西南交大通信考研辅导班课件

近代信息论和编码理论奠基人

ClaudeElwoodShannonShannon(1916－2001)美国人1916年4月30日生于Michigan州Gaylord

。1936年于密歇根大学(UniversityofMichigan)获数学和电气工程学位。1940年于MIT获数学博士学位。1941-1972，AT&TBellLabinNewJersey。1956年，MIT，并于1958年被聘为DonnerProfessorofScience。1948年，C.E.Shannon在BellSystemTechnicalJournal(vol.27,pp.379-423)上发表了“通信的数学理论”(Amathematicaltheoryofcommunication)，为通信系统与编码技术奠定了理论基础。光纤之父高锟CharlesK.Kao1933年11月4日生于上海1948年，举家迁往香港1957年英国伦敦大学理学士

1965年英国伦敦大学哲学博士1957年工作于英国国际电话电报公司1966年，高锟提出了用玻璃代替铜线的大胆设想,发明了石英玻璃，制造出世界上第一根光导纤维1987年担任香港中文大学校长，1996年退休2009年获得诺贝尔物理学奖美国耶鲁(Yale)大学校长在授予他“荣誉科学博士学位”的仪式上说：“你的发明改变了世界通讯模式，为信息高速公路奠下基石。把光与玻璃结合后，影像传送、电话和电脑有了极大的发展……”20世纪80年代移动通信系统迅速发展1G模拟移动系统:

AMPS(1982,USA)TACS(Europe,1980）2G数字移动系统:GSM(Europe,1992)IS-95CDMA(SouthKorea,1993;USA,1996)D-AMPS(IS-136)(USA,1996)3G数字移动系统(3G):GSMWCDMA(Europe,Japan)IS-95CDMAcdma2000(USAetal.)TD-SCDMA(China)B3G和4G移动通信系统LTE,WiMAX4G:LTE-Advanced(研究中)通信技术的发展历史(3)通信系统：完成通信任务的各种设备和传输介质构成的总体通信系统的一般模型信源(含输入变换器)发送设备信道接收设备信宿(输出变换器)噪声与干扰发送端接收端消息原始电信号变换信号接收信号原始电信号消息噪声电信号1.2通信系统的组成信息源（简称信源）把消息转换成原始电信号，即完成“非电量”到“电量”的变换。模拟信源和离散信源之分模拟信源模拟信号（话筒：声音音频电信号）离散信源数字信号（电传机：键盘字符数字信号）信源输出信号为基带信号基带信号：信号的频谱从零频附近开始发送设备：将信源输出信号变成适合在信道传输的信号形式,有时也可以由输入变换器把信号直接送入信道传输变换方式：根据信号类型、传输媒质和质量要求等决定可能的变换处理：放大器、滤波器、编码、调制器等信道：信号传输的物理媒质包括有线信道和无线信道信号在信道中传输时会受到衰减和畸变接收设备将信道中送来的带有噪声和干扰的接收信号变换成与发送端信源发出的原始电信号完全一样的或基本一样的电信号接收设备是发送设备的反变换

受信者（也称信宿）：信息的终点将原始电信号还原成消息对于收、发信者，不管中间经过什么样的变换和传输，都不应该将二者所传递的消息改变收、发消息相同程度越高，通信系统性能越好噪声源：信道中或通信系统众干扰的集中表示，为了分析方便，我们把噪声和干扰理想化，并认为是从信道中引入的。模拟通信系统组成

信道中传输的是模拟信号的通信系统信息源调制器信道解调器受信者噪声源发送端接收端连续消息电信号已调信号有扰信号电信号连续消息噪声电信号基带信号频带信号基带信号信息源状态连续的模拟信号一般具有较低的频谱，大多集中在零频附近基带信号一般不宜直接传输调制器进行频谱搬移，将原始的基带信号变换成适合在不同信道内传输的已调信号。模拟调制强调已调参量与代表消息的模拟信号之间的比例特性已调信号有三个基本特征：携带有消息适合信道传输具有较高频率成分已调信号为带通信号（频带信号）带通信号：信号频谱具有带通形式，即中心频率远离零频解调器将已调信号还原成基带信号解调是调制的反过程。数字通信系统组成信道中传输数字信号数字通信系统分类数字频带传输通信系统数字基带传输通信系统数字通信与数据通信的区分利用数字信号的形式来传送消息的通信方式称为数字通信信源本身发出的数字形式的消息，不管用何种形式的信号来传输这类消息的通信方式，均称为数据通信信源信宿信源编码信道编码调制器信道干扰与噪声信源解码信道译码解调器110101110101同步系统基带信号频带信号基带信号压缩编码保密编码信源编码数字频带传输通信系统信源编/译码器：信源编码器的作用包括提高消息传输的安全性、有效性，将模拟信号转换成为数字信号从而实现模拟信号的数字传输。信源译码器是信源编码器的逆处理。信源编/译码器通过采用加密技术和数字压缩技术，提高数字信息传输的安全性，减少数字信息的冗余度，从而提高传输效率通过采用模数(A/D)变换，可以将模拟信息源输出的模拟信号转换为数字信号，从而实现模拟信号的数字传输。信道编/译器：信道编码器的目的是提高信号传输的可靠性按照一定的规则在数字信号中添加一些保护成分(冗余信息），从而提高数字信息对抗噪声和干扰的能力。信道译码器按照对应的规则进行解码，从解码的过程中发现和纠正错误，从而提高数字信息的传输可靠性。调制：使经过编码的信号特性与信道的特性相适应，使信号经过调制后能够顺利通过信道传输。强调已调参量与代表消息的数字信号之间一一对应数字基带传输通信系统数字频带传输系统中，去掉数字调制器和解调器波形变换也可能包括编码器、加密器接收滤波器也可能包括译码器、解密器等信源信宿波形变换接收滤波器基带信号基带信号信道干扰与噪声数字通信的特点数字通信系统的优点抗干扰能力强，且噪声不积累。容易实现，成本低，更具灵活性差错控制：差错控制编码来实现加解密方便更适合数字业务，容易实现多网合一数字通信系统的缺点同步设备复杂占用带宽较宽发端放大收端发端再生收端通信系统的分类按通信业务分类电话通信：传送消息是语音信号电报通信：传送的消息是文字、符号图象通信：静止图象（传真）和活动图象（视频）数据通信：一种总称，传送数据流（语音、图象、文字等）按调制方式分类基带传输：未经调制的信号直接传送频带（调制）传输连续波调制（载波为连续信号）模拟线性调制(AM、DSB、SSB、VSB）、模拟非线性调制(FM、PM）数字调制（FSK、PSK、ASK）脉冲调制（载波为矩形脉冲）脉冲模拟调制（PAM）、脉冲数字调制（PCM、DPCM）1.3通信系统分类与通信方式数字微波、空间通信其它如QAM，MSK数据传输相位键控PSK、DPSK数据传输频移键控FSK数据传输振幅键控ASK数字调制中间调制方式相位调制PM微波中继，卫星通信频率调制FM非线性调制立体声广播双边带DSB载波通信，短波无线电单边带SSB线性调制广播常规双边带AM用途调制方式载波调制市话中继线、卫星、空间通信脉码调制PCM脉冲数字调制遥测、光纤传输脉位调制PPM中间调制方式脉宽调制PDM脉冲模拟调制中间调制方式，遥测脉幅调制PAM用途调制方式脉冲调制电视电话、图象编码差分脉码调制DPCM军用、民用数字电话增量调制DM中速数字电话其它编码方式ADPCM按信道中所传信号特征分类模拟通信系统：传输模拟信号数字通信系统：传输数字信号按信号复用方式频分复用（FDM）时分复用（TDM）码分复用（CDM）按传输媒介分类有线（光纤）无线f2f3tft1tt2t3ff1tfc1c2c3FDMTDMCDM频率范围波长符号传输媒介用途108—104m

甚低频VLF有线线对长波无线电音频、电话、数据终端等30kHz-300kHz104—103m低频LF有线线对长波无线电导航、电力线通信等300kHz-3MHz103—102m中频MF同轴电缆中波无线电调幅广播、业余无线电等3MHz-30MHz102—10m高频HF同轴电缆短波无线电短波广播等30MHz-300MHz10—1m甚高频VHF同轴电缆米波无线电电视、调频广播等3Hz-30kHz按工作频段分长波、中波、短波、微波频率范围波长符号传输媒介用途100—10