第章 通信原理

通信原理

曾耀平参考书目1通信原理（第六版）精简本樊昌信等国防工业出版社2现代通信原理与技术张辉等西电出版社3数字通信原理与技术（第二版）王兴亮等西电出版社

补充参考书籍1．《通信原理》 北邮 周炯磐2．《现代通信原理》 清华 曹志刚3．《通信系统原理》 清华 冯玉珉课堂要求带计算器，草稿本不迟到，不早退不清楚下课及时提问

其它答疑地点：3#338有答案书，可以参考，但要弄懂通信原理课程特点1.只注重系统外特性;2.理论性强,抽象,高度概括;3.用到的基础知识多;1.通信系统的组成,分类及方式2.数字通信系统各部分作用和优缺点3.信息及信息量的度量4.通信系统的质量指标第1章绪论主要内容7/2/20231.掌握通信系统模型2.掌握数字通信的主要优缺点3.掌握信息量的度量4.理解并掌握通信系统的主要性能指标本章重点7/2/2023第1章绪论1.1通信的基本概念通信的目的：传递消息中所包含的信息。消息：是物质或精神状态的一种反映，例如语音、文字、音乐、数据、图片或图像等。信号：与消息一一对应的电量。它是消息的物质载体，即消息是载荷在电信号的某一参量上的。实现通信的方式和手段：非电的：如旌旗、烽火台…电的：如电报、电话、广播、电视、因特网和计算机通信等。

第1料章哄绪论通信叠从本躲质上乏讲就抖是信兰息传傅递技欢术，振即要趴将大宇量有曾用的滴信息澡无失加真、缠高效柜率地松进行吴传输联，同求时还露要在悔传输友过程讽中将挡无用膏信息甘和有般害信际息抑橡制掉旗。后面矩讲述钩中，淋“通咬信”冤这一氏术语滩是指免“电柄通信匠”，巴包括软光通此信，潮因为坡光也皮是一钢种电员磁波对。在电荡通信坛系统舒中，逃消息劝的传裤递是瓣通过漆电信男号来割实现患的第1慨章栗绪论1.油2楼通信竹系统浑的组起成1.筛2.桂1雾通信酷系统血的一捏般模蒜型通信搜系统揭：传踩递信前息所苍需的榴一切倾技术仆设备卧的总浓和。通信烘系统渣的一增般模壶型如颠图所陆示。信息吩源（简宰称信蜜源）份：把黎各种聪消息晓转换虚成原江始电渡信号蜜，如煎麦克或风。兔信源茂可分字为模诊拟信驰源和垦数字快信源抽。第1伟章饿绪论发送格设备：产杆生适课合于佛在信醉道中日传输钉的信唉号。信道：将造来自蛛发送梨设备言的信馅号传昏送到羡接收钥端的佳物理底媒质促。分订为有伙线信接道和是无线头信道喊两大刻类。噪声漠源：集亭中表骑示分徒布于平通信堂系统狼中各先处的竭噪声旧。接收把设备语：从桂受到屋减损慌的接格收信盐号中板正确灭恢复抛出原筑始电嫁信号铲。受信备者（重信宿芝）：挪把原婶始电绳信号纺还原曲成相汇应的藏消息横，如今扬声菌器等忙。第1芹章典绪论1.歉2.币2杆模拟惨通信胀系统葬模型模拟辛信号晓和数尝字信祸号模拟仿信号：代慨表消孙息的信信号搅参量掌取值冈连续毒无限觉，例嘉如麦倍克风烫输出挡电压隆：

(a)话音信号(b)抽样信号图1-2模拟信号第1鹅章弟绪论数字棒信号：代证表消变息的亿信号往参量亮取值状为有枯限个世，例余如电己报信昏号、寄计算掏机输号入输载出信蛇号：通常策，按老照信滚道中雄传输莲的是床模拟黄信号扯还是替数字冻信号胶，捉相棋应地油把通而信系脉统分检为模青拟通欢信系完统和秀数字左通信甩系统列。(a)二进制信号(b)2PSK信号图1-3数字信号第1塔章阴绪论模拟前通信色系统童模型模拟卷通信漠系统面是利瞧用模爆拟信广号来攻传递拦信息企的通茎信系巧统：模拟身通信堡系统蚂需要材两种杯变换埋：模拟损消息他原始关电信柜号（修基带法信号复）基带德信号痰亿已瓶调信跃号（凡带通基信号踩）图1-4模拟通信系统模型大部惹分原研始电伶信号的频披谱具魂有低梯通形峡式，皮直流刚/低兔频分裂量境丰驾富斜－－基带邪信号。如：邪话音斗信号陪：谦3梯00萝～3盖.4溪kH进z;电视精基带纸信号广：0涂～8拢MH罩z。基带路信号抬不适扒合在袖带通守信道雨中传仇输，我要传臂输必喉须要破调制调制饱的作排用●提高旨频率塑，便慎于辐蒜射；●频率架分配她；●实现垂频分添复用傍；●改善诉系统衔性能密。第1扛章能绪论已调红信号葡有三扇个基旁本特辫性：（1役）携剩带有盾用消作息；（2谁）适尖合在粉信道洞中传辱输肃（如碎辐射隔：天吐线尺挡寸>惭1/座10故波秧长）栽；（3忽）频高谱具泼有带胆通形酷式，巡寿且中趋心频榴率远晃离零拢频－傅－频带隙信号。如：米卫星扑电视他信号投（中弊心频虫率4适GH接z附歌近、项带宽恳36乒MH听z）第1满章虎绪论1.岗2.枝3意数食字通漆信系嚷统（1）丛定义始：信道乖中传把输数逝字信遭号的斯系统允，称客为数尚字通忘信系伟统。（2章）数牢字通狸信的膀主要迹特点优点●抗干批扰能袄力强榆：抗赖噪声驻性能弃好、明消除隙噪声臂积累帅；●差错壤可控尸：检灾错、寻纠错偷；●易加碰密（饰进行远人为革的扰活乱）抖；●易于稼与现阁代技究术相械结合昏（数潜字终押端、尾计算瘦机等简）缺点(1屈)需芝要较暑大的本传输托带宽哗(后2)拉对同茅步要蜂求高第1涛章碌绪论（3衫）数字纳通信艳系统携的分歌类●数字罩基带滔传输典通信络系统●数字笛频带猪传输喝通信境系统●模拟嫩信号虫的数共字化顿传输第1收章慨绪论注：基带涌信号厦形成此器：可能提包括膏编码钻器、臭加密挂器以评及波昌形变只换等驼；接收梨滤波士器：可能叼包括据译码调器、拔解密殊器等鹿。关键肯：不含霉调制图/解库调器乘。图1放-5情数麦字基狼带传像输系眉统模旷型1.贱数字估基带紫传输谷通信斤系统2.钉数字吵频带近传输摊通信博系统－－择数字爷频带凶通信梅系统姓模型图1优-6唱数字师频带塘传输箩通信仙系统术的模虎型注：●加密贿/解固密凡、编老码/武译码辟不为剥必须侧，叹但一味旦存李在，召必须直成对点；●关键斩－－必需污含调究制/挠解调咳器。3.浊模拟合信号烤数字颂化传任输通嘱信系努统图1避-7岛模拟飞信号梢数字伏化传按输系刑统模布型关键垒：模拟梦信号赵的数诸字化昆及其光逆过近程。发端将模且拟信眠号变垫成数跑字信糟号，充即进财行A旅/D蝴转换掉；A/舰D转纹换器牌组成拾：抽块样、池量化既、编棵码。接收隙端需进澡行相纺反的杯转换例，即纷D/引A转食换。1.淡3狭通信迎系统跳分类侨及通帅信方露式1.触3.霞1价通信善的分拉类1.蜘按缸传输碍媒质喷分：有线宋通信随和无金线通愈信；●有线皂通信是指劝传输障媒质面为架旗空明赶线、译电缆穴、光浪缆等宋形式榜的通甘信，谋其特给点是思媒质茶能看遍得见垂，摸闸得着伟。●无线惊通信是指文传输恨消息氧的媒陆质为辱看不困见、脚摸不脑着的鹿媒质丛（如顶电磁判波）睛的一惨种通推信形营式。2.庙按竖所传黎信号适特征滤分：模拟滑通信稳系统存与数铲字通偷信系划统；3.兽按农工作肚频段锹分：长波犯通信蕉、中咱波通牵信、绑短波珠通信亭、微府波通耳信等盏。4.海按煤调制纪方式抄分：基带绢传输融和频趟带传铜输；5.控按怕业务唇的不号同分求：话务霜通信授和非升话务恳通信止；话务沃通信派在电圾信领排域中顷一直瘦占主滩导地撤位，紧它属凡于人奔与人策之间笋的通功信。非话才务通菌信主鹿要包臣括数铅据传贩输、洗计算照机通萄信、励传舰真末、会咸议电悼视、斥图像案通信型等。6.吓按堂收信押者是型否运北动分互：移动础通信拳和固电定通柴信。7.救按搬多地碧址方筛式分擦为：频分学多址汽通信报（逐F广DM慎A)四、时掏分赚多址裂通信茄(T裂DM脆A)搞、码课分多粱址(却CD炊MA赛)。传统踪蝶的模好拟通幼信中虎都采精用频览分复照用；滥随着旷数字须通信忧的发小展，食时分兴复用躺通信鸣系统宫的应疼用愈添来愈咏广泛蹦；码已分复脚用主妨要用摧于空坏间通材信的闲扩频俱通信汗中。第1仇章肉绪论1.桨3.锅2粘通信例方式1.钳按消家息传端送的稿方向沃与时捞间分单工断、半谣双工黑和全置双工哨通信单工通信抗：消武息只冤能单贴方向段传输炭的工也作方辟式半双棚工通信谣：通猴信双宵方都忧能收木发消膛息，哀但不权能同夕时收发的累工作血方式全双娘工通信蚕：通谈信双陵方可胸同时患进行搜收发姻消息嘱的工散作方色式第1吊章珠绪论2.市按数纠字信友号排肯序分并行顷传输锄和串匠行传担输并行址传输：将筒代表恼信息燃的数休字信阶号码盾元序缝列以导成组哗的方愤式在理两条宋或两探条以跪上的临并行盆信道氏上同亦时传泽输优点愚：节屠省传掉输时巷间，耐速度产快：照不需竹要字策符同田步措零施缺点识：需敲要n条通急信线舅路，惜成本诉高第1亚章拐绪论串行飞传输：将算数字铃信号承码元胶序列敞以串套行方坝式一馒个码堆元接灯一个颤码元劳地在扭一条假信道股上传栽输优点剩：只累需一榨条通胶信信溪道，销节省遇线路粮铺设幻玉费用缺点锹：速蹈度慢袍，需妈要外共加码估组或帐字符艇同步鞠措施其他飞分类车方式张：同步发通信尿和异仅步通骆信专线露通信察和网豆通信第1磁章娃绪论第1慌章好绪论1.尺4斩信息辩及其松度量信息：是矮消息惨中包睬含的筒有效饿内容如何阴度量秆离散筐消息星中所访含的味信息得量?度量抓信息子量的缴原则能度描量任歪何消墙息，来并与牙消息碎的种撞类无惧关。度量职方法屈应该汪与消体息的偷重要敏程度斥无关饰。消息须中所朵含信贼息量星和消傍息内眨容的丑不确呈定性唤有关【例启】偿“某绝客机滔坠毁乔”这雕条消煤息比折“今诱天下骨雨”榜这条厌消息纷包含卡有更皆多的乌信息控。上例养表明捡：消息惹所表澡达的炎事件画越不肌可能辽发生滑，信钥息量维就越搜大。第1相章淹绪论度量召信息件量的正方法事件烂的不魂确定结程度些可以迟用其拔出现塌的概羽率来增描述技：消息央出现餐的概弟率越猎小，引则消初息中还包含观的信荣息量具就越合大。设：P(x)泼－咸消息磨发生掩的概纲率，I－男消息木中所介含的标信息促量，则P(x)惩和I之间坐应该织有如艘下关但系：I是P(x)饮的函誓数：I＝I[P(x)]P(x)，I球；P(x)，I；P(x)雅=埋1时叮，I＝证0；P(x)皮=镰0时假，I＝；满足译上述霉3条甩件的违关系揭式如赏下：－信鼠息量泽的定肥义第1尽章们绪论上式繁中对怖数的挣底：若a=花2，蛇信息镰量的闲单位竭称为比特(b妹it司)贱，可抚简记归为b若a=e，信肝息量侄的单裂位称甚为奈笼特(婆na挣t)偶，若a=什10鸦，信讨息量祝的单钱位称错为哈捏特莱宴(H犯ar功tl顿ey鞭)桃。通常午广泛舌使用组的单忙位为树比特页，这姨时有(b锯it橡)【例珍】功设刑一个嫌二进俘制离驳散信夏源，膜以相晃等的曲概率榆发送拥数字温“0箱”或叶“1禾”，条则信岂源每倘个输脚出的城信息祝含量豆为在工像程应道用中赢，习伤惯把怎一个纹二进集制码大元称孩作1貌比特第1纱章厉绪论若有M个等仅概率塑波形锅（P=刷1/M），分且每雪一个补波形皂的出币现是珍独立耽的，姑则传礼送M进制雁波形疑之一句的信搬息量特为若M是2军的整宝幂次造，即M=虑2k，则斗有当M=谋4时馒，即撒4进疾制波劝形，I=同2比检特，当M=瞧8时蒸，即锯8进郊制波赶形，I=垂3比燃特。例已知:,求每个符号的信息量。0,11/2,1/2例

已知:,求每个符号的信息量。0,1,2,31/4,1/4,1/4,1/4一般地，等概的M进制，每个符号的信息量为：第1踢章妻绪论对于呈非等暑概率仆情况设：墙一个租离散垃信源膀是由M个符擦号组及成的亭集合踏，其佩中每娃个符趟号xi(i=揭1,避2迈,况3,亮…誓,M)按固一定纷的概京率P芹(xi)独岸立出叹现，睡即且有则x1,阁x2,x3,…配,xM所包冬含的皮信息疤量分规别为于是吃，每蛋个符课号所束含平疤均信添息量爱为由于H(x)同唱热力您学中戏的熵像形式束相似拜，故胸称它塌为信求息源播的熵第1情章续绪论【例1】床一离扛散信顶源由狗“0岭”，板“1己”，立“2床”，横“3匪”四丸个符笔号组币成，涉它们柱出现炕的概蔑率分读别为挺3/装8，既1/邪4，经1/撞4，嫂1/借8，虾且每即个符轿号的秀出现缘瑞都是听独立蔑的。腾试求绸某消祸息的汤总信达息量扶及平亩均信移息量类。【解望】此消滚息中卧，“已0”巩出现丘23绒次，腾“1谨”出悬现1看4次钓，“斥2”珠出现迁13怀次，志“3姐”出纵现7蛾次，捉共有蛙57藏个符让号，湿故该显消息伤的信膝息量每个证符号丸的算晌术平饮均信锄息量炼为第1业章步绪论若用蛮熵的腔概念僻来计矩算：则该姿消息柴的信鸦息量以上利两种洽结果烫略有神差别偷的原矿因在白于，朵它们译平均贯处理窑方法趁不同犯。前委一种绩按算规数平辫均的跑方法神，结平果可紫能存瞒在误激差。兄这种稻误差产将随样着消停息序扣列中葬符号竟数的尺增加做而减饰小。当消既息序丛列较楼长时选，用文熵的千概念赏计算顺更为围方便构。1.躲5系通水信系阵统的饼主要下性能哗指标1.株5.鞭1夸一般程通信遗系统集的性胜能指挎标一般馒通信内系统讯的性惰能指塌标归捏纳起大来有寨以下色几个茫方面约:（1睛）有效研性：通信告系统鞭传输宝消息催的“示速率佩”问酒题，贷即快笼慢问兴题。（2锄）可靠甲性：通信事系统豆传输逮消息活的“滔质量佣”问鞠题，检即好筒坏问负题。（3坦）适应帖性：通信步系统眨对环甜境条胖件的柜适应蚁性。（4窃）经济纲性：系统包的成卧本问附题。（5娘）保密捎性：系统降对所甲传信兄号的红加密比措施失。对贞军用棍系统迹尤为皆重要块。（6园）标准染性：系统粪的接油口、板各种嫩结构亚及协答议是躁否合灾乎国鄙家、价国际沟标准纯。（7棒）维修古性：系统欧是否殖维修弃方便倒。（8落）工艺诱性：通信完系统打各种财工艺愁要求而。通信欧的任锣务是坑快速尝、准乎确地湾传递蜘信息宗，从右研究砌消息摸传输肥的角催度来辱说，有效花性和佣可靠需性是评蛋价通窃信系赞统优拳劣的蜓主要欠性能肥指标。对于渔模拟递通信减来说游，系倾统的鄙有效槐性和州可靠辜性具爹体可亚用有效夫传输竿带宽和接收绒端输院出信端噪比来衡恶量。对于点数字纹通信室系统烧而言雄，系鉴统的护有效膛性和太可靠肃性分志别用传输蝴速率景和频饱带利腥用率以及误码天率和误信浑率来衡炮量。有效旗性：艰指传此输一羞定信水息量汁时所索占用欧的信债道资均源（垒频带崖宽度陪和时摧间间蹄隔）茄，或掌者说访是传鞠输的士“速碧度”脆问题社。可靠纯性：夸指接雄收信棋息的蒸准确逝程度过，也浪就是拴传输版的“简质量毫”撇问腹题。第1永章梅绪论1.驴5.侵2抬有效另性指陡标的杠具体秀表述数字渣通信评系统云的有竟效性闸可用拌传输排速率兼来衡戒量，袖传输蒜速率谁越高咬，系穷统的鞋有效炊性越湖好。很有效什性通辆常有舰两种爸表示设方法身。1.婶码兆元传稻输速肉率RB（数暮码率潜、传飞码率蜡、码踢率、阶信号沿速率紫或波晚形速鹅率）定义掌：单位物时间她内传委输码妥元的夺数目梳；单位花：波特畜（Ba苏ud），怠用符肌号“B外”表示鸟；数字余信号史一般尤有二球进制棒与多传进制贷之分调，但码元参速率亏与信摄号的谣进制羊数无嘴关，患只与牙码元斤宽度允有关劝：其中惠：Tb为码元赚宽度。M膨进制姿的一倍个码针元在苏等概迎出现顶时可范以用阶lo我g2M个培二进阶制码抢元表唤示第1滋章笨绪论已知购四进成制离嚷散等孝概信匪源(喜0,知1,钱2,渡3)嫩,如傅果每草个符宴号宽释度为箱1m换s，汁求相宾应的限码元洗传输修速率布．第1登章陵绪论2.煌信星息传尿输速拿率Rb（传程信率净、比疲特率剥）定义抖：单位冤时间缠内传性输的榨信息阶量；单位态：比特受/秒么(b梢it萝/s许)屿，简乏记为扫b/工s或膀bp研s；因为酱信息届量与棒信号耽进制计数N近有关桐，因帖此，Rb也与童进制通数有集关。3.Rb与RB之间握的关验系它们与之间皆在数值苗上有如碗下关复系：第1蜂章雁绪论4.猎多链进制恋与二烤进制粗传输折速率持之间旬的关阀系（1描）码