通信原理第1章

1、緒論緒論1成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理緒論緒論2成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃緒論緒論3成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃緒論緒論4成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃 通信通信-將含有信息的消息有效而可靠將含有信息的消息有效而可靠地由一地傳輸?shù)搅硪坏氐赜梢坏貍鬏數(shù)搅硪坏兀ㄆ渌胤剑ㄆ渌胤剑┑倪^程。的過程。 目的：傳輸含有信息的消息目的：傳輸含有信息的消息 信息：人們待知的消息。信息：人們待知的消息。 消息：用以表達(dá)信息的某種物理形式。消息：用以表達(dá)信息的

2、某種物理形式。 信號：寄載消息的某種物理形式。信號：寄載消息的某種物理形式。 對通信的要求：對通信的要求： 可靠可靠-盡可能準(zhǔn)確無誤！盡可能準(zhǔn)確無誤！ 有效有效-盡可能多而快！盡可能多而快！ 傳輸信息傳輸信息 以語言以語言. .圖像圖像. .數(shù)據(jù)為媒體數(shù)據(jù)為媒體, ,通過電通過電( (光光) )信信 號將信息由一方傳輸?shù)搅硪环?。號將信息由一方傳輸?shù)搅硪环健＞w論緒論5成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃 定義定義1-1-實現(xiàn)這一變換過程的所有設(shè)備和實現(xiàn)這一變換過程的所有設(shè)備和 機構(gòu)的總體稱通信系統(tǒng)。機構(gòu)的總體稱通信系統(tǒng)。 定義定義2-2-完成信息的傳輸和處理的一些基完成信

3、息的傳輸和處理的一些基 本單元的集合稱通信系統(tǒng)。本單元的集合稱通信系統(tǒng)。信息源信息源受信者受信者發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備信道信道接收設(shè)備接收設(shè)備噪聲源噪聲源（單元設(shè)備、電路）（單元設(shè)備、電路）緒論緒論6成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃按信號特征分按信號特征分-模擬、數(shù)字通信模擬、數(shù)字通信按調(diào)制與否分按調(diào)制與否分-基帶、頻帶傳輸系統(tǒng)基帶、頻帶傳輸系統(tǒng)按傳輸媒質(zhì)分按傳輸媒質(zhì)分-無線、有線通信無線、有線通信按信號復(fù)用方式分按信號復(fù)用方式分-FDM-FDM、TDMTDM、CDMCDM按消息物理特征分按消息物理特征分-電報、電話、圖象、電報、電話、圖象、數(shù)據(jù)等通信數(shù)據(jù)等通信緒論緒論7

4、成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃 按通信范圍分：按通信范圍分：點對點、一點對多點、網(wǎng)絡(luò)通信等。點對點、一點對多點、網(wǎng)絡(luò)通信等。通信方式有：通信方式有：l按消息傳遞的方向和時間分按消息傳遞的方向和時間分 -雙工、半雙工、單工通信雙工、半雙工、單工通信l按數(shù)字信號碼元排列方法分按數(shù)字信號碼元排列方法分 -串行、并行傳輸串行、并行傳輸通通信信方方式式見教材見教材P6！緒論緒論8成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃通信的分類通信的分類（歸納；了解即可）數(shù)字通信模擬通信有線通信無線通信1） 按信號分2） 按傳輸媒質(zhì)分3)按工作頻率分長波通信中波通信短波

5、通信微波通信光波通信緒論緒論9成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃已派生出來電報電話：可視電話數(shù)傳TV雷達(dá)專用通信公用通信固定通信移動通信4)按通信業(yè)務(wù)分按通信業(yè)務(wù)分 5)按用途分按用途分6 6）按通信者是）按通信者是否運動分否運動分7 7）按一些特定）按一些特定 實現(xiàn)技術(shù)分實現(xiàn)技術(shù)分碼分多址通信頻分多址通信時分多址通信擴頻通信緒論緒論10成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃緒論緒論11成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃v定義定義( (模擬通信模擬通信?)?)v信道傳輸模擬信號。信道傳輸模擬信號。v模擬信號？模擬信號？v

6、模型：模型： 模擬通信含兩重要變換：模擬通信含兩重要變換： 點對點單路模擬通信系統(tǒng)模型（見教材）點對點單路模擬通信系統(tǒng)模型（見教材）v 基本問題基本問題？模擬通信緒論緒論12成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃數(shù)字通信系統(tǒng)定義定義( (數(shù)字通信數(shù)字通信?)?)信道傳輸數(shù)字信號信道傳輸數(shù)字信號數(shù)字信號數(shù)字信號模型？模型？ 基本問題基本問題？緒論緒論13成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)框圖數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)框圖（P4圖圖1-3）信息源信息源加密器加密器編碼器編碼器調(diào)制器調(diào)制器信道信道解調(diào)器解調(diào)器譯碼器譯碼器解密器解密器受信者受信者噪

7、聲源噪聲源數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)框圖數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)框圖信息源信息源形成器形成器基帶信號基帶信號信道信道濾波器濾波器接接 收收受信者受信者噪聲源噪聲源緒論緒論14成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃v優(yōu)點優(yōu)點q抗干擾能力強抗干擾能力強（中繼、再生）（中繼、再生） ？q差錯可控制差錯可控制（采用糾錯編碼（采用糾錯編碼） ？q數(shù)字信號易存儲及加工處理數(shù)字信號易存儲及加工處理（用計算機等智能設(shè)備進行）（用計算機等智能設(shè)備進行） ？q易加密易加密（保密通信）（保密通信） ？q可綜合傳遞各種消息可綜合傳遞各種消息（綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)）（綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)） ？v缺點和問題缺點和問題q設(shè)備復(fù)雜設(shè)

8、備復(fù)雜（差錯控制要編（差錯控制要編/ /解碼器，加密要加解碼器，加密要加/ /解密器）解密器）q調(diào)制解調(diào)與模擬的側(cè)重點不一樣調(diào)制解調(diào)與模擬的側(cè)重點不一樣q信號帶寬不同信號帶寬不同( (數(shù)字信號頻帶更寬數(shù)字信號頻帶更寬) )-與模擬通信相比，數(shù)字通信有何優(yōu)缺點？與模擬通信相比，數(shù)字通信有何優(yōu)缺點？緒論緒論15成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃緒論緒論16成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃適 應(yīng) 性被被 傳傳 信信 號號的的 有有 效效 頻頻 帶帶是是 否否充充 分分 利利 用用信信 道道 資資 源源模模 擬擬 通通 信信 的的 有有 效效 性性

9、( ( 數(shù)數(shù) 碼碼 率率 ) )碼碼 元元傳傳 輸輸 速速 率率( ( 傳傳 信信 率率 ) )信信 息息傳傳 輸輸 速速 率率數(shù)數(shù) 字字 通通 信信 的的 有有 效效 性性有有 效效 性性經(jīng) 濟 性解解 調(diào)調(diào) 器器輸輸 出出信信 噪噪 比比調(diào)調(diào) 制制 制制 度度增增 益益 G G模模 擬擬 通通 信信 的的 可可 靠靠 性性誤誤 碼碼 率率P P e e誤誤 信信 率率數(shù)數(shù) 字字 通通 信信 的的 可可 靠靠 性性可可 靠靠 性性標(biāo) 準(zhǔn) 性通通 信信 的的 主主 要要 性性 能能 指指 標(biāo)標(biāo)緒論緒論17成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃緒論緒論18成都信息工程學(xué)院通

10、信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃信息及其度量 通信的任務(wù)通信的任務(wù)-傳遞信息傳遞信息 衡量標(biāo)準(zhǔn)：衡量標(biāo)準(zhǔn)： 有效性：給定信道內(nèi)傳輸信息內(nèi)容的多少有效性：給定信道內(nèi)傳輸信息內(nèi)容的多少 信信 息息: 消息中有意義的內(nèi)容消息中有意義的內(nèi)容 信息量信息量: 度量信息內(nèi)容多少的量綱度量信息內(nèi)容多少的量綱信息含義信息含義舉例：舉例： “ “今年冬天比去年冷今年冬天比去年冷” “ “今年冬天和去年夏天一樣熱今年冬天和去年夏天一樣熱” 后句話的信息量前句話的后句話的信息量前句話的 可能性越小，信息量越大！可能性越小，信息量越大！ 用概率描述用概率描述（概率（概率信息量信息量，P=0P=0時信息量為時

11、信息量為 ）.緒論緒論19成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃模擬通信有效性 以每秒內(nèi)傳送信息量的大小衡量。以每秒內(nèi)傳送信息量的大小衡量。 以被傳信號的有效頻帶衡量。以被傳信號的有效頻帶衡量。 以特定信道能容納的信號路數(shù)衡量。以特定信道能容納的信號路數(shù)衡量。緒論緒論20成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃v 碼元傳輸速率碼元傳輸速率（數(shù)碼率，傳碼率）（數(shù)碼率，傳碼率）R RB B ： -單位時間內(nèi)傳送的碼元個數(shù)。單位：波特單位時間內(nèi)傳送的碼元個數(shù)。單位：波特（BautBaut）v 信息傳輸速率信息傳輸速率（傳信率）（傳信率） R Rb b ： -

12、單位時間內(nèi)傳送的信息量。單位：單位時間內(nèi)傳送的信息量。單位：b/sb/s（bpsbps：比特比特/ /秒，二進制）秒，二進制） v 多進制信號多進制信號傳輸速率傳輸速率 多進制每碼元信息量多進制每碼元信息量1bit1bit設(shè)數(shù)碼率設(shè)數(shù)碼率R RB B、信息速率、信息速率R Rb b，碼元有，碼元有N N種可能的符號種可能的符號則：則：)(log)/(log22，波特率baudMRRsbMRRbBBb)(log)/(log22，波特率baudMRRsbMRRbBBb例如：例如：4 4進制，每碼元進制，每碼元2bit2bit信息信息 1200baud1200baud時，時， 信息速率信息速率=2400b/s =2400b/s 緒論緒論21成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃緒論緒論22成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃成都信息工程學(xué)院通信系：王春圃模擬通信可靠性模擬通信可靠性 均方誤差：均方誤差： 輸出信噪比輸出信噪比（接收端解調(diào)器輸出信噪比）接收端解調(diào)器輸出信噪比） 22)()()(tmtkmtRT均方誤差值均方誤差值，系統(tǒng)性能越好！，系統(tǒng)性能越好！r0 = 解調(diào)器輸出有用信號功率解調(diào)器輸出有用信號功率解調(diào)器輸出噪聲平均功率解調(diào)器輸出噪聲平均功率r r0 0，系統(tǒng)性能越好！，系統(tǒng)性能越好！緒論緒論23成都信