桂林理工大学通信原理第1章绪论课件

通信原理桂林理工大学信息科学与工程学院通信教研室施晓东Email:shixiaodong@通信原理桂林理工大学信息科学与工程学院关于本课程通信原理为信息类专业的技术基础课，要求重点掌握通信系统的基本概念和基本分析方法，以及信息传输的基本原理；熟悉各种通信技术的基本特点以及性能。先修课程：《信号与系统》、《概率论与随机过程》等课程结构：理论（54课时）+实验（10课时）学习方式：课堂教学+课后作业+实验考试方式：笔试，闭卷成绩评定：70%考试+30%（平时+实验）关于本课程通信原理为信息类专业的技术基础课，要求重点掌握通信2主要参考书

樊昌信《通信原理》第六版国防工业出版社曹志刚,《现代通信原理》清华大学出版社L.W.Couch,《数字与模拟通信系统》第七版电子工业出版社主要参考书樊昌信《通信原理》第六版国防工业出版社3课程主要内容第1章绪论（4学时）

第2章确知信号第3章随机过程（6学时）第4章信道（4学时）第5章模拟调制系统（6学时）第6章数字基带传输系统（6学时）第7章数字带通传输系统（6学时）

第8章新型数字带通调制技术（4学时）第9章模拟信号的数字传输（6学时）课程主要内容第1章绪论（4学时）4课程主要内容第10章数字信号的最佳接收（4学时）第11章差错控制编码（6学时）

第12章正交编码与伪随机序列第13章同步原理（2学时）

第14章通信网课程主要内容第10章数字信号的最佳接收（4学时）5第1章绪论桂林理工大学通信原理第1章绪论课件6第1章绪论1.1

通信的基本概念1.2

通信系统的组成1.3

通信系统的分类和通信方式1.4

信息及其度量1.5

通信系统的主要性能指标第1章绪论1.1通信的基本概念7本章学习目标

了解通信技术的发展；

掌握消息、信息、信号的定义；

掌握数字通信的概念，理解数字通信的优点；

掌握通信系统模型及其主要性能指标；重点：1.信息的度量；

2.数字通信系统模型的理解与掌握。难点：数字通信系统性能指标的理解与计算；本章学习目标了解通信技术的发展；重点：1.信息的度量；81.1

通信的基本概念古代峰火边防海军旗语信鸽传书传统通信的几种形式1.1通信的基本概念古代峰火边防海军旗语信鸽传书传统通91.1

通信的基本概念无线广播移动通信移动电视电视广播雷达卫星广播现代通信的几种形式1.1通信的基本概念无线广播移动通信移动电视电视广播雷达卫101.1

通信的基本概念通信:信息（或消息）的传输和交换。（要求准确、迅速）

消息：信息的

物理表现形式

。如符号、文字、话音、数据或图像等。

信息：消息的

内涵，即信息是消息中所包含

的人们原来不知而待知的内容

。1.1通信的基本概念通信:信息（或消息）的传输和交111.1

通信的基本概念电通信：是利用

电（电流或电波，包括光）来传递信息

。

现代通信一般均是指“电通信”。

信号：消息的电的表示形式。在电通信系统中，电信号是消息传递的物质载体。通信系统：是完成传递信息任务所需要的一切技术设备和传输媒介所构成的总体。1.1通信的基本概念电通信：是利用电（电流或电波，包括光121.1通信的基本概念通信系统与电力系统的主要区别在电力系统中，信号的波形是确定的，设计电力系统时主要考虑如何尽量减少电能的损失。通信系统中，接收端在没有收到信号之前是不知道信号波形的，否则就没有可传输的信息，也就没必要进行通信了。思考：1.1通信的基本概念通信系统与电力系统的主要区别在电力131.2通信系统的组成1.2.1

通信系统一般模型在本书中，特指将原始信息转换成电信号的设备，如麦克风等信源发送设备信道噪声源接收设备信宿如调制器、功率放大器、天线等如双绞线、光纤、同轴电缆等。注意：自由空间也是一种信道是一种随机信号，对通信有害，但不可避免。是发送设备处理的“逆过程”在本书中，特指将电信号还原成原始信息的设备，如扬声器等1.2通信系统的组成1.2.1通信系统一般模型在本书中141.2通信系统的组成1.2.2

模拟通信系统和数字通信系统模拟信号与数字信号通信系统中，消息的传递是通过其物理载体—电信号来实现的，即把消息寄托在电信号的某一参量（幅度、频率或相位等）上。

按信号参量的取值方式不同，可把信号分为模拟信号和数字信号两类。模拟通信系统和数字通信系统按照信道中传输的信号是模拟信号还是数字信号，相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。1.2通信系统的组成1.2.2模拟通信系统和数字通信系151.2通信系统的组成

(a)二进制信号(b)2PSK信号

(a)话音信号(b)抽样信号

模拟信号：电参量的取值连续（不可数、无穷多）

数字信号：电参量的取值仅可能取有限个值1.2通信系统的组成(a)二进制信号161.2通信系统的组成两种重要的变换模拟信源调制器信道噪声源解调器信宿1.

发送端通过信源把连续消息变换成原始电信号（基带信号，基带的含义是信号频谱从零频附近开始），在接收端通过信宿进行相反的变换。2.

调制器把基带信号转换成适合在信道传输的信号，并在接收端通过解调器进行反变换。经过调制后的信号成为已调信号（带通信号、频带信号）。模拟通信系统模型1.2通信系统的组成两种重要的变换模拟信源调制器信道噪171.2通信系统的组成模拟通信系统模型（以AM广播为例）模拟信源调制器信道噪声源解调器信宿人的语音频率在300Hz到4000Hz之间，无法通过天线发射出去（教材P65）从这个过程中我们可以知道，实际上，模型中的调制解调器中都包含了放大功能1.2通信系统的组成模拟通信系统模型（以AM广播为例）181.2通信系统的组成数字通信系统模型可能是模拟信源（如麦克风），也可能是数字信源（如计算机）若信源是数字信源，主要是对其进行数据压缩，以降低码元速率，提高信息传输的有效性；若是模拟信源，则先进行A/D变换再进行压缩主要功能是检错和纠错，提高信号的抗干扰能力，从而保证通信的可靠性。与模拟调制的作用类似：把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道传输的带通信号。是发送端处理的“逆过程”，不再赘述信息源信源编码信道编码数字调制信道噪声源数字解调信道译码信源译码受信者加密解密通过人为地将所传输的数字序列扰乱，提高信息传输的安全性。1.2通信系统的组成数字通信系统模型可能是模拟信源（如191.2通信系统的组成

数字通信的特点抗干扰能力强，且噪声不积累。传输差错可控。便于现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、存储等。易于集成，使通信设备微型化，重量轻。易于加密处理，且保密性好。优点：缺点：需要较大的传输带宽。对同步要求较高。一路模拟电话4kHz一路数字电话64kHz1.2通信系统的组成数字通信的特点抗干扰能力强，且噪201.3通信系统分类与通信方式

通信系统的分类按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统等。按调制方式分类：基带传输系统——市内电话、有线广播等；带通传输系统——AM、FM、FSK、PSK等；按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统按传输媒质分类：有线通信系统和无线通信系统按工作波段分类：长波通信、中波通信和短波通信等按信号复用方式分类：FDM、TDM和CDM1.3通信系统分类与通信方式通信系统的分类按通信业务分21表1-1常见调制方式及用途调制方式

用途

连续波调制线性调制常规双边带调幅广播抑制载波双边带调幅立体声广播单边带调幅SSB载波通信、无线电台、数传残留边带调幅VSB电视广播、数传、传真非线性调制频率调制FM微波中继、卫星通信、广播相位调制PM中间调制方式数字调制幅度键控ASK数据传输频移键控FSK数据传输表1-1常见调制方式及用途调制方式用途连线性调22脉冲调制数字调制相位键控PSK、DPSK、QPSK等数据传输、数字微波、空间通信其他高效数字调制QAM、MSK等数字微波、空间通信脉冲模拟调制脉幅调制PAM

中间调制方式、遥测脉宽调制PDM(PWM)中间调制方式脉位调制PPM遥测、光纤传输脉冲数字调制脉码调制PCM市话、卫星、空间通信增量调制DM军用、民用电话差分脉码调制DPCM电视电话、图像编码其他语言编码方式ADPCM、APC、LPC

中低速数字电话表1-1常见调制方式及用途数字相位键控PSK、DPSK、QPSK等数据传输、23频率波长符号媒质用途3Hz~30kHz104~108m甚低频VLF有线线对长波无线电音频、电话、数据终端、长距离导航、时标30~300kHz103~104m低频LF有线线对长波无线电导航、信标、电力线通信300kHz~3MHz102~103m中频MF同轴电缆短波无线电调幅广播、移动陆地通信、业余无线电3~30MHz10~102m高频HF同轴电缆短波无线电移动电话、短波广播定点军用通信、业余无线电表1-2通信波段及常用传输媒质频率波长符号媒质用途3Hz104~108m24

30~300MHz1~10m甚高频VHF同轴电缆米波无线电电视、调频广播、空中管制、车辆、通信、导航

300MHz~3GHz10~100cm特高频UHF波导分米波无线电微波接力、卫星和空间通信、雷达

3~30GHz1~10cm超高频SHF波导厘米波无线电微波接力、卫星和空间通信、雷达

30~300GHz1~10mm极高频EHF波导毫米波无线电雷达、微波接力、射电天文学

107~108GHz3×10-5~3×10-4cm紫外可见光红外光纤激光空间传播光通信表1-2通信波段及常用传输媒质301~10m甚高频VHF同轴电缆电视、调频广播25图1:信号复用方式示意图时间频率时分复用（TDM）时间频率码字码分复用（CDM）时间频率频分复用（FDM）图1:信号复用方式示意图时间频率时分复用（TDM）时间频率261.3通信系统分类与通信方式

通信方式—单工、半双工和全双工通信发送端接收端信道发送端发送端接收端接收端信道信道发送端发送端接收端接收端信道单工通信：消息只能够单方向传输的工作方式，如广播、遥控等。半双工通信：通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式，如使用同一载频的传统对讲机等。全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方式，如电话等。1.3通信系统分类与通信方式通信方式—单工、半双工和全271.3通信系统分类与通信方式

通信方式—并行传输和串行传输发送设备接收设备发送设备接收设备并行传输：将代表信息的数字信号码元序列以成组的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输。串行传输：将数字信号码元序列以串行方式一个码元接一个码元地再一条信道上传输。1.3通信系统分类与通信方式通信方式—并行传输和串281.4信息及其度量

任何信源

产生的输出都是

随机的

，信息量就是对

消息

中这种

不确定性

的

度量

。

信息量

与事件发生

的概率有关，事件

出现的概率越小，信息量就越大；必然事件的

概率为

1

，则它传递的信息量就为

0

。

信息量

是

概率的函数，即

越小，越大；反之，越小。

且时，；时，

假设是消息发生的概率，则：1.4信息及其度量任何信源产生的输出都291.4信息及其度量

若干个互相独立事件构成的消息，所含信息量具

有相加性:

综合以上三条规律

，根据概率论知识

，信息量与消息

出现的

概率

之间的

关系应为：

信息量的单位

与对数底数

a

有关。

a=2时，信息量的单位为比特

(bit)，最常用；

a=e

时，信息量的单位为

奈特

(nat)；

a=10

时，信息量的单位为

哈特莱（Hartly）。1.4信息及其度量若干个互相独立事件构成的消息，所含信301.4信息及其度量

可见，传送等概率

的

二进制

波形

之一

的

信息量

为1

比特

。同理，传送等概率

的

四进制波形

之一

的

信息量

为2

比特。

对于离散信源，M个波形等概率

发送，且每一个

波形

的

出现

是独立的

，即信源是

无记忆的

，则传送

M进制波形

之一的信息量为：1、等概率情况下信息量的计算【例1-1】设二进制离散信源

，以相等

的

概率发送数字0

或1

，则信源每个输出

的

信息含量为多少？1.4信息及其度量可见，传送等概率的二进311.4信息及其度量

传送等概率四进制

波形之一的

信息量

为2

比特，每个

四进制波形

需要用

2

个

二进制脉冲表示；

传送等概率八进制波形之一的信息量为3

比特，每个

八进制波形

需要用

3

个二进制脉冲表示。综上所述，式中

K

是

二进制

脉冲

数目。式中P

为每一个波形出现的概率，M

为传送的波形数。若

M

是

2

的

整幂次，比如

（

K

=1，2，）则式(1.4-4)可改写为：式(1.4-4)1.4信息及其度量传送等概率四进制波形之321.4信息及其度量

设

离散

信息源

是一个由

n

个

符号

组成的

集合，按独立出现。记2、非等概情况的信息量的计算

则每个符号所含信息量

的

统计

平均值

，即

平均

信息量

为：式(1.4-6)1.4信息及其度量设离散信息源是一个由331.4信息及其度量

由于

H

同热力学中的熵形式一样，故通常又称它为

信息源的熵

，其单位为

bit/符号。

当信源中每个符号

等概

独立出现时，式(1.4-6)即成为式(1.4-5)

。可以证明，此时

信源的熵有最大值：

根据信息量

的

相加性

概念

，N

个符号

的

总信息量

可表示为：

其中

ni为

符号

xi

出现

的

次数

(

事件发生次数

)1.4信息及其度量由于H同热力学中的熵形341.4信息及其度量【例1-2】一离散信源由0

，1

，2

，3

四个符号

组成

，它们

出现

的

概率

分别为

3/8

，1/4

，1/4

，1/8

，且每个符号

的

出现都是独立的

。试求某消息：201020130213001203210100321010023102002010312032100120210的

信息量

。

解：0

出现

23

次

；

1

出现

14

次；2

出现

13

次；3

出现

7

次；共有

57

个

符号，故该消息的总信息量为1.4信息及其度量【例1-2】一离散信源由0，1351.4信息及其度量

每个符号

的

算术平均信息量

为：

可见，两种算法

的

结果有一定误差

，但当

消息很长

时，用

熵

的

概念

来计算

比较方便

。

而且随着消息序列长度

的

增加

，

两种

计算误差将趋于

零

。

若用

熵

的

概念

来计算，由式(1.4-5)得：

1.4信息及其度量可见，两种算法的结果有361.5通信系统主要性能指标

通信的任务是快速、准确地传递信息。评价通信系统优劣的主要性能指标是系统的有效性和可靠性。有效性

是指在

给定时间

内所传输

的

信息内容

的多少

，或者说是传输的

“速度”问题；可靠性

是指接收信息

的

准确程度

，也就是传输的

“质量”问题。

这两个问题相互矛盾而又相对统一

，通常还可以进行

互换

。1.5通信系统主要性能指标通信的任务是快速、准确371.5通信系统主要性能指标一、模拟通信系统有效性指标：用单位时间传送的

信息量

或

有效传输频带

来衡量。

频带相同时，单位时间内传送信息量越大，有效性越好；单位时间传送的信息量相同时，占用频带越窄，有效性越好。

如

调频信号

抗干扰能力

比

调幅

好，但

调频信号所需

传输频带

却宽于调幅

。

可靠性指标：用接收端最终输出

信噪比

来度量，信噪比

越大

，可靠性

越好

。1.5通信系统主要性能指标一、模拟通信系统有效性指标：用381.5通信系统主要性能指标有效性

用

传输速率来衡量；可靠性

用

差错率来衡量。二、数字通信系统1、传输速率码元传输速率

RB简称

传码率，又称

符号速率。

它表示单位时间内传输码元的数目，单位

是波特（Baud），记为B

。

例如，若

1

秒内传2400个

码元，则传码率为2400B1.5通信系统主要性能指标有效性用传输速率来衡量；391.5通信系统主要性能指标

在数字通信中，一个码元（符号）在时间轴上的长度被称为

码元长度。

数字信号有多进制和二进制之分，但码元速率与进制数无关，只与传输的码元长度

TB有关信息传输速率Rb

简称

传信率，又称

比特率

等。它表示单位时间内传递的平均信息量或比特数，单位是

比特/秒，可记为bit/s

，或b/s

，或bps。1.5通信系统主要性能指标在数字通信中，一个码元401.5通信系统主要性能指标式中，H

是信源中每个符号所含的

平均信息量

(

熵

)码元速率

和

信息速率

有确定的关系

，即

等概传输

时，熵有最大值，信息速率

也达到最大

，即

式中，M

为符号的

进制数

。二进制

的

码元速率和信息速率在数量上相等。1.5通信系统主要性能指标式中，H是信源中每个符411.5通信系统主要性能指标频带利用率η是单位频带内的码元传输速率。它真正衡量数字通信系统的传输效率，即系统有效性。

数字信号的传输带宽

B

不仅与码元速率

RB有关，而且与数字信号的调制方式有关。

码元传输速率

RB与

信息传输速率

Rb

有关，为了比较不同系统的传输效率，又可定义

频带利用率

为：

1.5通信系统主要性能指标频带利用率η是单位频带内的码元421.5通信系统主要性能指标误码率（码元差错率）Pe

，是指发生差错的码元数在传输总码元数中所占的比例，更确切地说，误码率是码元在传输系统中被传错的概率，即：

衡量数字通信系统可靠性的指标是差错率，常用误码率和误信率表示。2、差错率1.5通信系统主要性能指标误码率（码元差错率）Pe，431.5通信系统主要性能指标误信率（信息差错率）是指发生差错的比特数在传输总比特数中所占的比例，即：显然，在二进制中有：1.5通信系统主要性能指标误信率（信息差错率）是指发生差44作业

习题：1-2、1-4、1-6、1-10作业作业习题：1-2、1-4、1-6、1-10作业45ThankYou!ThankYou!通信原理桂林理工大学信息科学与工程学院通信教研室施晓东Email:shixiaodong@通信原理桂林理工大学信息科学与工程学院关于本课程通信原理为信息类专业的技术基础课，要求重点掌握通信系统的基本概念和基本分析方法，以及信息传输的基本原理；熟悉各种通信技术的基本特点以及性能。先修课程：《信号与系统》、《概率论与随机过程》等课程结构：理论（54课时）+实验（10课时）学习方式：课堂教学+课后作业+实验考试方式：笔试，闭卷成绩评定：70%考试+30%（平时+实验）关于本课程通信原理为信息类专业的技术基础课，要求重点掌握通信48主要参考书

樊昌信《通信原理》第六版国防工业出版社曹志刚,《现代通信原理》清华大学出版社L.W.Couch,《数字与模拟通信系统》第七版电子工业出版社主要参考书樊昌信《通信原理》第六版国防工业出版社49课程主要内容第1章绪论（4学时）

第2章确知信号第3章随机过程（6学时）第4章信道（4学时）第5章模拟调制系统（6学时）第6章数字基带传输系统（6学时）第7章数字带通传输系统（6学时）

第8章新型数字带通调制技术（4学时）第9章模拟信号的数字传输（6学时）课程主要内容第1章绪论（4学时）50课程主要内容第10章数字信号的最佳接收（4学时）第11章差错控制编码（6学时）

第12章正交编码与伪随机序列第13章同步原理（2学时）

第14章通信网课程主要内容第10章数字信号的最佳接收（4学时）51第1章绪论桂林理工大学通信原理第1章绪论课件52第1章绪论1.1

通信的基本概念1.2

通信系统的组成1.3

通信系统的分类和通信方式1.4

信息及其度量1.5

通信系统的主要性能指标第1章绪论1.1通信的基本概念53本章学习目标

了解通信技术的发展；

掌握消息、信息、信号的定义；

掌握数字通信的概念，理解数字通信的优点；

掌握通信系统模型及其主要性能指标；重点：1.信息的度量；

2.数字通信系统模型的理解与掌握。难点：数字通信系统性能指标的理解与计算；本章学习目标了解通信技术的发展；重点：1.信息的度量；541.1

通信的基本概念古代峰火边防海军旗语信鸽传书传统通信的几种形式1.1通信的基本概念古代峰火边防海军旗语信鸽传书传统通551.1

通信的基本概念无线广播移动通信移动电视电视广播雷达卫星广播现代通信的几种形式1.1通信的基本概念无线广播移动通信移动电视电视广播雷达卫561.1

通信的基本概念通信:信息（或消息）的传输和交换。（要求准确、迅速）

消息：信息的

物理表现形式

。如符号、文字、话音、数据或图像等。

信息：消息的

内涵，即信息是消息中所包含

的人们原来不知而待知的内容

。1.1通信的基本概念通信:信息（或消息）的传输和交571.1

通信的基本概念电通信：是利用

电（电流或电波，包括光）来传递信息

。

现代通信一般均是指“电通信”。

信号：消息的电的表示形式。在电通信系统中，电信号是消息传递的物质载体。通信系统：是完成传递信息任务所需要的一切技术设备和传输媒介所构成的总体。1.1通信的基本概念电通信：是利用电（电流或电波，包括光581.1通信的基本概念通信系统与电力系统的主要区别在电力系统中，信号的波形是确定的，设计电力系统时主要考虑如何尽量减少电能的损失。通信系统中，接收端在没有收到信号之前是不知道信号波形的，否则就没有可传输的信息，也就没必要进行通信了。思考：1.1通信的基本概念通信系统与电力系统的主要区别在电力591.2通信系统的组成1.2.1

通信系统一般模型在本书中，特指将原始信息转换成电信号的设备，如麦克风等信源发送设备信道噪声源接收设备信宿如调制器、功率放大器、天线等如双绞线、光纤、同轴电缆等。注意：自由空间也是一种信道是一种随机信号，对通信有害，但不可避免。是发送设备处理的“逆过程”在本书中，特指将电信号还原成原始信息的设备，如扬声器等1.2通信系统的组成1.2.1通信系统一般模型在本书中601.2通信系统的组成1.2.2

模拟通信系统和数字通信系统模拟信号与数字信号通信系统中，消息的传递是通过其物理载体—电信号来实现的，即把消息寄托在电信号的某一参量（幅度、频率或相位等）上。

按信号参量的取值方式不同，可把信号分为模拟信号和数字信号两类。模拟通信系统和数字通信系统按照信道中传输的信号是模拟信号还是数字信号，相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。1.2通信系统的组成1.2.2模拟通信系统和数字通信系611.2通信系统的组成

(a)二进制信号(b)2PSK信号

(a)话音信号(b)抽样信号

模拟信号：电参量的取值连续（不可数、无穷多）

数字信号：电参量的取值仅可能取有限个值1.2通信系统的组成(a)二进制信号621.2通信系统的组成两种重要的变换模拟信源调制器信道噪声源解调器信宿1.

发送端通过信源把连续消息变换成原始电信号（基带信号，基带的含义是信号频谱从零频附近开始），在接收端通过信宿进行相反的变换。2.

调制器把基带信号转换成适合在信道传输的信号，并在接收端通过解调器进行反变换。经过调制后的信号成为已调信号（带通信号、频带信号）。模拟通信系统模型1.2通信系统的组成两种重要的变换模拟信源调制器信道噪631.2通信系统的组成模拟通信系统模型（以AM广播为例）模拟信源调制器信道噪声源解调器信宿人的语音频率在300Hz到4000Hz之间，无法通过天线发射出去（教材P65）从这个过程中我们可以知道，实际上，模型中的调制解调器中都包含了放大功能1.2通信系统的组成模拟通信系统模型（以AM广播为例）641.2通信系统的组成数字通信系统模型可能是模拟信源（如麦克风），也可能是数字信源（如计算机）若信源是数字信源，主要是对其进行数据压缩，以降低码元速率，提高信息传输的有效性；若是模拟信源，则先进行A/D变换再进行压缩主要功能是检错和纠错，提高信号的抗干扰能力，从而保证通信的可靠性。与模拟调制的作用类似：把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道传输的带通信号。是发送端处理的“逆过程”，不再赘述信息源信源编码信道编码数字调制信道噪声源数字解调信道译码信源译码受信者加密解密通过人为地将所传输的数字序列扰乱，提高信息传输的安全性。1.2通信系统的组成数字通信系统模型可能是模拟信源（如651.2通信系统的组成

数字通信的特点抗干扰能力强，且噪声不积累。传输差错可控。便于现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、存储等。易于集成，使通信设备微型化，重量轻。易于加密处理，且保密性好。优点：缺点：需要较大的传输带宽。对同步要求较高。一路模拟电话4kHz一路数字电话64kHz1.2通信系统的组成数字通信的特点抗干扰能力强，且噪661.3通信系统分类与通信方式

通信系统的分类按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统等。按调制方式分类：基带传输系统——市内电话、有线广播等；带通传输系统——AM、FM、FSK、PSK等；按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统按传输媒质分类：有线通信系统和无线通信系统按工作波段分类：长波通信、中波通信和短波通信等按信号复用方式分类：FDM、TDM和CDM1.3通信系统分类与通信方式通信系统的分类按通信业务分67表1-1常见调制方式及用途调制方式

用途

连续波调制线性调制常规双边带调幅广播抑制载波双边带调幅立体声广播单边带调幅SSB载波通信、无线电台、数传残留边带调幅VSB电视广播、数传、传真非线性调制频率调制FM微波中继、卫星通信、广播相位调制PM中间调制方式数字调制幅度键控ASK数据传输频移键控FSK数据传输表1-1常见调制方式及用途调制方式用途连线性调68脉冲调制数字调制相位键控PSK、DPSK、QPSK等数据传输、数字微波、空间通信其他高效数字调制QAM、MSK等数字微波、空间通信脉冲模拟调制脉幅调制PAM

中间调制方式、遥测脉宽调制PDM(PWM)中间调制方式脉位调制PPM遥测、光纤传输脉冲数字调制脉码调制PCM市话、卫星、空间通信增量调制DM军用、民用电话差分脉码调制DPCM电视电话、图像编码其他语言编码方式ADPCM、APC、LPC

中低速数字电话表1-1常见调制方式及用途数字相位键控PSK、DPSK、QPSK等数据传输、69频率波长符号媒质用途3Hz~30kHz104~108m甚低频VLF有线线对长波无线电音频、电话、数据终端、长距离导航、时标30~300kHz103~104m低频LF有线线对长波无线电导航、信标、电力线通信300kHz~3MHz102~103m中频MF同轴电缆短波无线电调幅广播、移动陆地通信、业余无线电3~30MHz10~102m高频HF同轴电缆短波无线电移动电话、短波广播定点军用通信、业余无线电表1-2通信波段及常用传输媒质频率波长符号媒质用途3Hz104~108m70

30~300MHz1~10m甚高频VHF同轴电缆米波无线电电视、调频广播、空中管制、车辆、通信、导航

300MHz~3GHz10~100cm特高频UHF波导分米波无线电微波接力、卫星和空间通信、雷达

3~30GHz1~10cm超高频SHF波导厘米波无线电微波接力、卫星和空间通信、雷达

30~300GHz1~10mm极高频EHF波导毫米波无线电雷达、微波接力、射电天文学

107~108GHz3×10-5~3×10-4cm紫外可见光红外光纤激光空间传播光通信表1-2通信波段及常用传输媒质301~10m甚高频VHF同轴电缆电视、调频广播71图1:信号复用方式示意图时间频率时分复用（TDM）时间频率码字码分复用（CDM）时间频率频分复用（FDM）图1:信号复用方式示意图时间频率时分复用（TDM）时间频率721.3通信系统分类与通信方式

通信方式—单工、半双工和全双工通信发送端接收端信道发送端发送端接收端接收端信道信道发送端发送端接收端接收端信道单工通信：消息只能够单方向传输的工作方式，如广播、遥控等。半双工通信：通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式，如使用同一载频的传统对讲机等。全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方式，如电话等。1.3通信系统分类与通信方式通信方式—单工、半双工和全731.3通信系统分类与通信方式

通信方式—并行传输和串行传输发送设备接收设备发送设备接收设备并行传输：将代表信息的数字信号码元序列以成组的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输。串行传输：将数字信号码元序列以串行方式一个码元接一个码元地再一条信道上传输。1.3通信系统分类与通信方式通信方式—并行传输和串741.4信息及其度量

任何信源

产生的输出都是

随机的

，信息量就是对

消息

中这种

不确定性

的

度量

。

信息量

与事件发生

的概率有关，事件

出现的概率越小，信息量就越大；必然事件的

概率为

1

，则它传递的信息量就为

0

。

信息量

是

概率的函数，即

越小，越大；反之，越小。

且时，；时，

假设是消息发生的概率，则：1.4信息及其度量任何信源产生的输出都751.4信息及其度量

若干个互相独立事件构成的消息，所含信息量具

有相加性:

综合以上三条规律

，根据概率论知识

，信息量与消息

出现的

概率

之间的

关系应为：

信息量的单位

与对数底数

a

有关。

a=2时，信息量的单位为比特

(bit)，最常用；

a=e

时，信息量的单位为

奈特

(nat)；

a=10

时，信息量的单位为

哈特莱（Hartly）。1.4信息及其度量若干个互相独立事件构成的消息，所含信761.4信息及其度量

可见，传送等概率

的

二进制

波形

之一

的

信息量

为1

比特

。同理，传送等概率

的

四进制波形

之一

的

信息量

为2

比特。

对于离散信源，M个波形等概率

发送，且每一个

波形

的

出现

是独立的

，即信源是

无记忆的

，则传送

M进制波形

之一的信息量为：1、等概率情况下信息量的计算【例1-1】设二进制离散信源

，以相等

的

概率发送数字0

或1

，则信源每个输出

的

信息含量为多少？1.4信息及其度量可见，传送等概率的二进771.4信息及其度量

传送等概率四进制

波形之一的

信息量

为2

比特，每个

四进制波形

需要用

2

个

二进制脉冲表示；

传送等概率八进制波形之一的信息量为3

比特，每个

八进制波形

需要用

3

个二进制脉冲表示。综上所述，式中

K

是

二进制

脉冲

数目。式中P

为每一个波形出现的概率，M

为传送的波形数。若

M

是

2

的

整幂次，比如

（

K

=1，2，）则式(1.4-4)可改写为：式(1.4-4)1.4信息及其度量传送等概率四进制波形之781.4信息及其度量

设

离散

信息源

是一个由

n

个

符号

组成的

集合，按独立出现。记2、非等概情况的信息量的计算

则每个符号所含信息量

的

统计

平均值

，即

平均

信息量

为：式(1.4-6)1.4信息及其度量设离散信息源是一个由791.4信息及其度量

由于

H

同热力学中的熵形式一样，故通常又称它为

信息源的熵

，其单位为

bit/符号。

当信源中每个符号

等概

独立出现时，式(1.4-6)即成为式(1.4-5)

。可以证明，此时

信源的熵有最大值：

根据信息量

的

相加性

概念

，N

个符号

的

总信息量

可表示为：

其中

ni为

符号

xi

出现

的

次数

(

事件发生次数

)1.4信息及其度量由于H同热力学中的熵形801.4信息及其度量【例1-2】一离散信源由0

，1

，2

，3

四个符号

组成

，它们

出现

的

概率

分别为

3/8

，1/4

，1/4

，1/8

，且每个符号

的

出现都是独立的

。试求某消息：201020130213001203210100321010023102002010312032100120210的

信息量

。

解：0

出现

23

次

；

1

出现

14

次；2

出现

13

次；3

出现

7

次；共有

57

个

符号，故该消息的总信息量为1.4信息及其度量【例1-2】一离散信源由0，1811.4信息及其度量

每个符号

的

算术平均信息量

为：

可见，两种算法

的

结果有一定误差

，但当

消息很长

时，用

熵

的

概念

来计算

比较方便

。

而且随着消息序列长度

的

增加

，

两种

计算误差