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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。
系部：信电学院任课教师：课时安排：理论4课时课题第1章绪论课型新知课教学目标1.本书内容简介、重点、教辅书籍、考核方式。
2.使学生了解通信的发展历史与发展前景，培养学习兴趣。
3.讲述通信系统的构成，包括香农模型、数字通信系统模型、模拟通信系统模型，已及通信网的构成。
4.给出通信系统有效性与可靠性的目标，介绍熵、带宽、波特率、比特率、频谱效率、误符号率、误比特率、信噪比(功率信噪比、归一化信噪比)的基本概念。
重点1 通信系统的构成，数字通信系统构成、模拟通信系统构成2 有效性：带宽、频谱效率及其相关物理量，熵、波特率、比特率3 可靠性：信噪比、误码率(误比特率、误符号率)难点1 培养学生的学习兴趣2 区分通信系统的不同模型的适用范围与内部基本功能模块间的关系3 区分模拟通信系统、数字通信系统的有效性与可靠性参数4 掌握熵的计算、两种信噪比间的换算教学手段、方法理论讲解教具教学过程1.课程简介与教学要求1.1 课程简介1.讲授内容：主要讲授通信的基本原理，以点对点的数字传输理论和技术为主。
主要内容包括(随机信号分析)、传输信道、模拟调制、数字基带传输、模拟信号数字化、正弦载波数字调制、最佳接收理论、差错控制、同步原理等。
2.教材：樊昌信等，人民邮电出版社3.参考教材：参考教材：曹志刚，钱亚生，现代通信原理，北京：清华大学出版社，1992；樊昌信等，通信原理，第六版，北京：国防工业出版社，2006。
4.先修课程要求：高等数学、复变函数、概率论、通信电子线路、信号与系统、(随机信号分析)5.对教材讲授内容的说明：(1)第2章信号分析确知信号部分在信号与系统课程中有详细讲授，不深入讲解。
信号的时域分析和频域分析方法是必须掌握的基本理论知识，在本课程和其他后续课程都会大量运用。
随机信号多在先修课程随机信号分析中详细讲授，亦不深入讲解，如未讲这里作简要讲解。
随机信号分析同确知信号分析有密切联系，但又有其自身特点—概率统计特性。
![【2024版】[工学]通信原理国防工业大学出版社——第六版CH1第一章](https://uimg.taocdn.com/3f1f56a26037ee06eff9aef8941ea76e58fa4a25.webp)
第一章移动通信概述目录1.1移动通信发展简述1.2移动通信的特点1.3移动通信的工作方式1.4移动通信的分类及应用系统普通用户对移动通信的认识设备：普通手机、智能手机、苹果iphone、三星（Android）手机应用：飞信、QQ、微信、易信早期应用：电话、短信、彩信、彩铃、呼叫转移2G、3G、4GGSM\GPRS\CDMA\TD-SCDMA\WCDMA\TD-LTE\FDD LTE蓝牙、WiFi、红外SIM卡、UIM卡、三模、双卡双待、三频、5模10频漫游、信号弱、无信号、掉线、打不通（嘟……嘟……、你拨打的电话已关机、你呼叫的用户不在服务区）、听不清楚、上网速度慢社会对通信的需求不断发展20世纪的概念：五个W，“任何人（Whoever）在任何地方（Wherever）任何时间（Whenever）可以同任何人（Whomever）进行任何形式（Whatever）的通信”。
现在和未来IoT (Internet of Things)通信技术高速发展带来的代价数字芯片的处理能力每个18月就增加1倍（摩尔定律）用户数据速率以指数形式增长无线通信技术的速率发展速度无线通信的速率每5年增加10倍通信高速发展带来●频谱资源紧张●能量资源浪费●运营商利润降低1.1 移动通信发展简述A/D接入方式典型代表第一代（1G）模拟蜂窝系统FDMA美国AMPS系统，欧洲TACS系统第二代（2G）数字蜂窝系统TDMA GSM系统CDMA N-CDMA系统目标典型代表过渡代（2.5G）高速传输GPRS, CDMA20001X系统第三代（3G）IMT-2000全球漫游，高质量多媒体业务，系统容量、管理能力、保密性和服务质量均有很大改善欧洲WCDMA系统，北美CDMA2000系统，中国TD-SCDMA系统第四代（4G）IMT-Advanced 高速率，各种数据话音业务，全IP，多协议，新技术4G网络标准(FDD-LTE\TD-LTE)移动通信是指通信双方或至少有一方在运动状态下进行信息交换的通信体制先驱者：1946年第一个推出移动电话AT&T1.利用无线电波进行信息传输复杂的无线传播环境导致信号衰落需要确保信号传输的质量2.在强干扰环境下工作•外部干扰•自身干扰•互调干扰（intermodulation interference）•邻道干扰（Adjacent channel interference）•同频干扰（Cochannel Interfere）自身干扰互调干扰两个或多个信号作用在通信设备的非线性器件上，产生同有用信号频率相近的组合频率，从而构成干扰邻道干扰相邻或邻近的信道（或频道）之间，由于一个强信号串扰弱信号而造成的干扰同频干扰（蜂窝系统特有）相同载频电台之间的干扰3.通信容量有限▪无线频谱资源有限▪有效利用频率的措施4.通信系统复杂•涉及位置区的变化•涉及安全问题5.终端要求高▪要求稳定可靠▪要求携带方便▪要求低功耗▪要求能耐高低温资源受限▪无线电频谱是一种资源▪无线电资源可以正交分割(时间\频率\空间)▪相同时间\频率\空间上不能同时应用▪用于通信的无线频谱资源奇缺性能评价▪传输性能：误码率、传输速率、时延、QoS、QoE▪网络性能：频谱效率、用户数、系统吞吐率、切换成功率、掉线率…..GSM▪890~915 MHz（移动台发、基站收）935~960 MHz（基站发、移动台收）▪1710～1755 MHz（移动台发、基站收）1805～1850 MHz（基站发、移动台收） CDMA▪824~849 MHz（移动台发、基站收）869~894 MHz（基站发、移动台收）WCDMA▪1920-1935MHz（移动台发、基站收）▪2110-2125MHz（基站发、移动台收）4G移动通信频谱归属TDD频谱FDD频谱合计1.3 移动通信的工作方式单工通信双工通信半双工通信移动中继方式单工通信通信双方电台交替地进行收信和发信。
4-1第一章习题解答1. （略）2. 两个二元消息符号X 与X 的取值及概率分别为：求它们的熵。
解：利用式21()log M i i i H X P P ==-∑易见， )(881.07.0log 7.03.0log 3.0)(221bit X H ≈--= )(971.12.0log 2.023.0log 3.02)(222bit X H ≈⨯-⨯-= 3.4. 假定电话按键由10个数字、“*”与“#”组成，按压每个数字键的概率均为0.099，按压“*”或“#”的概率各为0.005，拨号速率为2次/s 。
试求（1）每次按键产生的熵与连续拨号的熵率？（2）如果每次按键采用4位二进制表示，拨号产生的二进制数据率（二元符号率）？ 解：（1）利用式21()log Mi i i H X P P ==-∑， 22100.099log 0.09920.005log 0.0053.356bits/keyH =-⨯-⨯≈连续按键产生的熵率3.356/ 6.7120.5/H bits key R T s key===/bits s （2）拨号产生的二进制数率, 4/2/8/bit key key s bits s ⨯=5. （略）6. 假定容量为4.7GB 的DVD 盘可存储133分钟的数字音视频4-2 资料，试计算该数字音视频信号的数据率（二元符号率）是多少？解：数据率为304.728/ 5.059Mbps 13360Bytes bits Byte R s⨯⨯==⨯ 注意，1GB=3092107374182410Bytes Bytes =≈，有时也可用910。
7. （略）8. （略）9. （略）10. 假定电传打字机的信道带宽为300Hz ，信噪比为30dB（即，30/10/101000S N ==），试求该信道的容量。
解：利用式bps NS B C )1(log 2+= 有2C 300log (11000) 2.99()kbps =⨯+=11. 假定某用户采用拨号上网，已测得电话线可用频带300-3400Hz ，信噪比为25dB （即， 2.5/10S N =），试计算该信道的容量；在选用调制解调器时，可选速率为56、28.8或9.6kbps 的调制解调器中哪个较合适？ 解：带宽B=3400Hz-300Hz=3100Hz ，利用式bps NS B C )1(log 2+=，有 2C 3100log (1316.23)25.73()kbps =⨯+=故应采用28.8kbps 的调制解调器较合适（实际调制解调器会结合实际线路情况，自动降低速率，以充分利用信道资源）。
