现代通信原理教程 课件 ch1 绪论

第1章绪论内容1.1通信的发展1.2通信系统的组成1.3通信系统分类及通信方式

1.4信息及其度量1.5数字通信系统的主要性能指标1.6模拟通信系统的主要性能指标1.7通信系统仿真工具简介1.1通信的发展消息、信息和信号通信通信发展概况通信发展概况1.古代：

公元前800年(周朝)，周幽王烽火戏诸侯。应用光通信的见证－最简单的二进制数字通信。通信发展概况2.近代：

1837年：莫尔斯发明电报系统。

1876年：贝尔发明电话。通信发展概况

3.现代

20世纪60年代以后：数字通信技术进入高速发展阶段。近20多年：数字通信迅猛发展；光纤通信也携手同行。两者都成为现代通行网的主要支柱。

通信发展概况塞缪尔·莫尔斯（SamuelFinleyBreeseMorse1791-1872）通信发展概况贝尔（1847-1922）美国电话发明者通信发展概况

1876年3月10日，美国发明家贝尔发明世界上第一部电话，并获美国专利局批准的电话专利。这是2005年8月11日拍摄的美国新泽西州默里山贝尔实验室博物馆内的世界第一部电话。

通信发展概况

麦克斯韦在物理学中的最大贡献是建立了统一的经典电磁场理论和光的电磁理论，预言了电磁波的存在。1873年，麦克斯韦完成巨著《电磁学通论》，这是一部可以同牛顿的《自然哲学的数学原理》相媲美的书，具有划时代的意义，是牛顿以后科学史上的又一座丰碑。

麦克斯韦(JamesClerkMaxwel1831～1879)英国物理学家通信发展概况赫兹对人类最伟大的贡献是用实验证实了电磁波的存在。

赫兹（1857-1894）德国物理学家

这个证明成了近代科学史上的一座里程碑。赫兹的发现具有划时代的意义，它不仅证实了麦克斯韦发现的真理，更重要的是开创了无线电电子技术的新纪元。为了纪念他在电磁波发现中的卓越贡献，后人将频率的单位命名为赫兹。

1.2通信系统的组成通信系统一般模型模拟通信系统模型数字通信系统模型

一、通信系统一般模型通信系统：完成通信这一过程的全部设备和传输媒介。消息的产生地，作用为把各种消息转换成原始电信号，可以是模拟信号也可以是数字信号。如：摄象机、光驱、。将信源和信道匹配起来。变换方式多样，在需要频谱搬移的场合，调制是最常见的变换方式。如广播电台、传输信号的物理媒质。包括无线信道：和有线信道。通信系统中各种设备以及信道中所固有的，分为内部噪声和外部噪声。将噪声源看成各处噪声集中加入到信道的。完成发送设备的反转换，进行解调、译码、解码等。如收音机、电视机。传输信息的归宿点，作用为将复原的原始信号转换成相应的消息。如喇叭、显示器。信道中的信号(a)时间连续模拟信号(b)时间离散模拟信号(a)幅度离散数字信号(b)幅度连续数字信号模拟信号数字信号二、模拟通信系统模型

频谱搬移，将基带信号变换成频带信号将频带信号恢复成基带信号三、数字通信系统模型噪声源信源信道编码信源编码调制器信道解调器信宿信道译码信源译码提高数字信号传输的有效性、模/数转换、数据扰乱、数据加密进行差错控制三种数字通信系统：数字频带、数字基带、模拟信号数字化传输四、数字通信系统特点

优点：抗干扰能力强，可靠性高体积小，功耗低，易于集成便于进行各种数字信号处理有利于实现综合业务传输便于保密

缺点：占用频带宽对同步要求高、系统和设备比较复杂

1.3通信系统的分类及通信方式按消息的物理特征按调制方式按信号特征按传输媒介按复用方式

一、通信系统的分类1、按消息的物理特征电报通信系统电话通信系统数据通信系统图像通信系统。。。。2、按调制方式分类将未经调制的信号直接传送，如音频市内电话。基带传输：频带传输：对各种信号调制后传输的总称，常见的调制方式见表1–1。表1-1常见的调制方式

调制方式用途连续波调制线性调制常规双边带调制AM广播双边带调幅DSB立体声广播单边带调幅SSB载波通信、短波无线电残留边带调幅VSB电视广播、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振幅键控ASK数据传输频移键控FSK数据传输调制方式用途数字调制相移键控PSK、DPSK等数据传输其他高效数字调制QAM、MSK等数字微波、空间通信脉冲调制脉冲模拟调制脉幅调制PAM中间调制方式、遥测脉宽调制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ΔM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中低速数字电话续表模拟通信系统3、按信号特征分类数字通信系统

4、按传输媒质分类有线通信系统无线通信系统

5、按信号复用方式分类频分复用通信系统时分复用通信系统

码分复用通信系统。。。。二、通信方式按消息传送的方向与时间分单工通信

半双工通信全双工通信按数字信号码元排序方式分串行传输并行传输演示1.4信息及其度量信息量的概念平均信息量的概念如何度量信息？－－首先要解决的问题。一、信息量的概念信息量与消息出现概率之间的关系信息量是消息出现概率的函数；消息出现的概率越小，所包含的信息量就越大；若某消息由若干个独立消息所组成，则该消息所包含的信息量是每个独立消息所含信息量之和。例1：信息量的概念进行一个具有16个等可能结果的随机试验。每一个结果具有的信息量为多少？例2：信息量的概念设某消息由a、b、c、d四种符号组成，其概率分别为求cabacabdacbdaabcadcbabaadcbabaacdbacaacabadbcadcbaabcacba的信息量。二、平均信息量的概念平均信息量——指每个符号所含信息量的统计平均值例3：平均信息量的概念用平均信息量的概念来计算例2中消息所含的信息量。例4：平均信息量的概念由二进制数字1、0组成的消息试推导以α为变量的平均信息量，并绘出α从0到1取值时的曲线。1.5数字通信系统的主要性能指标有效性:码元传输速率信息传输速率频带利用率可靠性:误码率（码元差错率）误信率（信息差错率）码元传输速率RS：简称传码率，又称符号速率。表示：单位时间内传输码元(信号)的数目单位:波特（Baud），记为B。

例如:

若1秒内传2400个码元，则传码率为2400B。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T有关:1.传输速率信息传输速率Rb简称传信率，又称比特率。表示：单位时间内传递的平均信息量或比特数；单位：比特/秒，可记为bit/s、

b/s或bps。码元速率和信息速率的关系

等概传输时

【例题】

若码元速率为600Baud，那么等概四进制时的信息速率为1200b/s。相反，若信息速率为1800b/s，那么等概八进制时的码元速率为600Baud。【例题】已知四进制离散等概信源（0、1、2、3），求发送每一符号时所传送的信息量。若每个符号（码元）宽度为1ms，求相应的码元速率和信息速率。

2.频带利用率η意义：比较不同通信系统的有效性时，单看它们的传输速率是不够的，还应看在这样的传输速率下所占的信道的频带宽度。真正衡量数字通信系统传输效率的应当是单位频带内的码元传输速率，即：

或

3.差错率误码率（码元差错率）：指错误的码元在总码元数中所占的比例，即

误信率（信息差错率）:指错误接收的信息量在传送信息总量中所占的比例，即误码率和误信率的关系:【例题】有一个4PSK数字通信系统，现传输20个码元，其中错了2个码元，那么误码率为10%；如果每个错误码元有一个比特错误，那么误比特率为5%；如果每个错误码元有两个比特错误，那么误比特率为10%；【例题】已知某四进制数字传输系统的信息传输速率为2400（bit/s），接收端在半小时内共收到216个错误码元，试计算该系统的误码率。1.6模拟通信系统的主要性能指标

通信系统的主要性能指标是有效性和可靠性。有效性:指在给定信道内所传输的信息内容的多少，或者说是传输的“速度”。可靠性:指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量”。1.6模拟通信系统的主要性能指标

通信系统的主要性能指标是有效性和可靠性。有效性:指在给定信道内所传输的信息内容的多少，或者说是传输的“速度”。可靠性:指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量”。有效性:用有效传输频带来度量。可靠性:用接收端最终输出信噪比来度量。说明：不同调制方式在同样信道信噪比下所得到的最终解调后的信噪比是不同的。两者是互相矛盾的，也是可互换的。1.7通信系统仿真工具简介1.通信系统仿真工具概述

通常情况下，通信系统仿真使用的工具有SystemView和Matlab/Simulink，2.SystemView软件简介

SystemView是一个信号级的系统仿真软件，主要用于电路与通信系统的设计和仿真，它是一个强有力的动态系统分析工具，能满足从数字信号处理、滤波器设计直到复杂的通信系统等不同层次的设计和仿真要求。【小结】1.通信系统构成①模拟通信系统结构框图及各部分功能简介。②数字通信系统结构框图及各部分功能简介，与模拟系统的差异。③数字通信系统的特点2．通信系统分类①常用的分类方法和名称。②各种通信方式的含义。【习题与作业】练习题1．通信从本质上讲就是实现信息传递功能的一门科学技术，若按传输媒质进行分类，通信可分为（）和（）两大类。2．通信系统中，信道是个抽象的概念，即可理解为传输信号的通路，通常信道中传送的信号可分为数字信号和模拟信号，由此通信可分为（）和（）。3．模拟信号与数字信号之间的区别是什么？4．数字通信的优点是什么？5．试画出数字基带传输系统的模型？6．以无线广播系统为例，说明通信系统模型中各方框包含的具体内容是什么？【习题与作业】7.数字通信系统的主要性能指标是什么？8.设某数据通信系统的信息传输速率为56kbps，试求传送二进制码元时的码元传输速率？若用同样码元传输速率，却改为16进