国防科大通信原理第1讲20130325

通信原理国防科技大学电子科学与工程学院主讲：马东堂575776箱：dongtangma@gfkd.mtn1课程简介主要内容：

信息传输的基本理论和主要技术学科基础电路类课程信号与系统随机信号分析与处理专业基础通信原理专业课无线通信基础通信系统保密通信信息安全信息论与编码基础基础性、重要性对前修课程的要求对后续课程的支撑对个人专业发展的支持2课程简介基本要求：概念和原理掌握要严谨、清晰（准确）和系统（完整）区别于讲座课、研讨课（历史、背景、应用）从系统的角度、信号分析处理的角度和随机性的角度学原理基本风格：讲授、讨论、发言、电子邮件和课外自学（查资料、做仿真等）相结合考核方式：

笔试、实验、课堂课外3教材“通信原理”（第6版）樊昌信、曹丽娜编著，国防工业出版社4参考书“现代通信原理”曹志刚、钱亚生，清华大学出版社“现代通信系统”R.Block，电子工业出版社“通信系统”

S.Haykin

，电子工业出版社5学时安排总学时58=50+8讲授内容安排讲授学时实验内容实验学时第1章绪论2第2章信道2第3章模拟调制系统4第4章模拟信号的数字化8PCM和M2第5章数字基带传输系统8HDB32第6章数字带通传输系统6DPSK、串行通信和FSK2第7章新型数字带通调制技术4第８章数字信号的最佳接收6第９章同步原理4位同步2合计44+686第一章绪论大家传统或印象中绪论应该讲什么？7第一章绪论

本次课重点：通信的概念通信系统的组成三个重要指标信息传输速率频带利用率误码率8第一章绪论

1.1通信的基本概念1.2通信系统的组成1.3通信系统分类与通信方式1.4信息及其度量1.5通信系统主要性能指标91.1通信的基本概念烽火狼烟是中国古代一种重要的通信方式利用驿站传递文书1837年莫尔斯电报发报收报传输线1.1.1通信技术发展简史通信技术是伴随着人类生产力的发展而不断进步的。101.1通信的基本概念话筒耳机1876年贝尔电话

1864年麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在

1887年赫兹实验证实了电磁波的存在1.1.1通信技术发展简史111.1通信的基本概念1896年无线电通信发明发明人：意大利人马可尼（博洛尼亚大学）

、俄国人波波夫（圣彼得堡电子科技大学）二战期间微波通信问世并得到广泛应用二十世纪六十年代卫星通信出现七十年代光纤通信发明，蜂窝移动通信出现1.1.1通信技术发展简史12圣彼得堡电子科学与技术大学波波夫实验室1.1通信的基本概念13圣彼得堡电子科学与技术大学波波夫实验室1.1通信的基本概念14圣彼得堡电子科学与技术大学波波夫实验室1.1通信的基本概念151.1通信的基本概念

1946年第一台计算机问世。

1969年APARNET问世，随之互联网技术及其应用迅速发展。1.1.1通信技术发展简史信息时代是由于通信技术的飞速发展和广泛应用而实现的，并将随着通信技术的进一步发展而发展。16一个半世纪以来人类通信能力增长示意图

公里Ｘ每秒比特1.1通信的基本概念17第一章绪论Communicationistheactivityofconveyingmeaningfulinformation.Information&.Message通信的目的是传递消息中所包含的信息如何传递？如何度量？传递给谁？谁来传递？181.1通信的基本概念1.1.2通信信息系统的层次结构系统层次逻辑层次物理层次信号传输信息传递信息利用传统意义上的通信负责完成低两层的工作，分别表现为点对点传输和网络化通信。信号传输是通信的基础技术。191.1通信的基本概念1.1.2通信信息系统的层次结构通信网络的三类主要设备：传输、交换、终端。网络中所有设备按照通信协议的规定而协调工作。终端交换中继传输用户线传输通信网络示意图20第一章绪论

1.1通信的基本概念1.2通信系统的组成1.3通信系统分类与通信方式1.4信息及其度量1.5通信系统主要性能指标21通信系统：传输信息所需技术设备的总和。噪声信道信源信宿传输媒介发送设备接收设备通信系统一般模型产生或发出消息的人或机器接受消息的人或机器

将信源产生的消息信号变换成便于传送的形式从带有干扰的接收信号中正确恢复出原始信号1.2.1通信系统一般模型1.2通信系统的组成221.2通信系统的组成信源信源即信息的发送源。信息通过信号承载。信源信号分为模拟信号和数字信号模拟信号：特征量取值连续的信号(幅度、频率或相位)数字信号：特征量取值离散的信号(幅度、频率或相位)1.2.1通信系统一般模型231.2通信系统的组成连续信号tf(t)tf(nt)抽样信号模拟信号波形模拟信号特征量取值连续的信号数字信号波形f(t)

031231多进制码t

3210数字信号特征量取值离散的信号

110010二进制码t

f(t)101.2.1通信系统一般模型241.2通信系统的组成发送设备发送设备的功能是将信源和传输媒介匹配起来，将信源产生的信号变换为便于发送的形式。发送包括基带传输和频带传输（带通传输）两种方式。

频带传输不仅可用于无线通信，也大量用于有线通信。频带传输必须先经过调制。1.2.1通信系统一般模型251.2通信系统的组成信道从发送设备到接收设备之间信号传递所经过的媒介。信道分为无线信道和有线信道。信道特性及其引入的噪声直接关系到通信质量。接收设备完成发送设备的反变换，即进行解调、译码、解码等等。1.2.1通信系统一般模型26通信系统根据所传信息的信号表示形式，可分为模拟通信系统和数字通信系统。模拟通信系统——利用模拟信号传输信息的系统。数字通信系统——利用数字信号传输信息的系统。1.2通信系统的组成1.2.1通信系统一般模型名词辨析：模拟信号与数字信号。模拟信号：特征量取值连续的信号(幅度、频率或相位)数字信号：特征量取值离散的信号(幅度、频率或相位)27信源发送设备接收设备信宿噪声调制解调信

道信道低噪放大功率放大调幅、调频、调相1.2通信系统的组成1.2.2模拟通信系统模型281.2通信系统的组成1.2.3数字通信系统模型接收设备发送设备291.2通信系统的组成1.2.3数字通信系统模型调制：用基带信号对载波信号特定参数进行控制，以实现有用信息的寄载，并将基带信号的频谱搬移到合适的频段以适应信道的传输。信源编码：提高信息传输的有效性，压缩信源中的信息冗余度。对于模拟信源，还要先进行模数转换。信道编码：提高信息传输的可靠性，发端按特定的规则加入保护码元，收端进行相应的译码，以纠正传输过程中引入的的错误。301.2通信系统的组成数字通信的主要优点：1、抗干扰能力强，噪声不积累2、易于采用纠错编码控制传输差错3、易于加密处理，且保密度高4、便于处理、变换和存储5、易于集成，方便小型化数字通信的主要不足：１、数据率高２、同步要求高３、实现复杂度高1.2.3数字通信系统模型311.2通信系统的组成数字通信涉及的主要技术：信源编码与解码技术：

预测编码，变换编码加密与解密技术：

对称密钥体制，公钥体制信道编码与解码技术：

BCH，TURBO，LDPC调制与解调技术：

FSK，PSK，QAM多路复用技术：

频分复用，时分复用定时与同步技术：

载波同步，位同步，网同步1.2.3数字通信系统模型321.2通信系统的组成1.2.4通信系统中的复接与同步复接与分接复接是将多路（基带）信号集中为一路，以便于统一传输，又称为多路复用。分接是其逆过程。复接的对象可以是单路的信号，也可以是已经过复接的群路信号。复接调制信道解调分接331.2通信系统的组成1.2.4通信系统中的复接与同步复接与分接单路信号的复接主要有

频分复用(Frequency

Division

Multiplexing)和时分复用(TimeDivisionMultiplexing)。341.2通信系统的组成1.2.4通信系统中的复接与同步群路信号（数字）的复接包括同步数字系列（SDH）与准同步数字系列（PDH）两种形式。群路信号的复接主要用于光纤、微波等高速数字通信系统中。复接与分接351.2通信系统的组成1.2.4通信系统中的复接与同步同步同步是通信系统特别是数字通信系统最重要的基础技术之一。同步包括载波同步、位同步、群同步和网同步等几种。361.2通信系统的组成1.2.4通信系统中的复接与同步同步载波同步是在接收端获得与发送载波同频同相的振荡信号，用于相干解调。位同步是从已解调信号中提取出码元时钟，用于恢复基带的数字码元。群同步用于从码元序列中正确地界定出特定的分帧。网同步用于为大规模数字通信网络提供统一的高精度码元时钟基准。37第一章绪论

1.1通信的基本概念1.2通信系统的组成1.3通信系统分类与通信方式1.4信息及其度量1.5通信系统主要性能指标381.3通信系统分类与通信方式1.3.1通信系统的分类按通信业务分有：电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统、多媒体通信系统。按是否采用调制分有：基带传输系统和频带传输（带通传输）系统。按传输媒质分有：有线通信系统和无线通信系统。目前有线通信以光纤通信为主；无线通信以无线电通信为主。391.3通信系统分类与通信方式1.3.1通信系统的分类按工作波段，无线电通信又可分为：长波通信、短波通信、超短波通信、微波通信等系统。按接入方式，无线电通信又可分为：频分多址、时分多址、码分多址等系统。（容量不同）按频带利用方式，无线电通信又可分为：定频窄带通信、跳频通信、扩频通信等系统。

跳频通信与扩频通信具有较强的抗有意干扰的能力，是军事通信的重要手段。401.3通信系统分类与通信方式1.3.2主要通信方式按消息传送的方向与时间分单工通信消息只能单向传输的通信工作方式广播、遥控、无线寻呼等半双工通信通信双方都具备收发能力，但收发不能同时工作单条信道全双工通信（FullDuplex）收发双方可同时进行双向消息传输的方式需双向信道TD-SCDMA（TD：Time-divisionDuplex）411.3通信系统分类与通信方式1.3.2主要通信方式按数据代码排列的方式分并行传输：速度快，但多个并行信道成本高；串行传输：速度慢，但只需单个信道。并行传输不仅可用于基带传输系统，还可用于频带传输系统中，如多载波调制（MCM）。其中最重要的技术是正交频分复用OFDM。421.3通信系统分类与通信方式1.3.2主要通信方式特点：以增加处理运算量为代价，采用多个信道传输，大大降低了每个子信道的码元传输速率，可有效抵抗信道干扰，降低传输差错率。431.3通信系统分类与通信方式1.3.2主要通信方式ＯＦＤＭＦＤＭ当满足一定的条件，ＯＦＤＭ各子载波相互正交，在接收端能完全区分，从而可正确解调。ＯＦＤＭ系统具有很高的频带利用率。441.3通信系统分类与通信方式1.3.2主要通信方式ＯＦＤＭ系统框图：45第一章绪论

1.1通信的基本概念1.2通信系统的组成1.3通信系统分类与通信方式1.4信息及其度量1.5通信系统主要性能指标46内涵的载体载体的载体传输的内涵1.4信息及其度量1.3.2消息、信号和信息消息是一组有序符号序列（文字、语音、图像等）信号是消息的具体表现形式（声