通信原理第01章绪论 ppt课件
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通信原理PPT课件
• 按照同步的功用不同，可分为
– 载波同步、位同步、群同步和网同步
• 数字复接就是依据时分复用基本原理把若干个 低速数字信号合并成一个高速的数字信号，以 扩大传输容量和提高传输效率。
2024/6/20
CP 第一章 绪论
28
2． 数字通信系统模型
• 如在某些有线信道中，若传输距离不太 远且通信容量不太大时， 数字基带信号 无需调制，可以直接传送，称之为数字 信号的基带传输，其模型中就不包括调 制与解调环节
信息源
发送设备
信息
接收设备
受信者
发送端
噪声源
接收端
2024/6/20
CP 第一章 绪论
5
1.2.1 通信系统模型-信源
• 信源是消息的产生地， 其作用是把各种消 息转换成原始电信号，称之为消息信号或 基带信号。
• 电话机、电视摄像机和电传机、计算机等 各种数字终端设备就是信源。
• 模拟信源，输出的是模拟信号； • 数字信源，输出离散的数字信号。
• 作用二: 是当信息源给出的是模拟语音信号时， 信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟 信号的数字化传输。
• 信源编码方法：PCM、ADPAM、DM等 • 信源译码是信源编码的逆过程。
2024/6/20
CP 第一章 绪论
24
2） 信道编码与译码
• 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”。
• 对这些信号可以采用相干解调或非相干解调还 原为数字基带信号。
• 对高斯噪声下的信号检测，一般用相关器接收 机或匹配滤波器实现。
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– 载波同步、位同步、群同步和网同步
• 数字复接就是依据时分复用基本原理把若干个 低速数字信号合并成一个高速的数字信号，以 扩大传输容量和提高传输效率。
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CP 第一章 绪论
28
2． 数字通信系统模型
• 如在某些有线信道中，若传输距离不太 远且通信容量不太大时， 数字基带信号 无需调制，可以直接传送，称之为数字 信号的基带传输，其模型中就不包括调 制与解调环节
信息源
发送设备
信息
接收设备
受信者
发送端
噪声源
接收端
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CP 第一章 绪论
5
1.2.1 通信系统模型-信源
• 信源是消息的产生地， 其作用是把各种消 息转换成原始电信号，称之为消息信号或 基带信号。
• 电话机、电视摄像机和电传机、计算机等 各种数字终端设备就是信源。
• 模拟信源，输出的是模拟信号； • 数字信源，输出离散的数字信号。
• 作用二: 是当信息源给出的是模拟语音信号时， 信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟 信号的数字化传输。
• 信源编码方法：PCM、ADPAM、DM等 • 信源译码是信源编码的逆过程。
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CP 第一章 绪论
24
2） 信道编码与译码
• 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”。
• 对这些信号可以采用相干解调或非相干解调还 原为数字基带信号。
• 对高斯噪声下的信号检测，一般用相关器接收 机或匹配滤波器实现。
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通信原理第1章绪论17848 ppt课件
制
差分脉码调制DPCM
中间调制方式、 遥测 中间调制方式 遥测、 光纤传输 市话、 卫星、 空间通信 军用、 民用电话 电视电话、 图像编码
其他语言编码方式
中低速数字电话
ADPCM、 APC、 LPC
1.2.1通信系统的分类
3． 按信号特征分类 按照信道中所传输的是模拟信号还是数字信号，相应地把通信系统
▪当信息源给出的是模拟语音信号时，信源编码器将 其转换成数字信号，以实现模拟信号的数字化传输。 ▪第6章中将讨论模拟信号数字化传输的两种方式：脉冲编 码调制(PCM)和增量调制(ΔM)。
▪信源译码是信源编码的逆过程。
1.1.2模拟通信系统模型和数字通信系统模型
2． 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， 如图 1 - 5 所示。数字通信涉及的技术问题很多，其中 主要有信源编码/译码、信道编码/译码、数字调制/解 调、数字复接、 同步以及加密等。
信信 信 源源 息 编编 源 码码
器器
信数
数信
道字信字道
编调
解译
码制道调码
器器
器器
噪声源
图 1 – 5 数字通信系统模型
信信 源源 受 译译 信 码码 者 器器
数字通信系统模型之信源编码与译码
▪ 信源编码的作用 ▪设法减少码元数目和降低码元速率，即通常所说的
数据压缩。码元速率将直接影响传输所占的带宽， 而传输带宽又直接反映了通信的有效性。
• 数字复接就是依据时分复用基本原理把若干个低速数字信 号合并成一个高速的数字信号，以扩大传输容量和提高传 输效率。
数字通信系统模型
需要说明的是， 图 1 - 5 是数字通信系统的一 般化模型， 实际的数字通信系统不一定包括图 1 - 1中的所有环节。 如在某些有线信道中，若 传输距离不太远且通信容量不太大时， 数字基 带信号无需调制，可以直接传送，称之为数字 信号的基带传输，其模型中就不包括调制与解 调环节，详见第5章。
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
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）
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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
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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
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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。
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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
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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
通信原理课件第一章.pptx
第1章 绪 论
第三代移动通信系统是向未来个人通信发展的一个重要阶 段，具有里程碑和划时代的意义，让我们关注其发展态势， 迎接它的到来。
目前，我国电话网的规模和技术层次均有质的变化，已初 步建成了以光缆为主，微波、卫星综合利用，固定电话、移动 通信、多媒体通信多网并存，覆盖全国城乡，通达世界各地， 大容量、 高速度、 安全可靠的电信网。
通常，有线通信亦可进一步再分类，如明线通信、电缆通 信、光缆通信等。无线通信形式较多，常见的有微波通信、 短波通信、 移动通信、 卫星通信、 散射通信等。
第1章 绪 论
2. 按信道中传输的信号分类
凡信号的某一参量(如连续波的振幅、频率、 相位， 脉冲 波的振幅、宽度、位置等)可以取无限多个数值， 且直接与消 息相对应的，称为模拟信号。 模拟信号有时也称连续信号， 这个连续是指信号的某一参量可以连续变化(即可以取无限多个 值)， 而不一定在时间上也连续这里指的某一参量是指我们关 心的并作为研究对象的那一参量，绝不是仅指时间参量。当然， 对于参量连续变化、时间上也连续变化的信号，毫无疑问是模 拟信号，如强弱连续变化的语言信号、亮度连续变化的电视图 像信号等都是模拟信号。
用途
音频、电话、数据终端、长距离导航、 时标
导航、信标、电力线通信
调幅广播、移动陆地通信、业余无线电
移动无线电话、短波广播、定点军用通 信、业余无线电 电视、调频广
播、空中管制、车辆通信、导航、集群 通信、无线寻呼
300MHz~3GHz
100 10cm
特高频
波导
电视、空间遥测、雷达导航、点对点通
UHF 分米波无线电
第1章 绪 论
1.2 通 信 的 概 念
1.2.1 通信的定义
通信原理课件第1章 绪论
2021/1/17
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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
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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ppt 第1章
1.2.2 模拟通信系统模型
连续消息→原始电信 号 电信号→连续消息
基带信号→已调信号
已调信号→基带信号
两对重要变换： “连续消息↔原始电信号”，相应器件是信源和信宿。 “基带信号↔已调信号”，相应器件是调制器和解调器。
1.2.3 数字通信系统模型
信源编码（source coding）：一是进行模/数（A/D）转换；二是去除 冗余信息，提高传输的有效性。解码（译码）是编码的逆过程。 信道编码：进行差错控制，提高传输的可靠性。（详见第8章） 数字调制与模拟调制的本质及原理相似，都是把基带信号加载到高频 载波上。解调是调制的逆过程。（详见第7章） 综上所述，在完成通信的过程中，将涉及以下主要通信技术： “编码、解码、调制、解调” 本书的重点就是介绍这些技术的原理、性能和应用。
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
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
消息与电信号之间的转换，通常由传感器来实现。例如：
话筒（声音传感器）把声音转变成音频信号； 摄像机把图像转变成视频信号； 热敏电阻（温度传感器）把温度转变成电信号。
通信原理第一章.pptx
所以M 是波形数，p (xi ) =P 是每一波形出现的概率
2、非等概率
设消息由 n 个相互独立的符号组成，称为符号集
xi 对应 p( xi )
x1
x2 xn
p(
x1
)
p( x2 )
p( xn )
且每个符号包含的信息量均不相等 所以用统计平均的方法来描述一个符号所含的信息量
定义信息源的熵 H(X )
解：方法一
0出现 23次：I0
23 log2
1 38
33
bit
2出现
13次：I 2
13
log 2
1 14
26
bit
1出现
14次：I1
14
log 2
1 14
28
bit
3出现
7次：I 3
7
log 2
1 18
21
bit
总 I ' I0 I1 I2 I3 108 bit
5、网的结构：环型，星型，总线型，复合型，网型
6、网的组成: 以电话网为例
框图
问题
1、什么形式的电信号适合系统传输？ 2、何种性能的系统能完成信号的传输？
1.2 通信系统的组成
1.2.1 通信系统模型（总模型）
描述点对点的通信 框图
1.2.2 模拟通信与数字通信系统模型
1、模拟系统 框图 2、数字系统)
log 2
1 12
1
bit
定义：传送两个等概的二进制波形之一的信息量为 1 bit
2） 对M进制，等概率出现的离散消息
0，1，2 ,┅ , M-1 消息 p( x1 )=p (x2 )=┅ =1/M
1 I log2 1 M log2 M 从波形上看，M进制有M种波性，每一种波形等概率出现
通信系统原理第一章PPT课件
通信系统原理 第一章
第一章 序论
• 通信发展历史:远古----非电通信
数字通信：旗语，烽火台（光通信？）等等
• 近代：电通信 1844 Morse;1876: Bell; 1894:Lodge(wireless);
1900:Marconi;1937:Reeves(PCM);1948:Shannon;1958:IC;60:Elect.Tel.S witching System;1965:Satellite;1972: Cellular Telephone(Motorola);1976:PC;80:Optical fiber;90:DWDM +SDH+Wireless;
• 信息速率Rb（比特率，bit rate）：信源每秒钟发出的平 均比特数。单位：bps or bit/sec
• 码元速率和比特速率的关系：1个码元可以含多比特或小 于1个比特的信息，因此一般情况下码元速率与比特速率 在数值上是不等的。
• 例：四进制等概分布情况下，一个码元含二比特的信息 量。在数值上我们有Rb =2RB. 二进制时，在等概情况下，Rb =RB。也就是说只有在二进 制等概分布时才有码元速率和比特速率在数值上相同。
4. 通信系统的主要性能指标
• 性能指标
质量指标：是整个通信系统的综合评估
• 通信系统：有效性，可靠性，适应性，标准性，经济性， 可维护性和友好性
• 但从根本来说，通信系统的目的是将信息从信源传递到信 宿，因此可靠性（质量）和有效性（传输效率）是首先要 考虑的。
• 模拟通信系统的评估：可靠性：发与收信号的差异程度---均方误差（噪声的影响，系统的不完善因素）
有效性：消息中所含的信息量，单位时间可传递的信息量 多少。
• 数字通信系统：信息传输速率和发生差错的概率（误码概 率）
第一章 序论
• 通信发展历史:远古----非电通信
数字通信：旗语，烽火台（光通信？）等等
• 近代：电通信 1844 Morse;1876: Bell; 1894:Lodge(wireless);
1900:Marconi;1937:Reeves(PCM);1948:Shannon;1958:IC;60:Elect.Tel.S witching System;1965:Satellite;1972: Cellular Telephone(Motorola);1976:PC;80:Optical fiber;90:DWDM +SDH+Wireless;
• 信息速率Rb（比特率，bit rate）：信源每秒钟发出的平 均比特数。单位：bps or bit/sec
• 码元速率和比特速率的关系：1个码元可以含多比特或小 于1个比特的信息，因此一般情况下码元速率与比特速率 在数值上是不等的。
• 例：四进制等概分布情况下，一个码元含二比特的信息 量。在数值上我们有Rb =2RB. 二进制时，在等概情况下，Rb =RB。也就是说只有在二进 制等概分布时才有码元速率和比特速率在数值上相同。
4. 通信系统的主要性能指标
• 性能指标
质量指标：是整个通信系统的综合评估
• 通信系统：有效性，可靠性，适应性，标准性，经济性， 可维护性和友好性
• 但从根本来说，通信系统的目的是将信息从信源传递到信 宿，因此可靠性（质量）和有效性（传输效率）是首先要 考虑的。
• 模拟通信系统的评估：可靠性：发与收信号的差异程度---均方误差（噪声的影响，系统的不完善因素）
有效性：消息中所含的信息量，单位时间可传递的信息量 多少。
• 数字通信系统：信息传输速率和发生差错的概率（误码概 率）
《通信原理》课件第1章
2． 串行传输采用的是单一信道，数字码元按顺序逐个传送， 远程通信均采用这种方式。串行传输如图1.3.7(a)所示。在这 种通信方式中， 收、发双方必须保持位同步和字同步，否则 就不能在接收端正确恢复原始信息。这种传输方式是实际通 信系统中比较常用的一种方式，其造价低但传输速度慢。 长
由于消息存在着许多不同的类型以及不同的传输方法， 因此产生了种类繁多的通信系统。
为了分析消息传输的实质，可以把各类通信系统共性及 基本组成概括为一个一般模型。不管何种通信系统，信息总 是由发送端通过信道传递到接收端的。因此，通信系统的一 般模型如图1.2.3
图1.2.3 通信系统的一般模型
信源的作用是产生(形成)消息。消息可以是多种多样的， 可以是语音、图像、数据、文字、符号等等。信源可以是有 次序的符号序列，也可以是连续变换的时间函数，前者我们 称为数字信号，后者称为模拟信号。传输模拟信号的通信系 统，称为模拟通信系统，相应地，传输数字信号的通信系统，
4． 根据信号传输媒介的不同可将通信系统分成两大类。信 通信系统、光纤通信系统、有线电视系统等； 信号通过自由空间传输的通信系统称为无线通信系统， GSM通信系统、微波接力通信系统、卫星通信系统、无
5． 根据传输多路信号的信道复用方式可将通信系统分为频 分复用(FDM)、时分复用(TDM)、码分复用(CDM)和波分复 用(WDM) 通信系统。传统的模拟通信系统中大都采用频分 复用方式，数字通信系统中采用时分复用方式，空间扩频、 移动通信和卫星通信中采用码分复用方式，而光纤通信系统
如图1.3.1(b)所示，它是对图1.3.1(a)的模拟信号每隔时间 T抽样一次所得到的信号。虽然其波形在时间上是不连续的， 但其幅度取值是连续的，所以仍是模拟信号，称之为脉冲幅 度调制(PAM，简称脉幅调制)信号。数字信号指幅度的取值 是离散的，幅值表示被限制在有限个数值之内，如图1.3.1(c) 所示。二进制码就是一种数字信号。二进制码受噪声的影响
通信电路原理ppt课件
CAD1-01：用非线性VCVC实现一个幅度调制电路，如题图 CAD1_01所示。输入信号为两个不同频率的信号和， 输出实现两信号相乘，即 EMOD v1 * v2 。
设 v1是50kHz的正弦信号， v2 是1kHz的调制信号。 要求得到 标准调幅波SAM（调幅度 mA =0.3和1.0）
抑制载波调幅波SCAM 幅度键控调幅波ASK 并分析上述三种调幅波的特点。
提高通信系统的抗干扰能力。 选用高质量的调制和解调电路。
可做到：任何人在任何时候和任何地点都可以实 现通信。
7
1.1.3 通信系统的信道
一、衰减特性 信道的衰减特性是指信号经信道传输时，信号
能量被衰减的程度。 二、工作频率范围
不同的信道具有不同的工作频率范围。 三、频率特性
信道的频率特性是指在信道的工作频率范围内， 当不同频率的信号通过时，由信道引起的幅度衰减 和附加相移是不同的。 四、时变与时不变特性
自动增益控制原理（AGC）：接收弱信号和强信号的 时候，接收机能得到相差不多的信号。
由于是采用无线调制传输，所以在发射机端有调制
过程，在接收机端有解调制过程。
15
1.2 信号传输的基本问题
1.2.1 信号通过线性系统
在通信设备中，属于线性系统的电路有线性放 大器、滤波器、均衡器、相加（减）器、微分 （积分）电路以及工作于线性状态下的反馈控制 电路等。
10
载波信号传输
当所使用信道的频率特性不适于基带信号传输时， 可以利用调制技术将基带信号的频谱搬移到信道的 工作频率范围内。例如，为了实现中波广播可以利用 调幅技术将声音基带信号搬移到中波波段的某一频率 附近。这种传送基带信号的方法称为载波信号传输。
举例：三种调幅信号。
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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：使收发两通端信的原理信第0号1章在绪论时间上保持步调一致
第1章 绪论
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
在电通信系统中，消息的传递是通过电信号来实 现的。
通信原理第01章绪论
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
串行/并行 转换器
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ同步措施
其他分类方式：
同步通信和异步通信
（异步：发送帧首尾有标志；同步：发送端和接收端时间同步）
专线通信和网通信
通信原理第01章绪论
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?
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。
通信原理第01章绪论
第1章 绪论
通信原理
第1章 绪论
通信原理第01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、
度量信息量的方法
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 ( x 1 ) P ( x 2 ) ] I [ P ( x 1 ) I [ ] P ( x 2 ) ]
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
t
(a) 话音信号
0
t
(b) 抽样信号
图1-2 模拟信号
通信原理第01章绪论
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
0
t
(a) 二进制信号
(b) 2PSK信号
接
送0
收
方
1 1
方
0
0
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
通信原理第01章绪论
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接 一个码元地在一条信道上传输
0
发
1 1
送0 0
方1
0
0
8比特依次发送
01100100
0
1 1
接
0收
0
1方
0
0
并行/串行 转换器
缺点：
需要较大的传输带宽 对同步要求高
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第1章 绪论
1.3 通信系统分类与通信方式
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。
媒质。分为有线信道和无线信道两大类。 噪声源：集中表示通信分原理布第0于1章通绪论信系统中各处的噪声。
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。
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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
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。
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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）
因特网和计算机通信等。
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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。
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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 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
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
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 （对讲机）
全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方式 （电话）
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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
同时发送8比特
0
发
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……
按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分
复用
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1.3.2 通信方式
单工、半双工和全双工通信（广播、电视）
单工通信：消息只能单方向传输的工作方式
第1章 绪论
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
在电通信系统中，消息的传递是通过电信号来实 现的。
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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
串行/并行 转换器
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ同步措施
其他分类方式：
同步通信和异步通信
（异步：发送帧首尾有标志；同步：发送端和接收端时间同步）
专线通信和网通信
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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?
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。
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第1章 绪论
通信原理
第1章 绪论
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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、
度量信息量的方法
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 ( x 1 ) P ( x 2 ) ] I [ P ( x 1 ) I [ ] P ( x 2 ) ]
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
t
(a) 话音信号
0
t
(b) 抽样信号
图1-2 模拟信号
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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
0
t
(a) 二进制信号
(b) 2PSK信号
接
送0
收
方
1 1
方
0
0
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
通信原理第01章绪论
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接 一个码元地在一条信道上传输
0
发
1 1
送0 0
方1
0
0
8比特依次发送
01100100
0
1 1
接
0收
0
1方
0
0
并行/串行 转换器
缺点：
需要较大的传输带宽 对同步要求高
通信原理第01章绪论
第1章 绪论
1.3 通信系统分类与通信方式
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。
媒质。分为有线信道和无线信道两大类。 噪声源：集中表示通信分原理布第0于1章通绪论信系统中各处的噪声。
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。
通信原理第01章绪论
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
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。
通信原理第01章绪论
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）
因特网和计算机通信等。
通信原理第01章绪论
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。
通信原理第01章绪论
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 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
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
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 （对讲机）
全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方式 （电话）
通信原理第01章绪论
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
同时发送8比特
0
发
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……
按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分
复用
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第1章 绪论
1.3.2 通信方式
单工、半双工和全双工通信（广播、电视）
单工通信：消息只能单方向传输的工作方式