通信原理第1章

第一章 绪论
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1.1 引 言

通信的基本含义
人类在生产生活和社会活动中总是伴随着 消息（或信息）的传递，这种传递消息 （或信息）的过程叫做通信。 通信是指把消息（或信息）从一个地方和 /或时间传输到另一个地方和/或时间，即 “消息传输”或“信息传输”。

第一章 绪论：引言
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1.2 通信系统的组成
ห้องสมุดไป่ตู้
恒参信道 信道的传递函数不随时间变化，或变化缓 慢，在研究的一段时间内就可以认为不变。 特征参量为频率特性，包括幅频特性和相 频特性。 用传递函数表示频率特性H(ω)
H () H () e j ( )

|H(ω)|为幅频特性，φ(ω) 为相频特性。
d ( ) ( ) d

单位频带内允许传输的最高信息速率，单 位为bit/s/Hz，或bit/(s·Hz)。
Rb b B
第一章 绪论：通信系统的主要性能指标
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数字通信系统的主要性能指标

可靠性

差错率来衡量 误码率 Pe = 错误接收码元数/传输码元总数 误比特率 Pb = 错误接收比特数/传输总比特数

Simon Haykin 著
电子工业出版社
第一章 绪论
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参考书 数字通信 ——基础与应用
Digital Communications -- Fundamental and Applications Bernard Sklar 著
电子工业出版社
第一章 绪论
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参考书

通信系统工程
Communication Systems Engineering
第一章 绪论：通信系统的主要性能指标
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模拟通信系统的主要性能指标

有效性

用有效传输带宽来衡量，使用多路复用和 多址技术可以提高系统的有效性。 用整个通信系统的输出信噪比来衡量。

可靠性

第一章 绪论：通信系统的主要性能指标
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1.6 信道及其容量

信道的定义和分类
狭义信道 有线信道(如明线、电缆、光纤等) 无线信道(如短波、微波等) 调制信道 广义信道 编码信道 恒参信道 变参信道 无记忆 有记忆
第一章 绪论：通信系统的组成
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数字通信系统

利用数字信号来传递消息的通信系统。
信源编码：减少信息中的冗余度，提高通 信的有效性。 信道编码：增加信息中的冗余度，提高通 信的可靠性。 同步：包括载波同步、位同步、字同步等。

第一章 绪论：通信系统的组成
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数字通信系统的主要特点

H ( ) 1 cos T0 e jtd e
jtd
e jtd
1 jT0 jT0 jtd (e e )e 2 1 j (td T0 ) 1 j (td T0 ) e e 2 2
称为群迟延。

典型的恒参信道为有线信道。
42
第一章 绪论：信道及其容量

无失真和有失真时的幅频特性
第一章 绪论：信道及其容量
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失真和不失真的相频特性及群迟延特性
( )
( )


( )
( )


第一章 绪论：信道及其容量
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例1.5 设某恒参信道的传输特性为 H ( ) 1 cos T0 e jtd 其中， td 为常数。试确定信号s(t)通过该信道后的 输出信号表达式，并讨论该信道对信号传输的影响。 解：该恒参信道的传输函数为
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主要任务



学习现代通信系统的基本组成； 现代通信系统基本性能指标的分析方法； 从通信系统的有效性和可靠性出发，对各种 通信系统的性能指标进行评价与比较； 培养分析和解决对特定通信领域基本问题的 能力； 培养跟踪、把握现代不断更新的通信技术的 兴趣和自我学习的能力。 理论56学时； 实验8学时。
通信原理
第一章 绪 论
通信与信息工程学院 雷维嘉

课程的性质、目的与任务

本课程是电子信息类专业的主干专业基础 课程。 通过本课程的学习，熟悉通信系统的基本 分析方法，建立通信系统的概念，了解决 定通信系统性能的基本因素。

课程的目的


先修课要求
高等数学 信号与系统 概率论

第一章 绪论

数字信号：不仅在时间上是离散的，在幅 度上也是离散的。
第一章 绪论：通信系统的组成
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模拟通信系统

利用模拟信号来传递消息的通信系统。
第一章 绪论：通信系统的组成
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调制的目的：

将信息变换成适于传输的形式。 提高性能。 有效地利用频带。

如果没有调制器和解调器，则称为基带模 拟通信系统。
1.3 通信系统分类及通信方式

通信系统的分类




按传输媒介分类：有线通信、无线通信。 按传输信号分类：模拟通信系统、数字通信 系统。 按工作频段分类：长波、中波、短波、微波 通信。 按调制方式分类：基带传输、频带传输。 按通信业务分类：电话、电报、数据、图像 等。 按复用方式分类：频分复用、时分复用、码 分复用、空分复用。

h(t,τ)如不随时间变化，则称为恒参信道，其 冲激响应可以写为h(t)；否则称为随参信道。 f o (t ) fi (t ) * h(t ) n(t ) 输出也可写为 f o (t ) k (t ) fi (t ) n(t )


k(t) – 乘性干扰，n(t) – 加性干扰
第一章 绪论：信息及其度量 24

信源的熵

若信源所发的n个消息对应的概率分别为 P1(x), P2(x), …, Pn(x)，则消息的平均信息 量为
H Pi ( x)log 2 Pi ( x)
i 1 n
称为信源的熵。 连续信源的熵 (相对墒)
H ( x) p ( x) log 2 p ( x)dx
3

学时安排

第一章 绪论

教材

通信原理
蒋青、于秀兰 编著
人民邮电出版社
第一章 绪论
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参考书

现代通信原理
曹志刚、钱亚生编
清华大学出版社
第一章 绪论
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参考书

通信原理
樊昌信 等编
国防工业出版社
（第5版或第4版）
第一章 绪论
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参考书

通信系统
(第4版)
Communication Systems
抗噪声性能好，可避免噪声积累。 可通过信道编码进一步改善传输质量。 易加密。 数字信号便于进行信号处理，有利于新技 术的实现，可提高通信系统的综合性能 。 数字信号便于不同种类信号的综合，方便 各种新型业务的拓展 。

第一章 绪论：通信系统的组成
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st
t st
t st
t
第一章 绪论：通信系统的组成 19
20
第一章 绪论：通信系统分类及通信方式

通信方式

单工、半双工、全双工通信
第一章 绪论：通信系统分类及通信方式
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并行传输和串行传输
第一章 绪论：通信系统分类及通信方式
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1.4 信息及其度量


信息量是对消息不确定性的定量描述。事件 x出现的可能性越小，则描述x的消息所携带 信息量也就越大。 信息量的定义
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同轴电缆：由内导体、外屏蔽层、绝缘层 及外保护套组成，通常分为视频（基带） 电缆和射频（宽带）电缆。屏蔽性能优于 双绞线，抗电磁干扰能力强。
第一章 绪论：信道及其容量
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光纤：损耗低、通带宽、重量轻、不怕腐 蚀、不受电磁干扰。
第一章 绪论：信道及其容量
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无线信道

地波传播：为频率在约2MHz以下的无线电 波沿着地球表面传播。主要用于低频及甚低 频远距离无线电导航、标准频率和时间信号 广播、对潜通信等。主要传播特点为：传播 损耗小，作用距离远，受电离层扰动小，传 播稳定，有较强的穿透海水和土壤的能力， 但大气噪声电平高，工作频带窄。
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第一章 绪论：信道及其容量

编码信道模型
数字信号经信道传输后是否出现差错及出现 差错可能性的大小，用信道转移概率描述。 二进制离散信道模型 其中：P(0|0)和P(1|1)为正确转移概率 P(1|0)和P(0|1)为错误转移概率

第一章 绪论：信道及其容量
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调制信道特性对信号传输的影响
第一章 绪论：信道及其容量
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天波传播：经由电离层反射的一种传播方 式。主要优点是传输损耗小、设备简单、 可利用较小功率进行远距离通信。但由于 电离层的特点，会产生多径传输、衰落、 极化面旋转甚至中断通信等。
第一章 绪论：信道及其容量
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视距传播：在发射天线和接收天线间能相 互看见的距离内，电波直接从发射点传到 接收点的一种传播方式。 无线电视距中继信道：利用定向天线实现 视距直线传播。传输容量大、发射功率小、 通信可靠稳定。
1 I loga loga P( x) P( x)

如果对数底a = 2，则信息量单位为比特 bit 如果对数底a = e，则信息量单位为奈特 nit 如果对数底a = 10，则信息量单位为哈特莱
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第一章 绪论：信息及其度量