通信原理_第一章概述

1、通信原理哈爾濱工程大學信息與通信工程學院哈爾濱工程大學信息與通信工程學院通信工程系通信工程系 郭黎利郭黎利 Communication Theory 學時數(shù)：學時數(shù)： 48學時，其中學時，其中40學時理論課、學時理論課、8學時實驗課學時實驗課 課程性質：必修課（考試）課程性質：必修課（考試） 相關課程：高頻電路、信號與系統(tǒng)、電磁場與電磁波相關課程：高頻電路、信號與系統(tǒng)、電磁場與電磁波 隨機信號分析、信息論隨機信號分析、信息論 移動通信、衛(wèi)星通信、高頻通信、光纖通信等移動通信、衛(wèi)星通信、高頻通信、光纖通信等 教材：教材： 通信原理通信原理 哈爾濱工程大學出版社哈爾濱工程大學出版社與本課有關的幾個

2、問題與本課有關的幾個問題 參考書：參考書： 樊昌信等編著樊昌信等編著通信原理通信原理國防工業(yè)出版社國防工業(yè)出版社 南利平編著南利平編著通信原理簡明教程通信原理簡明教程清華大學出版社清華大學出版社 羅新民等譯羅新民等譯數(shù)字與模擬通信系統(tǒng)數(shù)字與模擬通信系統(tǒng)電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社 其他教材、教學指導書及習題解答其他教材、教學指導書及習題解答 基本要求：基本要求：與本課有關的幾個問題與本課有關的幾個問題 課程目的和任務：課程目的和任務： 本課程通過講述通信基本模型、通信信道、模擬通信本課程通過講述通信基本模型、通信信道、模擬通信系統(tǒng)、數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)、數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)、同步等內系統(tǒng)、數(shù)字基帶傳輸

3、系統(tǒng)、數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)、同步等內容，使學生了解各種通信系統(tǒng)的基本組成，掌握通信系統(tǒng)容，使學生了解各種通信系統(tǒng)的基本組成，掌握通信系統(tǒng)的基礎理論和工作原理。希望學生通過學習，具有進行現(xiàn)的基礎理論和工作原理。希望學生通過學習，具有進行現(xiàn)代通信技術研究、開發(fā)和通信工程設計與調測能力。本課代通信技術研究、開發(fā)和通信工程設計與調測能力。本課程以講授數(shù)字通信為主，并通過實踐環(huán)節(jié)提高學生的實際程以講授數(shù)字通信為主，并通過實踐環(huán)節(jié)提高學生的實際操作能力。操作能力。 與本課有關的幾個問題與本課有關的幾個問題第一章第一章 緒論緒論 引言引言 通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的組成 通信系統(tǒng)的分類與通信方式通信系統(tǒng)的分類與通

4、信方式 信息及其度量信息及其度量 通信系統(tǒng)的主要性能指標通信系統(tǒng)的主要性能指標 小結小結我們所知道的通信我們所知道的通信古代：烽火狼煙、擊鼓鳴金、搖旗吶喊、飛鴿傳信古代：烽火狼煙、擊鼓鳴金、搖旗吶喊、飛鴿傳信 這些通信方法和手段只能極其有限地解決一定距離的通信問題。這些通信方法和手段只能極其有限地解決一定距離的通信問題。 我們的先人常以無法實時互通的浪漫詩句和思念之情來代替通信。我們的先人常以無法實時互通的浪漫詩句和思念之情來代替通信。 現(xiàn)代：電話、電視、廣播、郵政、因特網、其他方式現(xiàn)代：電話、電視、廣播、郵政、因特網、其他方式 目前的這些現(xiàn)代的通信方法和手段已為我們大家所熟目前的這些現(xiàn)代的通

5、信方法和手段已為我們大家所熟知，并成為我們社會生活中一個不可或缺的組成部分。隨知，并成為我們社會生活中一個不可或缺的組成部分。隨著科學技術與社會的發(fā)展，對通信的要求也越來越高。著科學技術與社會的發(fā)展，對通信的要求也越來越高。近代深空通信的一個成功范例近代深空通信的一個成功范例 美國宇航局美國宇航局20052005年年1 1月月1212日發(fā)射了用來探測彗星的日發(fā)射了用來探測彗星的“深度撞擊深度撞擊”號探測器，它的目標是號探測器，它的目標是“坦普爾一號坦普爾一號”彗星的彗核。彗星的彗核。 “深度撞擊深度撞擊”發(fā)射了一發(fā)發(fā)射了一發(fā)“炮彈炮彈”于于7 7月月4 4日與彗星日與彗星TEMPEL1TEMP

6、EL1在距地球在距地球1.321.32億公里億公里處相撞，并將觀測到的寶貴圖像和數(shù)據傳回地球（延時大約處相撞，并將觀測到的寶貴圖像和數(shù)據傳回地球（延時大約7474分分鐘）。鐘）。海上艦船通信海上艦船通信 海上艦船通信海上艦船通信 對空通信、衛(wèi)星通信對空通信、衛(wèi)星通信編隊通信、對岸通信編隊通信、對岸通信對潛通信（水聲）對潛通信（水聲）通信偵察、通信對抗通信偵察、通信對抗內部通信（語音、數(shù)據、內部通信（語音、數(shù)據、圖像）圖像）甲板話音通信甲板話音通信 通信的目的：傳遞消息通信的目的：傳遞消息 通信的表達形式：語言、文字、圖象、數(shù)據等通信的表達形式：語言、文字、圖象、數(shù)據等 實現(xiàn)通信的方式：聲、光、

7、電、磁等實現(xiàn)通信的方式：聲、光、電、磁等1.1 1.1 引言引言語音聲光文字圖形消息電數(shù)據磁狀態(tài)其他媒質（如氣味、觸覺等）通信的定義：通信的定義：通信就是消息的傳遞通信就是消息的傳遞。（當今通信概念中也包含了通信。（當今通信概念中也包含了通信 信號的形成、變換、檢測、處理、識別等）信號的形成、變換、檢測、處理、識別等）通信的發(fā)展簡史通信的發(fā)展簡史 按照人類交流方式與技術的不同，可以把通信歷史按照人類交流方式與技術的不同，可以把通信歷史劃分以下幾個階段：劃分以下幾個階段： 第一階段第一階段 語言語言 第二階段第二階段 文字、郵政文字、郵政 第三階段第三階段 印刷術、出版物印刷術、出版物 第四階段

8、第四階段 電報、電話、廣播電報、電話、廣播 第五階段第五階段 通信與計算機的結合、網絡通信與計算機的結合、網絡最早的電通信設想最早的電通信設想 17531753年年2 2月月1717日日，蘇格蘭人蘇格蘭人雜志上發(fā)表了一封署名雜志上發(fā)表了一封署名C.MC.M的書信。的書信。在這封信中，作者提出了用電流進行通信的大膽設想。他建議：在這封信中，作者提出了用電流進行通信的大膽設想。他建議：把一組金屬線從一個地點延伸到另一個地點，每根金屬線與一個把一組金屬線從一個地點延伸到另一個地點，每根金屬線與一個字母相對應。在一端發(fā)報時，便根據報文內容將一條條金屬線與字母相對應。在一端發(fā)報時，便根據報文內容將一條條

9、金屬線與靜電機相連接，使它們依次通過電流。電流通過金屬線上的小球靜電機相連接，使它們依次通過電流。電流通過金屬線上的小球便將掛在它下面的寫有不同字母或數(shù)字的小紙片吸了起來，從而便將掛在它下面的寫有不同字母或數(shù)字的小紙片吸了起來，從而起到遠距離傳遞信息的作用。起到遠距離傳遞信息的作用。 最早的有線電報最早的有線電報18441844年年5 5月月2424日日，莫爾斯從華盛頓到巴，莫爾斯從華盛頓到巴爾的摩拍發(fā)人類歷史上的第一份電爾的摩拍發(fā)人類歷史上的第一份電報。在座無虛席的國會大廈里報。在座無虛席的國會大廈里, ,莫莫爾斯用激動得有些顫抖的雙手爾斯用激動得有些顫抖的雙手, ,操操縱著他傾十余年心血研

10、制成功的電縱著他傾十余年心血研制成功的電報機報機, , 發(fā)出了發(fā)出了: :“上帝創(chuàng)造了何等奇上帝創(chuàng)造了何等奇跡跡! !”一語。一語。 莫爾斯發(fā)出第一封莫爾斯發(fā)出第一封電報設備的復制品電報設備的復制品 最早的有線電話最早的有線電話 18751875年年6 6月月2 2日日，美國人亞力山大，美國人亞力山大. .格雷厄姆格雷厄姆. .貝貝爾爾(Bell,Alekander Graham)(Bell,Alekander Graham)發(fā)明了電話。發(fā)明了電話。至今美國波士頓法院路至今美國波士頓法院路109109號的門口，仍號的門口，仍釘著塊鐫有：釘著塊鐫有：18751875年年6 6月月2 2日電話誕生

11、在這日電話誕生在這里的銅牌。里的銅牌。18761876年年2 2月月1414日日，貝爾申請了那個著名的他和，貝爾申請了那個著名的他和沃森一直研究著的裝置沃森一直研究著的裝置電話的專利。電話的專利。同一天另一個發(fā)明家格雷（同一天另一個發(fā)明家格雷（1835-19011835-1901）也向美國專利局遞交了相似設備的專利申也向美國專利局遞交了相似設備的專利申請書，只因比貝爾晚了幾個小時而痛失電請書，只因比貝爾晚了幾個小時而痛失電話發(fā)明權。話發(fā)明權。 貝爾獲得電話貝爾獲得電話的專利證書的專利證書 電磁波的發(fā)現(xiàn)電磁波的發(fā)現(xiàn) 18871887年年3 3月月2121日日，德國物理學家赫茲（，德國物理學家赫茲

12、（HertzHertz）在實驗中發(fā)）在實驗中發(fā)現(xiàn)，電火花的能量能夠越過空間傳到遠處。這是人類歷現(xiàn)，電火花的能量能夠越過空間傳到遠處。這是人類歷史上第一次證實了電磁波的存在。但赫茲斷然否認選用史上第一次證實了電磁波的存在。但赫茲斷然否認選用電磁波進行通信的可能性。他認為如要利用電磁波進行電磁波進行通信的可能性。他認為如要利用電磁波進行通信的話，需要有一面面積與歐洲大陸相當?shù)木扌头瓷渫ㄐ诺脑挘枰幸幻婷娣e與歐洲大陸相當?shù)木扌头瓷溏R。鏡。 最早的無線通信最早的無線通信 1895 1895年年5 5月月7 7日日，3636歲的波波夫在彼德堡的歲的波波夫在彼德堡的俄國物理化學會的物理分會上，宣讀了關俄

13、國物理化學會的物理分會上，宣讀了關于于“金屬屑與電振蕩的關系金屬屑與電振蕩的關系”的論文，并的論文，并當眾展示了他發(fā)明的無線電接收機。當他當眾展示了他發(fā)明的無線電接收機。當他的助手在大廳的另一端接通火花式電波發(fā)的助手在大廳的另一端接通火花式電波發(fā)生器時，波波夫的無線電接收機便響起鈴生器時，波波夫的無線電接收機便響起鈴來；斷開電波發(fā)生器，鈴聲立即中止。幾來；斷開電波發(fā)生器，鈴聲立即中止。幾十年后，為了紀念波波夫在這一天的劃時十年后，為了紀念波波夫在這一天的劃時代創(chuàng)舉，當時的蘇聯(lián)政府便把代創(chuàng)舉，當時的蘇聯(lián)政府便把5 5月月7 7日定為日定為“無線電發(fā)明日無線電發(fā)明日”。 波波夫實驗用的無線電接收機

14、波波夫實驗用的無線電接收機 人類首次遠距離無線電通信人類首次遠距離無線電通信 18971897年年5 5月月1818日日, ,馬可尼進行橫跨布里斯托爾（馬可尼進行橫跨布里斯托爾（BristolBristol）海峽的無線電）海峽的無線電通信取得成功，通信距離為通信取得成功，通信距離為1414公里。公里。影響通信發(fā)展的重要發(fā)明或理論影響通信發(fā)展的重要發(fā)明或理論 19061906年年,Lee Deforest,Lee Deforest發(fā)明了真空三極管放大器。發(fā)明了真空三極管放大器。 19251925年年，英國發(fā)明家貝爾德在前人研究的基礎上終于制成了，英國發(fā)明家貝爾德在前人研究的基礎上終于制成了世界上

15、第一臺有實用價值的電視機。世界上第一臺有實用價值的電視機。19411941年年，John V.AtanasoffJohn V.Atanasoff在衣阿華州立大學發(fā)明數(shù)字計算在衣阿華州立大學發(fā)明數(shù)字計算機。機。 19471947年年，貝爾實驗室的，貝爾實驗室的Steve O.RiceSteve O.Rice給出了噪聲的統(tǒng)計描給出了噪聲的統(tǒng)計描述。述。 19481948年年，貝爾實驗室向公眾展，貝爾實驗室向公眾展示了用以取代真空管的晶體示了用以取代真空管的晶體管。管。19481948年年，Claude E.ShannonClaude E.Shannon發(fā)發(fā)表了信息論。表了信息論。著名的香農公式：著

16、名的香農公式：2log1SCBNC C 信道容量信道容量B B 信號帶寬信號帶寬S/NS/N 信號與噪聲的功率之比信號與噪聲的功率之比19571957年年1010月月4 4日日，原蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，地球，原蘇聯(lián)發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星，地球上第一次收到了來自人造衛(wèi)星的電波。它不僅標志著航上第一次收到了來自人造衛(wèi)星的電波。它不僅標志著航天時代的開始，天時代的開始， 也意味著一個利用衛(wèi)星進行通信的時也意味著一個利用衛(wèi)星進行通信的時代即將到來。代即將到來。19581958年年，發(fā)明了集成電路。，發(fā)明了集成電路。19641964年年，電子電話交換機投入使用。，電子電話交換機投入使用。197

17、21972年年，摩托羅拉公司為，摩托羅拉公司為FCCFCC演示蜂窩電話系統(tǒng)。演示蜂窩電話系統(tǒng)。19761976年年，出現(xiàn)個人計算機。，出現(xiàn)個人計算機。19791979年年，64KB64KB隨機存儲器的出現(xiàn)宣告超大規(guī)模集成（隨機存儲器的出現(xiàn)宣告超大規(guī)模集成（VLSIVLSI）電路時代的）電路時代的到來。到來。19801980年年，貝爾公司推出，貝爾公司推出FT3FT3光纖通信系統(tǒng)。光纖通信系統(tǒng)。19851985年年，傳真機（，傳真機（FAXFAX）廣泛使用。）廣泛使用。19891989年年，衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)（，衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)（GPSGPS）完成部署）完成部署 。19951995年年，互聯(lián)網（，

18、互聯(lián)網（InternetInternet）及）及WWWWWW瀏覽廣泛流行。瀏覽廣泛流行。20002000年至今年至今，進入基于微處理器的數(shù)字信號處理、高速個人計算機、擴，進入基于微處理器的數(shù)字信號處理、高速個人計算機、擴頻通信系統(tǒng)、數(shù)字衛(wèi)星系統(tǒng)、數(shù)字電視、數(shù)字廣播以及個人通信系頻通信系統(tǒng)、數(shù)字衛(wèi)星系統(tǒng)、數(shù)字電視、數(shù)字廣播以及個人通信系統(tǒng)時代。統(tǒng)時代。我國通信的歷史我國通信的歷史18711871年年，英國、俄羅斯、丹麥敷設的香港至上海、長崎至上海的水，英國、俄羅斯、丹麥敷設的香港至上海、長崎至上海的水線，全長線，全長22372237海里。于海里。于18711871年年4 4月，違反清政府不得登陸

19、的規(guī)定，月，違反清政府不得登陸的規(guī)定，由丹麥大北電報公司出面，秘密從海上將海纜引出，沿揚子江、黃由丹麥大北電報公司出面，秘密從海上將海纜引出，沿揚子江、黃浦江敷設到上海市內登陸，并在南京路浦江敷設到上海市內登陸，并在南京路1212號設立報房。于號設立報房。于18711871年年6 6月月3 3日開始通報。這是帝國主義入侵中國的第一條電報水線和在上海日開始通報。這是帝國主義入侵中國的第一條電報水線和在上海租界設立的電報局。租界設立的電報局。 18751875年年，福建巡撫丁日昌積極倡導創(chuàng)辦電報。，福建巡撫丁日昌積極倡導創(chuàng)辦電報。18751875年在福建船政學年在福建船政學堂附設了電報學堂，培訓電

20、報技術人員。這是中國第一所電報學堂。堂附設了電報學堂，培訓電報技術人員。這是中國第一所電報學堂。 我國通信的歷史我國通信的歷史18991899年年，我國最早使用無線電通信的地區(qū)是廣州。早在，我國最早使用無線電通信的地區(qū)是廣州。早在18991899年，就在廣州督署、馬口、前山、威遠等要塞以及年，就在廣州督署、馬口、前山、威遠等要塞以及廣海、寶壁、龍驤、江大、江鞏等江防軍艦上設立無線廣海、寶壁、龍驤、江大、江鞏等江防軍艦上設立無線電機。電機。19081908年年，英商在上海英租界的匯中旅館私設了一部無線，英商在上海英租界的匯中旅館私設了一部無線電臺，與海上船舶通報。后由清政府收買，移裝到上海電臺，

21、與海上船舶通報。后由清政府收買，移裝到上海電報總局內，這是上海地區(qū)最早的無線電臺。電報總局內，這是上海地區(qū)最早的無線電臺。19211921年年1 1月月7 7日日，中國加入國際電報公約，中國加入國際電報公約我國通信的歷史我國通信的歷史19331933年年, ,中國電報通信首次使用打字電報機中國電報通信首次使用打字電報機19501950年年1212月月1212日日，我國第一條有線國際電話電路，我國第一條有線國際電話電路-北京北京至莫斯科的電話電路開通。經由蘇聯(lián)轉接通往東歐各國至莫斯科的電話電路開通。經由蘇聯(lián)轉接通往東歐各國的國際電話電路也陸續(xù)開通。的國際電話電路也陸續(xù)開通。19581958年年，

22、上海試制成功第一部縱橫制自動電話交換機，上海試制成功第一部縱橫制自動電話交換機 ，第一套國產明線第一套國產明線1212路載波電話機研制成功路載波電話機研制成功 19701970年年，我國第一顆人造衛(wèi)星（東方紅，我國第一顆人造衛(wèi)星（東方紅1 1號）發(fā)射成功。號）發(fā)射成功。我國通信的歷史我國通信的歷史19841984年年5 5月月1 1日日，廣州用，廣州用150MHz150MHz頻段開通了我國第一個數(shù)頻段開通了我國第一個數(shù)字尋呼系統(tǒng)。程控中文電報譯碼機通過鑒定并推廣使用字尋呼系統(tǒng)。程控中文電報譯碼機通過鑒定并推廣使用。首次具備國際直撥功能的編碼縱橫制自動電話交換機。首次具備國際直撥功能的編碼縱橫制

23、自動電話交換機（HJ09HJ09型）研制成功。型）研制成功。19871987年年1111月月，廣州開通了我國第一個移動電話局，首批，廣州開通了我國第一個移動電話局，首批用戶有用戶有700700個。個。 - -我國第一個我國第一個160160人工信息臺在上海投入人工信息臺在上海投入使用。使用。19931993年年9 9月月1919日日, ,我國第一個數(shù)字移動電話通信網于在浙我國第一個數(shù)字移動電話通信網于在浙江省嘉興市首先開通。江省嘉興市首先開通。19981998年年5 5月月1515日日，北京電信長城，北京電信長城CDMACDMA網商用試驗網網商用試驗網-133-133網，在北京、上海、廣州、西

24、安投入試驗。網，在北京、上海、廣州、西安投入試驗。 一、通信系統(tǒng)模型一、通信系統(tǒng)模型1.2 1.2 通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的組成基站（基站（MBS)MBS)移動用戶移動用戶（MSS)MSS) 信息源：信息源：把需要傳輸?shù)南⑥D換為原始電信號；把需要傳輸?shù)南⑥D換為原始電信號； 發(fā)送設備：發(fā)送設備：為了使這個原始信號適合在信道中傳輸，為了使這個原始信號適合在信道中傳輸，發(fā)送設備對原始信號完成某種變換，然后再送入信道；發(fā)送設備對原始信號完成某種變換，然后再送入信道； 接收設備：接收設備：接收設備的功能與發(fā)送設備的相反，它能接收設備的功能與發(fā)送設備的相反，它能從接收信號中恢復出相應的原始信息；從接收

25、信號中恢復出相應的原始信息； 噪聲源：噪聲源：是信道中的噪聲以及分散在通信系統(tǒng)其他各是信道中的噪聲以及分散在通信系統(tǒng)其他各處的噪聲的集中表現(xiàn)。處的噪聲的集中表現(xiàn)。各各 部部 分分 功功 能能1 1、消息的分類消息的分類 連續(xù)消息（模擬消息）：連續(xù)消息（模擬消息）：是指消息的狀態(tài)是連續(xù)是指消息的狀態(tài)是連續(xù)的，如連續(xù)變化的語音、的，如連續(xù)變化的語音、圖象等；圖象等；二、模擬通信與數(shù)字通信系統(tǒng)模型二、模擬通信與數(shù)字通信系統(tǒng)模型ttVV離散消息（數(shù)字消息）：離散消息（數(shù)字消息）：是指消息的狀態(tài)是離散是指消息的狀態(tài)是離散取值的，如文字、符號、取值的，如文字、符號、數(shù)據等。數(shù)據等。 與消息的分類相對應，通

26、信系統(tǒng)也分為兩類：與消息的分類相對應，通信系統(tǒng)也分為兩類： 模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng) 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng) 這是以信道傳輸信號的差異為標準的進行這是以信道傳輸信號的差異為標準的進行的分類，模擬信號和數(shù)字信號通常都要通過調的分類，模擬信號和數(shù)字信號通常都要通過調制形成模擬調制信號和數(shù)字信號，以適應信道制形成模擬調制信號和數(shù)字信號，以適應信道的傳輸特性。的傳輸特性。2 2、通信系統(tǒng)的分類、通信系統(tǒng)的分類通信系通信系統(tǒng)分類統(tǒng)分類模擬基帶傳輸系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)模擬調制傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字調制傳輸系統(tǒng)3 3、通信系統(tǒng)模型、通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型 調制調制/ /

27、解調器的作用：頻譜搬移解調器的作用：頻譜搬移 數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)模型信息源信源編碼信道編碼信道信道譯碼調制器信源解碼解調器噪聲源受信者 一般數(shù)字通信系統(tǒng)的收端要有同步的功能一般數(shù)字通信系統(tǒng)的收端要有同步的功能 按消息的物理特征分類按消息的物理特征分類1.31.3通信系統(tǒng)的分類與通信方式通信系統(tǒng)的分類與通信方式電報電話數(shù)據圖像一、通信系統(tǒng)的分類一、通信系統(tǒng)的分類 隨著信息與網絡技術的發(fā)展，以上各種信息都隨著信息與網絡技術的發(fā)展，以上各種信息都 可以在統(tǒng)一的綜合業(yè)務通信網中傳送。可以在統(tǒng)一的綜合業(yè)務通信網中傳送。連續(xù)波調制連續(xù)波調制 按調制方式分類按調制方式分類AMSSBDSBVSBFM

28、PMASKFSKPSKDPSKQAMMSK常規(guī)幅度調制單邊帶調制線性調制雙邊帶調制殘留邊帶調制頻率調制非線性調制相位調制振幅鍵控頻移鍵控數(shù)字調制相移鍵控、其他高效數(shù)字調制、等 脈沖調制脈沖調制 PAMPDMPPMPCMDMMDPCM脈幅調制脈沖模擬調制 脈寬調制脈位調制脈碼調制脈沖數(shù)字調制 增量調制（）差分脈碼調制按信號特征分類按信號特征分類模擬通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)按傳輸媒介分類按傳輸媒介分類有線通信系統(tǒng)無線通信系統(tǒng)按信號復用方式分類按信號復用方式分類頻分復用通信系統(tǒng)時分復用通信系統(tǒng)碼分復用通信系統(tǒng) 點對點之間的通信點對點之間的通信，如常用的電話、對講機等；，如常用的電話、對講機等； 點對面的

29、通信點對面的通信，如廣播、電視等；，如廣播、電視等； 網絡中用戶間的通信網絡中用戶間的通信，如計算機網、電話交換，如計算機網、電話交換網絡等。網絡等。二、通信方式二、通信方式 本課程中主要討論本課程中主要討論點對點之間的通信，點對點之間的通信， 因為這是其他通信方式的基礎因為這是其他通信方式的基礎。網絡通信網絡通信直通方式（點對點）分支方式（總線）環(huán)形方式（環(huán)網）交換方式 單工通信：單工通信：指消息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞?，指消息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞剑鐝V播、遙控等；如廣播、遙控等； 半雙工通信：半雙工通信：指通信雙方都能收發(fā)消息，但不指通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時進行收發(fā)，只能分時工

30、作，如使用同一能同時進行收發(fā)，只能分時工作，如使用同一載頻工作的無線電對講機；載頻工作的無線電對講機； 全雙工通信：全雙工通信：指通信雙方可同時進行收發(fā)消息指通信雙方可同時進行收發(fā)消息的工作方式，如普通電話。的工作方式，如普通電話。 點對點之間的通信又可分為：點對點之間的通信又可分為：發(fā)端信道收端發(fā)端收端信道發(fā)端收端發(fā)端收端信道收端信道發(fā)端(a)單工通信方式（b）半雙工通信方式（c）全雙工通信方式 串序傳輸：串序傳輸：是將數(shù)字是將數(shù)字信號碼元序列按時間信號碼元序列按時間順序一個一個地在信順序一個一個地在信道中傳輸?shù)乐袀鬏?；串序傳輸與并序傳輸串序傳輸與并序傳輸發(fā)送設備接收設備(a)串行傳輸發(fā)送設

31、備接收設備（b）并行傳輸并序傳輸：并序傳輸：是將數(shù)字是將數(shù)字信號碼元序列分割成信號碼元序列分割成兩路或兩路以上的數(shù)兩路或兩路以上的數(shù)字信號碼元序列同時字信號碼元序列同時在信道中傳輸。在信道中傳輸。一、概念一、概念 信息：信息：在概念上與消息的意義相似，但它的在概念上與消息的意義相似，但它的含義更抽象化。信息可以理解為消息中包含有含義更抽象化。信息可以理解為消息中包含有意義的容。意義的容。 信息量：信息量：是評價傳輸信息多少的一種度量。是評價傳輸信息多少的一種度量。1.41.4信息及其度量信息及其度量1 1、度量、度量 設消息中所含的信息量為設消息中所含的信息量為I I，消息出現(xiàn)的概率，消息出現(xiàn)

32、的概率為為 ，則它們之間的關系為，則它們之間的關系為()( )1Iloglog PPaaXx ( )Px二、信息的度量二、信息的度量其中對數(shù)底其中對數(shù)底a a決定信息量的單位，若決定信息量的單位，若a=2a=2，I I的單的單位為比特（位為比特（bitbit）；若）；若a=ea=e，I I的單位為奈特的單位為奈特（nitnit）；若）；若a=10a=10，I I的單位為十進制單位。的單位為十進制單位。2 2、若干個獨立事件構成的消息，總信息量就是若、若干個獨立事件構成的消息，總信息量就是若干個獨立事件的信息量的總和干個獨立事件的信息量的總和。 M=2M=2時，且兩種狀態(tài)出現(xiàn)的概率相等（等概率）

33、，時，且兩種狀態(tài)出現(xiàn)的概率相等（等概率），即即 ，則信息量為，則信息量為 M2M2時，即時，即M M個狀態(tài)等概率出現(xiàn)，個狀態(tài)等概率出現(xiàn)， ，則信息量為，則信息量為 如果如果M M是是2 2的冪次，即的冪次，即 ，則，則12P(x) 221Iloglog 21()1/2bit1MP(x) 221Iloglog M(bit)1/MkM2k22Ilog Mlog 2k(bit)3 3、等概率出現(xiàn)的離散消息的度量、等概率出現(xiàn)的離散消息的度量設離散消息源是一個有n個符號組成的集合 ，符號集中的每一個符號 在消息中是按一定概率獨立出現(xiàn)的 ，設符號集中各符號出現(xiàn)的概率為 ，并且有 ixiP(x )12n12

34、nx ,x ,xP(x ),P(x ),P(x )nii 1P(x )14 4、非等概率情況下的離散消息的度量、非等概率情況下的離散消息的度量則則 所包含的信息量分別是所包含的信息量分別是 則每個符號所包含信息量的統(tǒng)計平均值為則每個符號所包含信息量的統(tǒng)計平均值為12nx ,x ,x21222nlog P(x ), log P(x ), log P(x )121222n2nH P(x ) log P(x )P(x ) log P(x )P(x ) log P(x )ni2ii 1P(x )log P(x )(/bit 符號）一、概述一、概述 評價通信系統(tǒng)性能的指標有很多，包括有效性、評價通信系統(tǒng)

35、性能的指標有很多，包括有效性、可靠性、適應性、標準性、保密性、經濟性及可靠性、適應性、標準性、保密性、經濟性及可維護性等等。可維護性等等。 有效性：有效性：是指傳輸一定的信息量所占用的信道是指傳輸一定的信息量所占用的信道資源（帶寬或時間）。資源（帶寬或時間）。 可靠性：可靠性：是指接收信息的準確程度。是指接收信息的準確程度。1.5 1.5 主要性能指標主要性能指標 有效性：有效性：模擬通信系統(tǒng)的有效性用有效傳輸帶模擬通信系統(tǒng)的有效性用有效傳輸帶寬來衡量。同樣的消息采用不同的調制方式，寬來衡量。同樣的消息采用不同的調制方式，則需要不同的頻帶寬度。頻帶越窄，有效性越則需要不同的頻帶寬度。頻帶越窄，

36、有效性越好。好。 可靠性：可靠性：模擬通信系統(tǒng)的可靠性用接收端最終模擬通信系統(tǒng)的可靠性用接收端最終的信噪比來衡量。信噪比越大，通信質量越高。的信噪比來衡量。信噪比越大，通信質量越高。二、模擬通信系統(tǒng)的質量指標二、模擬通信系統(tǒng)的質量指標信噪比信噪比: S/N=: S/N=信號功率信號功率/ /噪聲功率噪聲功率對數(shù)形式（對數(shù)形式（S/NS/N）dBdB=10log(S/N)=10log(S/N)1、傳輸速率、傳輸速率 定義單位時間傳輸?shù)拇a元數(shù)為碼元速率定義單位時間傳輸?shù)拇a元數(shù)為碼元速率R RB B，單位，單位波特（波特（BaudBaud）。設二進制碼元速率為）。設二進制碼元速率為R RB2B2，N N進制進制碼元速率為碼元速率為R RBNBN，且有，且有2 2k k=N=N，（，（k=1k=1，2 2，3 3，），），則二進制與則二進制與N N進制碼元速率的關系為進制碼元速率的關系為 R RB2B2 = R = RB