第1章绪论1.ppt

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通通信信原原理理电子技术学院三系电子技术学院三系301301教研室教研室刘军伟刘军伟Add:

2325Add:

2325Tel:

638630Tel:

638630前期课程要求基本理论课程：

基本理论课程：

高等数学高等数学线性代数线性代数概率论与随机过程概率论与随机过程信号与系统信号与系统信息论与编码信息论与编码工程类课程：

工程类课程：

模拟电路模拟电路数字电路数字电路高频电子线路高频电子线路22第一章第一章绪论绪论教学计划安排第一章第一章绪论绪论第四章第四章信道信道第五章第五章模拟调制系统模拟调制系统第六章第六章数字基带传输系统数字基带传输系统第七章第七章数字带通传输系统数字带通传输系统第九章第九章模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输第十一章第十一章差错控制编码差错控制编码第十三章第十三章同步原理同步原理33第一章第一章绪论绪论课程目的和任务了解各种通信系统的基本组成；了解各种通信系统的基本组成；掌握通信系统的基础理论和工作原理；掌握通信系统的基础理论和工作原理；具备进行现代通信技术研究、开发和通信具备进行现代通信技术研究、开发和通信工程设计、调测的能力；工程设计、调测的能力；本课程以讲授数字通信为主，并通过实践本课程以讲授数字通信为主，并通过实践环节提高学生的实际操作能力。

环节提高学生的实际操作能力。

44第一章第一章绪论绪论参考书目现代通信原理现代通信原理清华大学清华大学曹志刚曹志刚经典、版本旧经典、版本旧通信原理教程通信原理教程电子工业电子工业樊昌信樊昌信经典、模拟部分少经典、模拟部分少通信原理简明教程通信原理简明教程清华大学清华大学南利平南利平清晰简洁、深度稍浅清晰简洁、深度稍浅现代通信原理与技术现代通信原理与技术西电西电张辉张辉清晰简捷清晰简捷通信原理学习指导通信原理学习指导西电西电张辉张辉便于作题和考研便于作题和考研55第一章第一章绪论绪论结课方式期末考试：

占期末考试：

占80%80%。

闭卷考试。

闭卷考试。

平时成绩：

占平时成绩：

占20%20%。

课堂作业：

占课堂作业：

占15%15%。

课堂讲授：

占课堂讲授：

占5%5%。

双边带调制原理双边带调制原理AMIAMI码编译码规则及特点码编译码规则及特点二进制频移键控原理二进制频移键控原理均匀量化原理均匀量化原理66第一章第一章绪论绪论通通信信原原理理第一章第一章绪论绪论学习要求了解通信的基本概念及常用的通信术语；了解通信的基本概念及常用的通信术语；了解模拟信号与数字信号的概念及特点；了解模拟信号与数字信号的概念及特点；了解通信系统的组成、分类及通信方式；了解通信系统的组成、分类及通信方式；了解数字通信系统的优缺点；了解数字通信系统的优缺点；明确信息的概念及其度量方法；明确信息的概念及其度量方法；了解通信系统的主要性能指标。

了解通信系统的主要性能指标。

88第一章第一章绪论绪论为什么学习通信？

本质的原因：

本质的原因：

通信技术实际上已经进入到我们日常生活中通信技术实际上已经进入到我们日常生活中的每一方面。

的每一方面。

教育的用途；教育的用途；专业的用途；专业的用途；纯粹的娱乐；纯粹的娱乐；99第一章第一章绪论绪论原始通信1010第一章第一章绪论绪论近代电通信18371837年，年，MorseMorse发明电发明电磁式电报机。

磁式电报机。

18951895年，年，MMarconiarconi发明发明无线电报机。

无线电报机。

1111第一章第一章绪论绪论模拟通信的发展18761876年，年，BellBell发明电话。

发明电话。

1212第一章第一章绪论绪论现代通信1313第一章第一章绪论绪论通信及其方法通信的定义：

通信的定义：

利用某种方法将消息中所包含的信息从信源传送到一利用某种方法将消息中所包含的信息从信源传送到一个或多个信宿。

个或多个信宿。

电通信电通信定义：

定义：

利用利用电信号电信号（包括电流、无线电（包括电流、无线电波或光波等）的方式传递波或光波等）的方式传递信息信息。

实例：

实例：

电话、电视、计算机网络等。

电话、电视、计算机网络等。

运动通信运动通信定义：

定义：

利用利用人力或机械人力或机械的的方式传递方式传递信息信息。

实例：

实例：

常规的邮政。

常规的邮政。

1414第一章第一章绪论绪论消息、信息和信号消息消息：

信源所产生的信息的物理表现形式。

：

信源所产生的信息的物理表现形式。

如语音、图像、文字、符号、数据等；如语音、图像、文字、符号、数据等；消息分为消息分为连续消息连续消息和和离散消息离散消息。

信息信息：

消息的有效内容。

：

消息的有效内容。

不同消息可有相同的内容；不同消息可有相同的内容；通信的根本目的在于传输含有信息的消息。

通信的根本目的在于传输含有信息的消息。

信号信号：

传输消息的手段（媒介）。

：

传输消息的手段（媒介）。

通信系统中传输的是信号；通信系统中传输的是信号；信号分为信号分为模拟信号模拟信号和和数字信号数字信号。

1515第一章第一章绪论绪论信息的度量信息量信息量II与消息出现与消息出现概率概率p（xp（x）的关系：

的关系：

信息量是概率的函数，即信息量是概率的函数，即I=fI=fP（xP（x）；P（xP（x）越大，越大，II越小，且越小，且P（x）1P（x）1时，时，I0I0；P（xP（x）越小，越小，II越大，且越大，且P（x）0P（x）0时，时，II；若干个互相独立事件构成的消息，所含信息量等于各若干个互相独立事件构成的消息，所含信息量等于各独立事件信息量之和。

独立事件信息量之和。

IIP（x1）P（x2）P（x1）P（x2）=I=IP（x1）P（x1）+I+IP（x2）P（x2）+消息消息xxii的信息量：

的信息量：

a=2a=2时，单位为时，单位为比特比特（bit）（bit）；a=ea=e时，单位为时，单位为奈特奈特（nit）（nit）；a=10a=10时，单位为时，单位为哈特莱哈特莱（hartleyhartley）。

1616第一章第一章绪论绪论信息量举例设一个二进制离散信源，以相等的概率发送数字设一个二进制离散信源，以相等的概率发送数字00或或11，试问信源每个输出的信息量为多少？

，试问信源每个输出的信息量为多少？

若若00出现的概率为出现的概率为1/41/4，11出现的概率为出现的概率为3/43/4，信源，信源每个输出的信息量又为多少？

每个输出的信息量又为多少？

1717第一章第一章绪论绪论平均信息量设设离散信源离散信源是一个由是一个由nn个符号组成的符号个符号组成的符号集，其中每个符号集，其中每个符号xxii（i（i=1,2,3,=1,2,3,n）,n）出现出现的概率为的概率为P（xP（xii），则，则平均信息量平均信息量H（X）H（X）为：

为：

连续信源连续信源的平均信息量（的平均信息量（熵熵）为：

）为：

1818第一章第一章绪论绪论平均信息量举例某信息源由某信息源由44个符号（个符号（00、11、22、33）组成，它们出现的概）组成，它们出现的概率分别为率分别为3/83/8、1/41/4、1/41/4、1/81/8，且每个符号的出现都是，且每个符号的出现都是独立的，试求某个信息独立的，试求某个信息201020130210201020130210的信息量。

的信息量。

解法解法11：

在此消息中，在此消息中，00出现出现55次，次，11出现出现33次，次，22出现出现33次，次，33出现出现11次；次；出现出现00的信息量为的信息量为5log（8/3）=7.2bit5log（8/3）=7.2bit；出现出现11的信息量为的信息量为3log（4）=6bit3log（4）=6bit；出现出现22的信息量为的信息量为3log（4）=6bit3log（4）=6bit；出现出现33的信息量为的信息量为1log（8）=3bit1log（8）=3bit；故该信息的信息量为：

故该信息的信息量为：

I=7.2+6+6+3=22.2bitI=7.2+6+6+3=22.2bit；此时，平均一个符号的信息量为：

此时，平均一个符号的信息量为：

I=I/12=1.85bit/I=I/12=1.85bit/符号。

符号。

解法解法22：

44个符号的平均信息量为：

个符号的平均信息量为：

H（xH（x）=3/8log（8/3）+1/4log（4）+1/4log（4）+1/8log（8）=3/8log（8/3）+1/4log（4）+1/4log（4）+1/8log（8）=1.906bit/=1.906bit/符号符号该信息的信息量为：

该信息的信息量为：

I=12I=121.906=22.9bit1.906=22.9bit。

1919第一章第一章绪论绪论模拟信号定义：

定义：

代表消息的代表消息的信号参量信号参量取值连续。

取值连续。

举例：

举例：

麦克风输出的音频信号的电压。

麦克风输出的音频信号的电压。

2020第一章第一章绪论绪论数字信号定义：

定义：

代表消息的代表消息的信号参量信号参量取值为有限个。

取值为有限个。

举例：

举例：

电报信号、计算机输入输出信号。

电报信号、计算机输入输出信号。

2121第一章第一章绪论绪论信号举例2222第一章第一章绪论绪论通信系统定义：

实现信息传递所需的一切技术设备定义：

实现信息传递所需的一切技术设备与信道的总合。

与信道的总合。

信息源信息源:

信息的来信息的来源，又称发终端。

源，又称发终端。

发送设备发送设备:

把信号转换把信号转换为易于传送的形式，多为易于传送的形式，多为调制器或编码器。

为调制器或编码器。

信道信道:

传输介质，传输介质，如电线、电波如电线、电波噪声源噪声源:

信道上以及系统内不可避信道上以及系统内不可避免的干扰与噪声的集中表示。

免的干扰与噪声的集中表示。

接收设备接收设备:

接收信号并转接收信号并转换信号为原始形式。

换信号为原始形式。

受信者：

受信者：

信息的归信息的归宿，最终接收端。

宿，最终接收端。

2323第一章第一章绪论绪论模拟通信系统定义：

定义：

利用利用模拟信号模拟信号来传递信息的通信系统。

来传递信息的通信系统。

两种变换：

两种变换：

模拟消息模拟消息基带信号基带信号基带信号基带信号已调信号已调信号基带信号基带信号已调信号已调信号载波信号载波信号2424第一章第一章绪论绪论模拟通信的特点优点：

优点：

简单、易于实现。

简单、易于实现。

缺点：

缺点：

抗干扰能力差；抗干扰能力差；不易于保密通信；不易于保密通信；设备不易于大规模集成；设备不易于大规模集成；不适应飞速发展的数字通信的要求。

不适应飞速发展的数字通信的要求。

2525第一章第一章绪论绪论数字通信系统定义：

定义：

利用利用数字信号数字信号来传递信息的通信系统。

来传递信息的通信系统。

2626第一章第一章绪论绪论信源编码与译码信源编码的目的：

信源编码的目的：

模模/数转换；数转换；提高信息传输的有效性。

提高信息传输的有效性。

信源编码的方法：

信源编码的方法：

PCMPCM、ADPCMADPCM、DMDM等。

等。

信源译码是信源编码的逆过程。

信源译码是信源编码的逆过程。

2727第一章第一章绪论绪论信道编码与译码信道编码的信道编码的目的：

目的：

提高通信系统抗干扰能力，实现可靠通信。

提高通信系统抗干扰能力，实现可靠通信。

信道编码的方法：

信道编码的方法：

波形编码波形编码，如双极性波形、正交波形、多元波形等。

，如双极性波形、正交波形、多元波形等。

差错控制编码差错控制编码，如线性分组码、卷积码、循环码等。

，如线性分组码、卷积码、循环码等。

信道译码：

信道译码：

信道译码器按一定规则进行解码，从解码过程中发现信道译码器按一定规则进行解码，从解码过程中发现错误或纠正错误。

错误或纠正错误。

2828第一章第一章绪论绪论数字调制与解调数字调制的目的：

数字调制的目的：

把把数字基带信号数字基带信号的频谱搬移到高频处，的频谱搬移到高频处，形成适合在信形成适合在信道中传输的道中传输的带通信号带通信号。

数字调制的方法：

数字调制的方法：

如如ASKASK、FSKFSK、PSKPSK、DPSKDPSK等。

等。

数字解调：

数字解调：

对这些信号采用相干解调或非相干解调还原为数字基对这些