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第1章 《通信原理》樊昌信 第六版 PPT课件

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樊昌信版通信原理课件

樊昌信版通信原理课件

数字信号的表示与处理
数字信号的表示方法：包括模拟信号的抽样、量化、编码等过程，以及数字信号的二进制表示 形式。
数字信号的处理方法：包括数字信号的滤波、调制解调、编码解码等处理技术，以及数字信号 处理在通信系统中的应用。
数字信号的传输方式：包括数字信号的传输码型、传输速率、传输距离等，以及数字信号在光 纤、无线等传输介质中的传输特性。
通信原理的基本原理与概念
通信系统的基本组成
信号的传输方式
信号的调制与解调
信道容量与香农定理
樊昌信版通信原理的特点与优势
内容丰富：涵盖了通信原理 的各个方面，包括信号分析、 信道特性、调制解调、编码 解码等。
结构清晰：采用模块化的方式 组织内容，使得学习更加系统 化、条理化。
理论性强：注重理论推导和 证明，对于通信原理的核心 概念和原理进行了深入的探 讨。
实践性强：通过大量的例题和 实验，帮助学生更好地理解和 掌握通信原理的应用。
语言简洁：用简洁明了的语言 描述复杂的概念和原理，使得 学习更加轻松愉快。
樊昌信版通信原理的应用与发展
樊昌信版通信原理的应用领域 樊昌信版通信原理在通信系统中的应用 樊昌信版通信原理在无线通信中的应用 樊昌信版通信原理的发展趋势与未来展望
因果系统与非因 果系统
线性时不变系统
定义：满足线性 性和时不变性的 系统
特性：具有叠加 性和比例性，满 足齐次性和可逆 性
描述方式：常系 数线性微分方程 或差分方程
分类：连续时间 系统和离散时间 系统
Part Four
模拟通信原理
调制的基本概念
调制的作用：将低频信号转换 为高频信号，以便传输
调制的方式：调幅、调频、调 相
数字信号的接收与处理：包括数字信号的接收、解码、解调等处理过程，以及数字信号处理在 接收系统中的应用。

樊昌信 通信原理 课件

樊昌信 通信原理 课件
数字通信系统
二进制数字信号的传
二进制数字信号
由0和1组成的数字信号，是数字通信中最基本的信号形式。
二进制信号的传输方式
通过数字信号传输线路，将二进制信号进行传输。
二进制信号的传输速率
指单位时间内传输的二进制位数，是衡量数字通信系统性能的重要 指标之一。
多进制数字信号的传
多进制数字信号
除二进制外的其他进制数字信号，如四进制、 八进制等。
03
调幅信号的缺点是抗干 扰能力较差，信号质量 容易受到噪声和干扰的 影响。
04
调幅信号广泛应用于广 播、电视、无线电通讯 等领域。
调频（FM）通信系统
调频（FM）通信系统是一种通过改变载波信号的频率 来传递信息的方式。
调频信号的缺点是接收设备相对复杂，成本较高。
调频信号的优点是抗干扰能力强，信号质量稳定，适用 于短距离传输。
数字信号传输实验
总结词
掌握数字信号传输的基本原理和技术 。
详细描述
通过实验，学生将学习如何进行数字 信号的传输和处理，了解数字信号的 调制解调、同步、纠错编码等关键技 术，以及数字信号传输在通信系统中 的应用和优势。
THANKS
感谢观看
樊昌信《通信原理》课件
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 目录
• 绪论 • 信号与频谱 • 模拟通信系统 • 数字通信系统 • 信道编码与差错控制 • 通信原理实验
01
绪论
通信系统的基本概念
通信系统定义
通信系统是实现信息传输与交换的系 统的总称，它由信源、信道和信宿组 成。
信息与信号
模拟信号与数字信号
模拟信号是连续变化的信号，而数字 信号则是离散的信号。
码等。
线性分组码

CTEE8樊昌信《通信原理》(第六版)

CTEE8樊昌信《通信原理》(第六版)

02
通信系统的主要任务是快速、准确、安全地传输信息，以满足
各种应用的需求。
通信系统中的信号可以是模拟信号或数字信号，传输方式可以
03
是无线传输或有线传输。
通信技术的发展历程
古代通信方式
如烽火、鼓声、驿站等，这些方 式简单、原始，但已具备了通信 的基本功能。
近代通信方式
如电报、电话的发明，使得信息 传递更加快速、便捷，人类进入 了电信时代。
多进制调制原理
多进制振幅调制（MASK）
通过改变载波的振幅来表示多进制信息，即多个不同的幅度对应多个不同的信息符号。
多进制频率调制（MFSK）
通过改变载波的频率来表示多进制信息，即多个不同的频率对应多个不同的信息符号。
多进制相位调制（MPSK）
通过改变载波的相位来表示多进制信息，即多个不同的相位对应多个不同的信息符号。
信号的频域分析
傅里叶变换
傅里叶变换是一种将时域信号转换为 频域信号的方法。通过傅里叶变换， 可以分析信号的频率成分，了解信号 在不同频率下的特性。
频谱分析
频谱分析是研究信号频率特性的方法 ，通过分析信号的频谱，可以了解信 号中各频率分量的强度和分布。
噪声与干扰
噪声
在通信系统中，噪声是不可避免的存在，它会对信号产生干 扰和影响。噪声可以是外部噪声和内部噪声，如电磁干扰、 热噪声等。
安全性
指传输信息的安全性和保密性，通常用加密 和认证等方式来保证。
02
信号与噪声
信号的分类与表示
确定信号
在通信系统中，信号是信息的载体，的信号，如正弦波和余弦波。
随机信号
与确定信号不同，随机信号的值在每个时间点上都是不确定的，其统计特性是 已知的。随机信号通常用于描述噪声和干扰。

通信原理课件第一章

通信原理课件第一章
1.3 通信系统分类与通信方式 1.4 信息其度量 1.5 通信系统主要性能指标
10
1.1 通信的基本概念

通信的目的 ——传递消息中所包含的信息 消息 ——物质或精神状态的一种反映（形式） 信息 ——消息中包含的有效内容（本质） 通信方式和手段
手势
语言 电报 旌旗 遥控遥测 消息树 电话
其中：f x 为连续消息出现的概率密度
42
1.5 通信系统主要性能指标

通信系统的主要性能指标
信息传输角度
矛盾 统一
有效性：频带宽度和时间间隔，速度问题
可靠性：准确程度，质量问题

模拟通信系统度量标准
有效性： 有效传输频带
可靠性： 接收端最终输出信噪比
43
1.5 通信系统主要性能指标
在数据通信中，按照数字信号码元排列方法
分类
•
串行传输 将数字信号码元序列以串行方式一个码元接 一个码元地在一条信道上传输。
0 1 1 0 0 1 0 0 并行/串行 转换器
8比特依次发送
COM RS232
发 送 方
01100100
0 1 1 0 0 1 0 0 串行/并行 转换器
接 收 方
优点：节省线路 铺设费用 缺点：速度慢， 需要外加码组或 字符同步措施
通
信
原
理
主讲： 刘晨晨
1
本课程的地位

《通信原理》是一门专业基础理论课。主 要学习现代通信的基本理论，是学习通信 系统和技术的必备基础和先行课程。 核心内容
以现代通信系统为背 景，介绍通信系统的 工作原理。

通信系统的组成
通信系统的工作原理 通信系统的性能指标

《通信原理》培训PPT课件第一章

《通信原理》培训PPT课件第一章

数字通信的主要特点
优点: 1、抗干扰能力强，尤其是数字信号通过中继再生后可 消除噪声积累; 2、数字信号通过差错控制编码，可提高通信的可靠性; 3、数字信号易于加密处理，所以数字通信保密性强； 4、在数字通信中，可以综合传输各种模拟和数字输入 消息，包括语音、文字、图像、信令等；并且便于 存储和处理； 5、数字信号可以通过信源编码进行压缩，以减小冗余 度，提高信道利用率; 6、信噪比随带宽增大按指数规律明显提高； 7、通信设备设计制造更容易，体积更小、重量更轻。
1970-80年
1980年 1990年 1995年
大规模集成电路、商用卫星通信、程控数字交换机、 光纤通信系统、微处理机等迅速发展
实现超大规模集成电路； 综合业务数字网崛起 移动通信系统迅速发展 internet及WWW浏览广泛流行
2000年—— 进入基于微处理器的数字信号处理、数字调谐接收 机、高速个人计算机、扩频通信、数字卫星系统、数字电视、个 人通信系统（PCS）时代
发明真空管
调幅无线电广播 超外差接收机问世 第一台全电子式电视机问世，并于1936年在 英国BBC电台正式投入商用电视广播。 调频无线电广播开播
1937年
发明PCM数字语音传输技术，并用于二次大战的语 音加密通信，构成24路系统。 1940-45年 二次大战刺激了雷达和微波通信系统的发展 1948年 1950年 1956年 发明晶体管； 香农提出了信息论，通信统计理论开始建立 时分多路通信应用于电话 敷设了越洋电缆
1957年
1958年 1958年 1962年
苏联发射了第一颗人造卫星，并传送21天遥测信号
美国发射了第一颗通信卫星，持续6个月遥测信号 开发出第一个集成电路（IC），集成度日益提高。 贝尔实验室研制的第一颗同步通信卫星开始转播 电视节目；1965年第一颗商用通信卫星投入使用。

通信原理樊昌信PPT课件

通信原理樊昌信PPT课件

2．难点： 在掌握理论推导的基础上，弄清其物理意义
有部分随机信号分析的方法
大量采用付立叶变换的谱分析方法
3．方法： 住系统框图，理清分析思路
弄清推导思路，学会分析方法
深入领会结论，灵活应用解题
提倡简单预习，重听更重思考
认真完成作业，障碍及时清扫
§0.3参考书
1． 《现代通信原理》 清华 曹志刚
2． 《通信原理》
并行传输：将代表信息的数字信号码元序列以成组的方 式在两条或两条以上的并行信道上同时传输
1.3.1 通信系统的分类
按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、 数据通信系统、图像通信系统 … …
按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传 输系统
调制传输系统又分为多种调制，详见书中表1-1。
按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统 按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统 按工作波段分类：长波通信、中波通信、短波通
非电的：如旌旗、消息树、烽火台… 电的：如电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、
因特网和计算机通信等。
第1章 绪论
电信发明史
1837年：莫尔斯发明有线电报 1876年：贝尔发明有线电话 1918年：调幅无线电广播、超外差接收机问世 1936年：商业电视广播开播
……………
后面讲述中，“通信”这一术语是指“电通信”， 包括光通信，因为光也是一种电磁波。
信 道 编
码
数
字 调
信道
制
数 字 解 调
信 道 译
码
解
信 源
译 密码
受 信 者
噪声源
图1-5 数字通信系统模型
信源编码与译码目的：
➢ 提高信息传输的有效性 ➢ 完成模/数转换

樊昌信《通信原理》(第6版)(1-7章)【圣才出品】

樊昌信《通信原理》(第6版)(1-7章)【圣才出品】

（2）电的方式包括电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、因特网和计算机通信等。
5．电信发明史
1837 年：莫尔斯发明有线电报。
1876 年：贝尔发明有线电话。
1918 年：调幅无线电广播、超外差接收机问世。
1936 年：商业电视广播开播。
6．通信范畴
后面讲述中，“通信”这一术语是指“电通信”，包括光通信，因为光也是一种电磁波。
7．信号
（1）性质
信号是消息的载体。
（2）分类
信号分为数字信号和模拟信号。
2 / 109
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①数字信号
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消息携带在电信号的某一参量上，该参量是离散取值的，则称该电信号称为数字信号。
②模拟信号
代表消息的信号参量取值连续，则称该电信号称为模拟信号。
（3）模拟通信系统 ①定义 利用模拟信号来传递信息的通信系统，系统模型如图 1-4 所示。
图 1-4 模拟通信系统模型 ②两种变换 a．消息↔基带信号，完成这种变换和反变换的设备是信源和信宿； b．基带信号↔已调信号，完成这种变换和反变换的设备通常是调制器和解调器。 （4）数字通信系统 ①定义 利用数字信号来传递信息的通信系统。系统模型如图 1-5 所示。
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第 1 章 绪论［视频讲解］
1.1 本章要点详解
本章要点
■通信的基本概念 ■通信系统的组成 ■通信系统分类与通信方式 ■信息及其度量 ■通信系统主要性能指标
重难点导学
一、通信的基本概念
1 / 109
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（1）模拟信号
代表消息的信号参量取值连续，例如麦克风输出电压。

通信原理樊昌信课件

通信原理樊昌信课件
模拟信号是连续变化的信号，而数字 信号则是离散的信号。
信息是通信的实质，信号则是信息的 载体，用于传输信息。
通信系统的分类
有线通信与无线通信
01
根据传输介质的不同，通信系统可分为有线通信和无线通信。
模拟通信与数字通信
02
根据信号类型的不同，通信系统可分为模拟通信和数字通信。
卫星通信、移动通信和光纤通信
多进制调制简介
总结词
利用多个状态来表示多位信息
详细描述
多进制调制是一种数字调制方法，它使用多个状态来表示多位信息。与二进制调制相比 ，多进制调制具有更高的频带利用率和抗干扰能力。常见的多进制调制方法包括四相相
移键控（QPSK）和正交幅度调制（QAM）等。
05
信道编码
信道编码的基本概念
1
信道编码是在发送端对原始信号进行适当的编码 ，以便在信道传输过程中减少错误的发生。
通信原理樊昌信课件
contents
目录
• 绪论 • 信号与噪声 • 模拟调制系统 • 数字调制系统 • 信道编码 • 通信同步原理 • 通信中的多址技术
01
绪论
通信系统的基本概念
通信系统定义
通信系统是实现信息传输与交换的系 统，由信源、信道、信宿和信号处理 等部分组成。
信息与信号
模拟信号与数字信号
VS
分类
多址技术可以分为频分多址（FDMA）、 时分多址（TDMA）、码分多址（ CDMA）和空分多址（SDMA）等。
FDMA（频分多址）
原理
频分多址采用不同的频率通道分配给不同的 用户，每个用户占用一个独立的频带，通过 频带复用实现多用户通信。
特点
频分多址具有实现简单、保密性好等优点， 但频率资源有限，随着用户数增加，频率资 源将变得紧张。

通信原理第六版PPT课件

通信原理第六版PPT课件

.
8
通常，按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号， 相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系 统。
.
9
第1章 绪论
模拟通信系统模型 模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系 统：
图1-4 模拟通信系统模型
.
10
模拟通信系统包含两种变换： 模拟消息 原始电信号：由信源、信宿（受 信者）完成。 基带信号 已调信号：由调制器、解调器完 成。
信息量的单位与上式中对数的底有关：
若a = 2，信息量的单位称为比特(bit) ，可简记为b
若a = e，信息量的单位称为奈特(nat)，
若 a = 10，信息量的单位称为哈特莱(Hartley) 。
通常广泛使用的单位为比特，这时有
Ilog2 P(1x)log2P(x)
(b)
【例】 设一个二进制离散信源，以相等的概率发送数字 “0”或“1”，则信源每个输出符号的信息量为
当消息序列较长时，用熵的概念计算更为方便。
.
28
第1章 绪论
连续消息的信息量
连续消息的信息量可以用概率密度函数来描述。可以 证明，连续消息的平均信息量为
H (x) fxlogafxdx
式中，f (x) － 连续消息出现的概率密度。
.
29
第1章 绪论
1.5 通信系统主要性能指标
通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性 有效性：指传输一定信息量时所占用的信道资源 （带宽和时间间隔） ，或者说是传输的“速度” 问题。 可靠性：指接收信息的准确程度，也就是传输的 “质量”问题。
RB
1 T
(B)
式中T － 码元的持续时间（秒）
信息传输速率Rb：定义为单位时间内传递的平均信息 量或比特数，单位为比特/秒，简记为 b/s ，或bps。
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第1章 绪论
接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电 信号。 受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如 扬声器等。

第1章 绪论

1.2.2 模拟通信系统模型和数字通信系统模型

模拟信号和数字信号

模拟信号：代表消息的信号参量取值连续，例如麦克 风输出电压：
0
(a) 话音信号
1.2.3 数字通信的特点

优点




抗干扰能力强，且噪声不积累 传输差错可控 便于处理、变换、存储 便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 易于集成，使通信设备微型化，重量轻 易于加密处理，且保密性好
缺点：

需要较大的传输带宽 对同步要求高
第1章 绪论

1.3 通信系统分类与通信方式

度量信息量的原则
能度量任何消息，并与消息的种类无关。 度量方法应该与消息的重要程度无关。 消息中所含信息量和消息内容的不确定性有关 【例】 “某客机坠毁”这条消息比“今天下雨”这 条消息包含有更多的信息。 上例表明： 消息所表达的事件越不可能发生，信息量就越大。

第1章 绪论

度量信息量的方法
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

信息源（简称信源）：把各种消息转换成原始电信
号，如麦克风。信源可分为模拟信源和数字信源。 发送设备：产生适合于在信道中传输的信号。 信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理 媒质。分为有线信道和无线信道两大类。 噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。
第1章 绪论

电信发明史
1837年：莫尔斯发明有线电报 1876年：贝尔发明有线电话 1918年：调幅无线电广播、超外差接收机问世 1936年：商业电视广播开播 ……………



后面讲述中，“通信”这一术语是指“电通信”， 包括光通信，因为光也是一种电磁波。 在电通信系统中，消息的传递是通过电信号来实 现的。

1.3.1 通信系统的分类
按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、 数据通信系统、图像通信系统 … … 按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传 输系统

调制传输系统又分为多种调制，详见书中表1-1。
按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统 按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统 按工作波段分类：长波通信、中波通信、短波通 信 … …详见书中表1-2 按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分 复用
8比特依次发送
01100100
0 1 1 0 0 1 0 0 串行/并行 转换器
接 收 方
优点：只需一条通信信道，节省线路铺设费用 缺点：速度慢，需要外加码组或字符同步措施

其他分类方式：

同步通信和异步通信 专线通信和网通信
第1章 绪论

1.4 信息及其度量

信息：是消息中包含的有效内容 如何度量离散消息中所含的信息量?
同时发送8比特
0 1 1 0 1 1 0 0
发 送 方
接 收 方
优点：节省传输时间，速度快：不需要字符同步措施 缺点：需要 n 条通信线路，成本高
第1章 绪论

串行传输 ：将数字信号码元序列以串行方式一个码元ห้องสมุดไป่ตู้ 一个码元地在一条信道上传输
发 送 方
0 1 1 0 0 1 0 0 并行/串行 转换器
信 息 源
图1-5 数字通信系统模型

信源编码与译码目的：

提高信息传输的有效性 完成模/数转换

信道编码与译码目的：增强抗干扰能力 加密与解密目的：保证所传信息的安全 数字调制与解调目的：形成适合在信道中传输的带通信号 同步目的：使收发两端的信号在时间上保持步调一致
第1章 绪论




事件的不确定程度可以用其出现的概率来描述： 消息出现的概率越小，则消息中包含的信息量就越 大。 设：P(x) － 消息发生的概率， I － 消息中所含的信息量， 则 P(x) 和 I 之间应该有如下关系：



I 是 P(x) 的函数： I ＝I [P(x)] P(x) ，I ； P(x) ，I ； P(x) = 1时，I ＝ 0； P(x) = 0时，I ＝ ； I [ P( x1 ) P( x2 )] I [ P( x1 )] I [ P( x2 )]
通信原理
第1章 绪论
第1章 绪论

1. 1 通信的基本概念


通信的目的：传递消息中所包含的信息。 消息：是物质或精神状态的一种反映，例如 语音、文字、音乐、数据、图片或活动图像 等。 信息：是消息中包含的有效内容。 实现通信的方式和手段：

非电的：如旌旗、消息树、烽火台…
电的：如电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、 因特网和计算机通信等。
(b) 抽样信号 图1-2 模拟信号
t
0
t
第1章 绪论

数字信号：代表消息的信号参量取值为有限个，例如电 报信号、计算机输入输出信号：
码元
t
(a) 二进制信号
0
t
(b) 2PSK信号 图1-3 数字信号

通常，按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号， 相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。

第1章 绪论

1.3.2 通信方式

单工、半双工和全双工通信

单工通信：消息只能单方向传输的工作方式 半双工通信：通信双方都能收发消息，但不能同时收 发的工作方式


全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方式
第1章 绪论

并行传输和串行传输

并行传输：将代表信息的数字信号码元序列以成组的方 式在两条或两条以上的并行信道上同时传输
I loga 1 loga P( x) P ( x)

满足上述3条件的关系式如下： －信息量的定义
第1章 绪论
I loga

1 loga P( x) P ( x)
第1章 绪论

模拟通信系统模型

模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统：
图1-4 模拟通信系统模型

两种变换： 模拟消息 原始电信号（基带信号） 基带信号 已调信号（带通信号）
第1章 绪论

数字通信系统模型

数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统
信 源 编 码 加 密 信 道 编 码 数 字 调 制 信道 噪声源 数 字 解 调 信 道 译 码 解 密 信 源 译 码 受 信 者