能指标四、数字通信技术及发展一、通信的基本概念1. 通信：消息传递的全过程，即信息的传输与交换。

2. 消息：是有待于传输的语言、活动图片和文字、数据等。

3. 信息：消息中包含的有意义的内容。

4. 信号：信息的物质载体。

5. 信息量：度量信息多少的量值，它和消息的总类，消息的重要程度无关，它只反应一个量值。

1）信息量的计算消息中所含信息量与消息出现的概率有关。

（1）信息量（I ）是消息出现的概率（P(x)）的函数：I=I[P(x)] （2）消息出现的概率愈小，它所包含信息量愈大；反之信息量愈小。

且P(x)=1时，I=0，P(x)=0时，I=（3）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的和。

I[P(x 1)P (x 2)…P(x n )] = I[P(x 1)]+ I[P(x 2)]+…+ IP(x n )]所以，I=log a)(1x p = - log a p(x) 信息量I 的单位与对数的底数有关：当对数底a 取2时，信息量的单位为比特（bit ）；当对数底a 取e 时，信息量的单位为奈特（nit ）；当对数底a 取10时，信息量的单位为哈特（hart ）。

通常使用的单位为比特。

1比特（bit ）的含义：是信息量的度量单位；一位二进制数不经压缩所含的信息量；一个脉冲波形所含的信息量；一比特等于488微秒。

2）离散信源的平均信息量（1）离散等概时信息量的计算假设有M(M=2K )个消息，它们是等概的，每条消息的概率P(x)=M1，以2为底时：I=lb)(1x P =lbM=K(bit) （2）离散不等概时信息量的计算某离散信息源输出x 1,x 2,…,x M M 个不同符号，它们出现的概率分别为P(x 1),P(x 2),…,P(x M )。