现代通信原理课件第1章+通信原理绪论

1、 现代通信原理(第三版)宋祖顺 宋晓勤 宋 平电子工业出版社前 言为什么选择通信电子信息专业？通信电子信息学科是尖端科学技术。 物质、能源、信息是人类生存的三大资源。通信电子信息产业是朝阳产业。 通信电子信息产业有很大发展空间。 通信是其它各行各业的倍增器 通信电子信息专业的姐妹学科多。 自控、遥控、遥测、仪表、汽车电子、家电、智能楼宇等 通信电子信息就业好。一 、 现代通信原理课程的地位与作用1. 通信的过程： 信息的采集 信息的加工处理 信息的传输 信息的交换 信息的利用2.以人民防空系统为例详解上述五亇过程： 雷达获取来犯敌机或导弹信息 对信息进行加工处理，如编码、经纬度转换等 信息从雷

2、达站向上级传送 信息经逐级交换传送至中央 由中央决定对来犯者实施打击或驱逐3.通信原理主要内容： 信息的加工处理 信息的传输 通信原理以信息传输为核心，部分内容涉及信息的加工处理。 模拟信号数字化传输、基带传输、频带传输(调制、解调)、同步技术、差错控制技术等，都是围绕传输这个核心展开讨论的。 少数内容，如PCM、增量调制等属于信息加工处理的内容。二、现代通信原理概 述 1.绪论 2.统计信号分析 3.模拟调制 4.模拟信号的数字化传输 5.数字基带传输 6.数字调制 7.数字信号的最佳接收 8.同步技术 9.信道编码10.通信原理实验三、通信原理课程的重点、难点(不同层次要求不同) * 统计

3、信号分析 模拟调制 模拟信号的数字化传输 * 基带传输 数字调制 * 最佳接收 同步 差错控制 实验第 1 章 绪 论 现代通信原理（第三版）宋祖顺宋晓勤宋平电子工业出版社 通信发展简史1 通信系统的基本模型 2 通信系统分类和数字通信系统 3 信息量与香农公式4第1章绪论1.1通信发展简史电通信起源于18世纪末，开始用于军事目的是19世纪初。1876年贝尔发明了电话1895年马可尼和波波夫同时分別实现了无线电通信。1929年贝尔实验室第一次进行了电视试验。1946年美国造了第一台电子计算机，到了20世纪50年代末开始了计算机通信。1956年美国摩托罗拉公司生产出第一个无线电寻呼机。1957年

4、苏联发射第一颗人造地球卫星，人类开始了空间通信。1962年美国发射第一颗通信卫星，卫星通信步入实用阶段。1966年美籍华人高锟提出光纤通信设想，十多年后实现了光纤通信。1970年第一部商用数字时分程控电话交换机在法国投入使用。1978年美国贝尔实验室研制成功模拟蜂房移动电话系统。1985年英国电信公司开设了综合业务数字网。1986年欧洲推出泛欧数字移动通信网(GSM)并于1991年在欧洲开始商用。1989年美国科克姆公司开始码分多址数字蜂房通信试验，93年生产出第一批双模式移动台，此后CDMA席卷世界。1991年美国国防部“易通话”计划提出软件无线电概念，94年10月完成第一阶段计划并进行演示

5、。1991年美国副总统戈尔提出“信息高速公路法案”很快得到世界各国响应，全球掀起信息高速公路热潮。1994年国际最大的计算机互联网络(英特网)商业化，实现了世界范围的网络资源共享。2000年国际电信联盟(ITU)确定W-CDMA，CDMA-2000和TD-SCDMA三大主流无线接口标准写入第三代移动通信系统(3G)技术指导性文件。1.2 通信系统的基本模型信源和输入变换器发送设备信道接收设备输出变换器和信宿噪声及干扰源信源和输入变换器：信源是消息的来源，通常为非电量，输入变换器是把非电量转变成电量，即把消息变换成输入信号。发送设备：加工信号，満足信道的要求。(如调制)信道：信息传输的通道。接收

6、设备：接收信道传输的信号，减小噪声及干扰的影响，并变换成信宿能接受的信号(如解调)。信宿及输出变换器：信息的归宿，其中重要的任务是电量与非电量的转换。噪声和干扰源：它包括白噪声、自然干扰、工业干扰、人为干扰等，与其它方框不同，它是系统固有的，并非是一个设备。1.3 通信系统分类和数字通信系统1. 通信系统分类：按收、发两地有没有线路连接分为： 有线通信和无线通信按消息的形式分为： 电话、电报、传真、电视按信号的性质分为： 模拟通信和数字通信2. 模拟通信与数字通信： 信道上传输的是模拟信号称为模拟通信。 信道上传输的是数字信号称为数字通信。3. 模拟信号与数字信号： 凡信号的某一参量可以取无限

7、多个值，并且直接与消息对应的信号称为模拟信号。 凡信号的某一参量只能取有限个值，并且常常不直接或者不准确地与消息对应的信号称为数字信号。4. 数字通信方框图(见教材第6页)5. 数字通信 的优点： 抗干扰能力强，差错可控制，便于与计算机连接实现通信现代化、自动化，易加密，便于集成，便于实现多媒体通信。1.4 信息量与香农公式1. 消息、信号与信息的基本概念： 消息人或事物情况的报道。 信号消息的载体或消息的携带者(对电通信，信号是指电流或电压的幅度、频率、相位；无线电波、光波等等)。 信息对接收者事先不知道的消息(信息与不确定性紧密相关，越出人意料，信息量越大)。2. 信息的度量 1)信息的定

8、义： 假设信源由 共 个离散符号组成，并且每个符号独立，其中任一个符号 出现的概率为 则 si 的信息量 上述对数以2为底，则信息量的单位为比特(bit) 2)讨论 (1)等概二元制信源，每一个符号的信息量为1比特。如： 并且 等概二元制信号，每个符号的信息量为1比特，是最简单的信息，它作为信息量的单位是非常适合的。(2)信息量的概念与概率联系在一起，概率越小信息量越大，符合人们对信息的理解。 (3)信息量用对数表示，能准确地表达信息的本质。 a) 确定符号概率为1，取对数为0，表示信息量为0。 b) 多个符号总信息量为各个符号信息量之和。如三个等概二元制符号的信息量 I(3s)=3I(s)，

9、即三个符号的信息量是单个符号信息量的三倍。 因3个二元制符号共有8种状态000 、001 、111,所以每种状态出现的概率为1/8， I(3s)=-lb1/8=3 l(s)=1 所以l(3s)=3l(s) c)信息量最小为0，不会为负。 因概率在10之间，取对数则在0无穷大之间，它不会为负数。因此，对数能准确地表示信息量的意义。3.平均信息量(熵) 当信源等概时 有最 大值。1)熵的物理概念是：每个符号的平均信息量，单位是比特/符号。2)熵是非负的，最小为零。3)当信源符号等概时，熵有最大值记为4)只要信源不等概，则熵有如下性质4.例：设A、B、C、D四个消息分別以概率1/4、1/8、1/8、

10、1/2传送，求平均信息量。若A、B、C、D等概，求平均信息量。5.香农公式：1)香农公式给出了信道最大的无差错传输速率。2)香农公式说明若保持最大无差错传输速率不变，带宽与信噪比可以互换。3)香农公式并没有给出带宽与信噪比互换的具体方法。1.5 数字通信系统的主要性能指标1.概述 有效性、可靠性、适应性、标准性、经济性、及美观大方，便于维修等等都是通信系统的性能指标。 其中最重要的是有效性与可靠性。 有效性-快 可靠性-正确2.模拟通信系统的有效性与可靠性有效性：取决于消息所含的信息量及对消息的処理。可靠性：用均方误差或信噪比表征3. 数字通信系统的有效性与可靠性 (1)有效性：用码元速率(传

11、码率、传输速率、波形速率)及信息速率(传信率)来表征。 码元速率：每秒钟传送码元的个数，用 表示，单位为波特，记为B。 仅有码元速率表示有效性是不够的，例如对八种天气进行天气预报 晴 云 阴 雨 雪 雾 霜 雹 八进制 0 1 2 3 4 5 6 7 二进制 000 001 010 011 100 101 110 111 若每秒钟报告一次，则八进制码元速率为1B 则二进制码元速率为3B 是否二元制系统有效性高呢？ 结论是否定的，因为两个系统完成的工作是一样的，都是进行天气预报， 八种天气，每秒钟报告一次。因此，有效性仅用码元速率来衡量有失公允。 信息速率：每秒钟传送的信息量，用 表示 ，单位为比特/秒，简