通信原理課件第一章

通信原理

60學(xué)時+3次實(shí)驗(yàn)，4.5學(xué)分，閉卷考試、平時成績兩位教師：1、胡慶新前30學(xué)時

X考試后到成績出來前2、郭太鋒后30學(xué)時通信原理

PrinciplesofCommunications通信：信息交流原理：基本規(guī)律，定理(理論)，來自實(shí)踐指導(dǎo)實(shí)踐數(shù)學(xué)：微積分、概率論、線性方程信號與系統(tǒng)：傅里葉變換，譜的概念學(xué)習(xí)方法：習(xí)題第1章緒論1.2通信系統(tǒng)的組成

1.1通信的基本概念

1.3通信系統(tǒng)分類與通信方式

1.4信息及其度量

1.5通信系統(tǒng)主要性能指標(biāo)

第1章緒論1.1通信的基本概念目的：信息交流信號：電信號，電壓、電流等消息：人可感知的，如語音、文字、音樂、數(shù)據(jù)、短信、圖片或活動圖像等。漫天消息信息：獲得某個消息時被消除的不確定性立場影響“不確定”--從發(fā)布者角度實(shí)現(xiàn)通信的方式：非電的：如旌旗、消息樹、烽火臺…電的：電報、電話、廣播、電視、遙控、遙測、因特網(wǎng)和計(jì)算機(jī)通信等。1.1通信的基本概念電信史1837年：莫爾斯發(fā)明有線電報1864年：麥克斯韋預(yù)言電磁輻射的存在1876年：貝爾發(fā)明有線電話1918年：調(diào)幅無線電廣播、超外差接收機(jī)問世1936年：商業(yè)電視廣播開播1969年：互聯(lián)網(wǎng)誕生(美國軍用，83年民用)1973年：現(xiàn)代手機(jī)誕生(MartinCooper) ……………“通信”特指“電信”，含光通信，光是一種電磁波。信息通過消息表現(xiàn)出來，消息通過信號傳輸----信號特性+如何傳輸看課程目錄課程體系通信傳什么如何傳確定信號干擾實(shí)際信號信道模擬系統(tǒng)數(shù)字系統(tǒng)模擬信號數(shù)字化基帶系統(tǒng)頻帶系統(tǒng)差錯控制同步、通信網(wǎng)第1章緒論1.2通信系統(tǒng)的組成1.2.1通信系統(tǒng)的一般模型信息源（簡稱信源）：把各種消息轉(zhuǎn)換成原始電信號，如麥克風(fēng)。信源可分為模擬信源和數(shù)字信源。發(fā)送設(shè)備：產(chǎn)生適合于在信道中傳輸?shù)男盘?。信道：將發(fā)送信號傳送到接收端的物理媒介。分為有線信道和無線信道兩大類。噪聲源：集中表示分布于通信系統(tǒng)中各處的噪聲。1.2通信系統(tǒng)的組成接收設(shè)備：從受到減損的接收信號中正確恢復(fù)出原始電信號。受信者（信宿）：把原始電信號還原成相應(yīng)的消息，如揚(yáng)聲器等。1.2.2模擬通信系統(tǒng)模型和數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬信號和數(shù)字信號模擬信號：代表消息的信號參量取值連續(xù)，例如麥克風(fēng)輸出電壓：幅度表示信息

(a)話音信號(b)抽樣信號圖1-2模擬信號1.2通信系統(tǒng)的組成數(shù)字搶信號：代姥表消禮息的諸信號狗參量取值壁為有在限個，例仁如電星報信寨號、譽(yù)計(jì)算室機(jī)輸外入輸襯出信庫號：序列已信號：器最件內(nèi)煎部存甘儲、許處理帶的信興號1董01摧0,泊0x躺0A材,.察..對數(shù)將字信肅號采弓樣、屋比較勾、再跪生同步：發(fā)希收步勝調(diào)一釘致位同疾步：桑區(qū)分旨位約定浴波特拜率-封-碼浙元寬印度，蛋同步好提取幀(冤群)興同步舌：區(qū)襪分串串口隱例111010前11棚11赤0110

(a)二進(jìn)制信號(b)2PSK信號圖1-3數(shù)字信號碼元(位)0V10屑111洲00遍11碼元寬度(秒)1.騙2努通信咱系統(tǒng)御的組勾成模擬掘通信值系統(tǒng)斧模型模擬至通信儲系統(tǒng)上是利膚用模辰擬信胖號來慌傳遞拐信息譯的通溝信系援統(tǒng)：兩種澡變換拖：模擬宏消息她原始搬電信費(fèi)號（膜基帶諒信號闊）基帶托信號鳳召已浩調(diào)信腫號（箱帶通機(jī)信號遞）1.乒2寬通信俘系統(tǒng)六的組梳成圖1-4模擬通信系統(tǒng)模型數(shù)字偽通信貓系統(tǒng)距模型數(shù)字杠通信際系統(tǒng)翁是利黨用數(shù)莫字信脖號來糠傳遞肯信息喊的通疲信系頂統(tǒng)信源搬編碼葵與譯懼碼目斗的：班有效糞性例月語音盞-欣-果MP糧3信道期編碼托與譯德碼目躺的：監(jiān)可靠妨性例奇偶猶校驗(yàn)迎順毛序加密恩與解葡密目勿的：會保證時所傳發(fā)信息曠的安災(zāi)全數(shù)字系調(diào)制每與解自調(diào)目減的：氧形成然適合泛在信底道中洞傳輸綁的帶禮通信種號同步墻目的熟：使塘收發(fā)號兩端結(jié)的信夢號在斯時間秩上保憑持步產(chǎn)調(diào)一溪致圖1-5數(shù)字通信系統(tǒng)模型1.錫2搭通信興系統(tǒng)錫的組批成1.夕2.掉3咳數(shù)查字通芽信的岸特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)抗干擔(dān)擾能捏力強(qiáng)謠，且著噪聲娃不積柏累傳輸痛差錯曾可控便于埋處理傻、變捎換、伶存儲便于票將來龜自不闖同信屬源的拜信號望綜合厲到一嶄起傳視輸易于建集成貓，使統(tǒng)通信剖設(shè)備驚微型借化，近重量拴輕易于簡加密熊處理白，且春保密端性好缺點(diǎn)刮：需要筐較大觸的傳濱輸帶絮寬對同村步要各求高1.墳2映通信梁系統(tǒng)臭的組憤成第1城章圈緒論1.籍3紙通彎信系會統(tǒng)分邊類與驢通信夕方式1.圍3.抓1班通開信系釘統(tǒng)的辜分類按通防信業(yè)慚務(wù)分塊類：恒電報際通信麗系統(tǒng)月、電內(nèi)話通葛信系答統(tǒng)、遲數(shù)據(jù)始通信濾系統(tǒng)免、圖鞋像通墾信系究統(tǒng)隨…爽…按調(diào)猛制方敵式分國類：大基帶通傳輸冠系統(tǒng)鏟和帶沉通（易調(diào)制簡）傳均輸系爐統(tǒng)調(diào)制摘傳輸枕系統(tǒng)狗又分離為多趙種調(diào)外制，沈詳見茶書中漏表1勒-1莫。按信騙號特碰征分煮類：著模擬蠻通信涂系統(tǒng)閘和數(shù)腹字通撕信系妄統(tǒng)按傳勞輸媒煎介分劃類：凳有線也通信象系統(tǒng)估和無雞線通柔信系除統(tǒng)按工催作波嚼段分忽類：疊長波粉通信敏、中判波通陪信、惑短波跡通信沖…臘…按信穩(wěn)號復(fù)諒用方嬌式分紅類：我頻分汽復(fù)用鞏、時盤分復(fù)慘用、冠碼分柄復(fù)用1.規(guī)3.氏2條通信段方式單工歪、半籌雙工爬和全辨雙工抹通信單工通信肢：消呀息只溜能單母方向媽傳輸兔的工竟作方忠式半雙伏工通信延：通灰信雙轎方都厲能收內(nèi)發(fā)消愁息，玩但不摧能同絹時收發(fā)的斤工作疏方式全雙談工通信訓(xùn)：通話信雙辰方可老同時漢進(jìn)行須收發(fā)筍消息守的工堆作方劑式1.濾3脫通宿信系史統(tǒng)分敢類與層通信艙方式并行夠傳輸喚和串靈行傳咸輸并行閱傳輸：將代治表信侮息的帥數(shù)字總信號謝碼元五序列螞以成欄組的慌方式斑在兩吃條或挖兩條薪以上泳的并筍行信逮道上秒同時絲式傳輸優(yōu)點(diǎn)單：節(jié)腿省傳些輸時肢間，技速度罪快：浮不需址要字限符同轉(zhuǎn)步措職施缺點(diǎn)舍：需歇要n條通界信線律路，崗成本嚼高1.潑3上通斷信系納統(tǒng)分碎類與泛通信罪方式串行跑傳輸：將數(shù)劣字信押號碼葡元序缺列以孝串行供方式譯一個峽碼元槽接一踐個碼欠元地鎮(zhèn)在一護(hù)條信喝道上臘傳輸優(yōu)點(diǎn)秘：只霸需一劑條通搞信信士道，望節(jié)省銅線路股鋪設(shè)紫費(fèi)用缺點(diǎn)廈：速燙度慢搶，需疼要外泊加碼彈組或你字符父同步正措施其他牽分類剃方式賊：同步蜜通信汗和異圓步通珍信專線源通信蓬和網(wǎng)噴通信1.躲3貢通護(hù)信系勸統(tǒng)分貝類與憑通信屯方式第1哪章俘緒論1.沫4腎信息竊及其柄度量信息：獲得澆某個近消息言時被宴消除符的不確殺定性如何僵度量靜離散袍消息雄中所奶含的信息敗量?信息信量表電示驚展訝程站度很驚底訝?wèi)?-血信證息量減大，幻玉不驚巖奇擴(kuò)--鵝信匆息量昆小7.木23時與普連通交述通事領(lǐng)故鐵路浩專用格、“董絕不默追尾串”技登術(shù)手筍段勸--壯不唇可能鼠出事普通遲交通禽事故承--繁經(jīng)墓常發(fā)足生消息著所表話達(dá)的戚事件未越不?？赡芎蟀l(fā)生綢，信雁息量響就越稱大。sh驕an沾no鴿n也蜘是這勿樣想電的概率貢->域信窩息量1.敗4亂信息效及其秒度量度量農(nóng)信息波量的渣方法設(shè)：播P(卷x)租－巴消藥息發(fā)熄生的查概率贈，I謀－代消息鏡中所釘含的甘信息妹量，則P(醋x)矩和姻I彩之什間應(yīng)噴該有嫁如下地關(guān)系：I蔬是昨P(敗x)瞇的顯函數(shù)中：行I束＝I窩[字P(鋤x)誰]且大尊于0P(令x)，校I資梯；P(歡x)，I燥免；P(纖x)延=援1邪時，速I虹＝洪0；付P聚(x計(jì))行=評0時飼，I廁＝；找得閃滿足交上述敬3條霸件的濾關(guān)系漏式如恢下：－信幕息量敵的定忌義上式昏中對許數(shù)的屆底：若a牛=筑2，矛信息府量的受單位罩稱為比特(b勸it欄)嘉，可紐奉簡記韻為b若a狐=義e癥，信母息量筍的單刃位稱寄為奈漲特(哪na可t)藏，若歪a鄙=青10灘，信互息量扎的單直位稱漲為哈貝特萊御(H誕ar冠tl田ey矛)雕。通常針廣泛嚴(yán)使用蒼的單蘭位為臘比特?zé)o，這暗時有(b泄)【例黃】收設(shè)賞一個陰二進(jìn)資制離鼓散信樂源，肺以相膚等的宋概率鐵發(fā)送乓數(shù)字均“0扣”或丹“1言”，幟則信火源每引個輸甩出的強(qiáng)信息羊含量尼為在工胖程應(yīng)失用中顛，習(xí)繩慣把信一個渣二進(jìn)違制碼屯元稱泊作1錦比特1.梁4譜信息嗚及其哪度量非等訪概率設(shè)：撞一個慌離散脾信源夢是由你M個奧符號悅組成滴的集滴合，睛其中查每個學(xué)符號親xi(i拴=憶1和,癥2,倡3上,誰…,閑M鹿)按震一定絹的概鬧率P衰(xi)獨(dú)體立出皂現(xiàn)，緊即且有則x1,劉x2,x3,…螞,xM所包返含的召信息謀量分散別為于是宰，每個避符號魂所含平均挨信息走量為由于巴H(旬x)飽同熱奮力學(xué)脊中的裕熵形抵式相蓄似，銷故稱趨它為燒信息薯源的熵1.海4被信息戶及其川度量【例1】一離留散信醬源由族“0觀”，炭“1燥”，哪“2冒”，斃“3訊”四崖個符制號組郵成，嘩它們橡出現(xiàn)精的概嗎率分膜別為廁3/代8，誦1/育4，繩1/驕4，剝1/舟8，杰且每晚個符區(qū)號的罵出現(xiàn)彎都是裝獨(dú)立閥的。使試求興某消飾息的管信息蘭量?！窘獍汀看吮⒛樦校恰?醉”出伶現(xiàn)2慚3次鹽，“鳳1”虛出現(xiàn)喉14云次，屑“2則”出儉現(xiàn)1逼3次提，“糧3”督出現(xiàn)南7次冤，共意有5謝7個沙符號獎，故臭該消邊息的虧信息選量每個拘符號筆的算犧術(shù)平劇均信屑息量盈為1.劑4秀信息代及其法度量若用喂熵的煩概念滔來計(jì)始算：則該喇消息壓的信是息量10吊8與鋒10少8.詠64財(cái)結(jié)果由略有賀差別今:序列縫太短色，出闖現(xiàn)次困數(shù)有徑誤差賽！可饒忽略做！由概寶率：屢0出般現(xiàn)3噸/8橡*5不7=刑21期.3散75奔，實(shí)辟際2憑3個當(dāng)消前息序僻列較句長時舅，用顯熵的蘿概念輔計(jì)算龍更為尤方便波。1.疫4鏟信息寶及其裂度量信息躁量的島用途呀：例:冒A弱、B脈、C救、D淚，4謹(jǐn)個符監(jiān)號(己消息婆)等險概，用幾詞位二宵進(jìn)制禿編碼希？征A出啟現(xiàn)代閱表的滾信息編量：支2b不it為區(qū)站分A淹BC辮D，茶用0腰0表栽示A01驕表示鋪B10貧表示流C11葵表示假D共需列要2盆位二巖進(jìn)制腳表示昌上述奔符號如果濤有一渡段僅跟由A景BC仇D構(gòu)尼成的刷文字在共計(jì)陸16符0個疑符號牢，編糟成二騎進(jìn)制啞需要樹32按0位摩，即撲32贊0b森it共s1.莊4板信息類及其挑度量1、贊一個庭消息涉需要道多少道二進(jìn)便制來喜編碼信息壩量的用歪途：例:慘A婦、B編、C攔、D暮，4位個符弦號(押消息熱)，旁A:禽1/持2以B味:3消/8云C線:1噸/1霉6捷D:敏1/跟16用幾照位二好進(jìn)制鄙編碼視？I亭=1別.5雨3b決it嶼/符圣號。尸可少忽于2聰位二葵進(jìn)制約！為區(qū)揉分A頑BC叉D，懷用0享表示按A10罷表示勾B11翁0表插示C11貸1表酷示D如果頸有一查段僅躍由A旅BC測D構(gòu)桃成的底文字蓄共計(jì)纖16領(lǐng)0個例符號弱，編壯成二賤進(jìn)制籮需要菌80恩*1竄+6昂0*回2+惹10講*3訂+1片0*騙3=錘26命0位門，即曲26柳0b私it銷s不是蒙32狠0b憑it飽s1.譜4在信息沈及其誦度量不同室的編伍碼方誕式得何到數(shù)麻據(jù)壓批縮嘩--搬H催uf直fm詞an王編碼1、膛一個西消息姻需要吸多少超二進(jìn)壇制來遭編碼若有缺M個恐等概足率波滔形（車P遍=憂1/策M(jìn)）厘，且甩每一過個波課形的為出現(xiàn)分是獨(dú)測立的佳，則巴M進(jìn)橋制波繼形之浸一出努現(xiàn)時蔑的信賊息量酒為若M殊是2布的整浙冪次買，即釣M民=掘2k，則著有當(dāng)M醫(yī)=連2續(xù)時，氣即2縫進(jìn)制嘩波形綱，I棄=驅(qū)1姐比特緩，當(dāng)M隙=嶺4榜時，蝕即4柄進(jìn)制醉波形折，I欣=希2傳比特至，當(dāng)M眨=吩8庸時，才即8棚進(jìn)制豆波形斯，I遠(yuǎn)=垂3戲比特終。1.睛4旋信息欺及其祥度量2、伴一個飾碼元撿能夠慮攜帶海的信開息量第1查章忠緒論1.較5通信羊系統(tǒng)那主要桌性能迫指標(biāo)通信逗系統(tǒng)老的主米要性少能指震標(biāo)：有效礎(chǔ)性：指確傳輸答一定忽信息襖量時冬所占派用的斗信道勞資源蚊（頻纖帶寬痛度和迫時間秤間隔駕），播或者低說是祝傳輸秒的“速度”問娘題?？煽空傩裕褐该＝邮談傩畔Ⅲ@的準(zhǔn)幻玉確程解度，瓶也就寺是傳密輸?shù)姆浴百|(zhì)量”問安題。模擬嚷通信固系統(tǒng)：有效剩性：可施用有錄效傳輸蛙頻帶來度酸量?？煽坷残裕嚎蓺堄媒泳斩嗣米罱K碗輸出信噪貨比來度府量。1.邊5芳通信古系統(tǒng)議主要品性能饒指標(biāo)數(shù)字剪通信鳥系統(tǒng)有效惹性：用傳輸為速率和頻帶叉利用仿率來衡耗量。碼元徐傳輸尺速率RB：定箏義為攏單位花時間個（每矩秒）蠅傳送攻碼元效的數(shù)濃目，登單位桑為波馬特（絹Ba捧ud憶），撫簡記稼為B遙。式中T算－碼元南的持溉續(xù)時舅間（雖秒）信息嗓傳輸剪速率Rb：定醬義為吐單位竿時間戴內(nèi)傳庫遞的倚平均央信息爪量或尺比特矛數(shù)，偉單位鬧為比義特/漲秒，柏簡記罩為皮b/種s，或碎bp萬s碼元白速率匙和信吩息速命率的戚關(guān)系或?qū)τ谂慷M(jìn)莊制數(shù)須字信躲號：識M刺=祥2，漁碼元陜速率廊和信另息速滋率在機(jī)數(shù)量沈上相茅等。對于乒多進(jìn)控制，君例如殖在八法進(jìn)制早（M豎=惠8康）中菠，若愚碼元泥速率盛為1基20夫0峰B，肉，則途信息洗速率督為3眼60抽0啊b/敵s。1.培5拼通信絹系統(tǒng)卸主要嫌性能折指標(biāo)頻帶虎利用陶率：定類義為浮單位根帶寬昂（1茫赫茲仙）內(nèi)戰(zhàn)的傳事輸速涼率，哥即或可靠已性：常惡用誤卡碼率弄和誤待信率持表示狼。誤碼亦率誤信挎率，撞又稱肚誤比傭特率在二技進(jìn)制喉中有1.窩5謎通信緞系統(tǒng)卸主要厘性能港指標(biāo)第1份章貫緒論1.撒2領(lǐng)通信面系統(tǒng)專的組版成一般擠模型印、消域息與抵信號串、信茶道模擬估通信爛系統(tǒng)雪：調(diào)丘制器腦、基鴉帶、抱已調(diào)數(shù)字蒙通信擁系統(tǒng)慌：編完碼器孔、位搞、幀粗、同駝步1.中1壯通耗信的榨基本掠概念信號肌、消曉息、索信息1.設(shè)3倉通素信系牛統(tǒng)分拔類與塵通信點(diǎn)方式單工久、雙范工(臘半/盯全)細(xì)，串還行(桂異步趣/同宗步)汪、并扛行1.裁4扛信息真及其欄度量信息齊量及閑計(jì)算銜、b昌it郊、用我途1.親5圖通信刺系統(tǒng)熟主要菊性能辟指標(biāo)有效只性、坦可靠征性模擬巧通信頓：帶帖寬、減S/目N數(shù)字犧通信翅:剝傳攤輸速旁率、