通信原理绪论课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,通信原理,2024/12/2,1,通信原理2023/9/181,学时数：,56,学时，其中40学时理论课、,16,学时实验课,课程性质：考试,相关课程：高频电路、信号与系统、电磁场与电磁波,参考书,曹志刚等，现代通信原理,樊昌信，通信原理,与本课有关的几个问题,2024/12/2,2,与本课有关的几个问题2023/9/182,通信发展简史,1844,年,美国人摩尔斯用电报向远方传递一句话,:,上帝啊，你创造了何等的奇迹！,1867,年，贝尔发明了电话,1877,年,爱迪生发明了留声机,1895,年,法国的卢米埃尔兄弟在巴黎放映了第一部无声电影,1920,年,美国西屋公司用,100,瓦的发射机广播,11,月,2,日的美国总统大选,1936,年,美国广播公司,BBC,在伦敦郊外转播了一场规模宏大的舞会,1934,年德国工程师左恩设计制造了全部以继电器为计位元件的全自动机电式计算机,1946,年,美国研制第一代计算机,在过去几十年间，对数据传输需求的增长以及大规模集成电路的发展，促进了数字通信的发展。目前数字通信在下列领域有了新的进展。,卫星通信,光纤通信,移动通信,微波通信,2024/12/2,3,通信发展简史1844年,美国人摩尔斯用电报向远方传递一句话:,通信的发展目标,-个人通信,目标是实现：个人通信系,统(,PCN),无论任何人,(,Whoever),在任何时候,(,Whenever),在任何地方,(,Wherever),与另一个人,(,Whomever),进行任何类型,(,Whatever),2024/12/2,4,通信的发展目标-个人通信目标是实现：个人通信系统(P,个人通信的发展基础,新一代集成电路,新一代信息处理,新一代卫星通信,新一代移动通信,新一代广播电视,新一代无线接入,新一代信息网络与服务,新一代光纤通信,2024/12/2,5,个人通信的发展基础新一代集成电路新一代信息处理新一代卫星通信,课程描述,通信是一个广义的概念，涉及包括雷达、导航、遥控遥测等军用尖端技术和包括数字电话、广播电视、综合信息网、多媒体宽带网等现代民用技术，通信在过去分为模拟通信和数字通信两个方面来研究。目前，随着数字技术和计算机技术日新月异的发展，数字通信方式在许多领域已逐步取带模拟通信方式，成为通信的主流，也成为我们今天研究的重点。,2024/12/2,6,课程描述 通信是一个广义的概念，涉及包括雷达、导航、遥控遥测,教学内容和重点,通信原理将以通信系统为背景，主要讲述通信系统的一般模型和通信技术的基本原理。,它不是针对哪一种具体的通信方式，而是通过对于各种通信方式的分析，建立通信系统的一般模型,。,内容包括：通信系统基本概念、信息论初步、模拟信号调制技术、语音编码、多路复用、数字信号的基带传输和频带传输、差错控制编码及多址传输原理,。,重点以数字通信为主,。,2024/12/2,7,教学内容和重点通信原理将以通信系统为背景，主要讲述通信系,教学要求,初步了解通信的发展史和发展现状,掌握模拟调制的原理和性能,掌握脉冲编码调制和时分复用的原理,掌握数字信号传输的基本原理和性能比较,了解差错控制编码的基本原理,能够分析一般通信系统的构成和原理,2024/12/2,8,教学要求初步了解通信的发展史和发展现状2023/9/188,第,1,章 绪论,2024/12/2,9,2023/9/189,通信的目的：传递消息,通信的表达形式：语言、文字、图象、数据等,实现通信的方式：声、光、电、磁等,通信的定义：,通信就是消息的传递,。（当今通信概念中也包含了通信,信号的形成、变换、检测、处理、识别等）,1.1,通信和通信系统的一般概念,2024/12/2,10,通信的目的：传递消息通信的定义：通信就是消息的传递。（当今,通信系统的一般模型,-以蜂窝移动通信系统为例,2024/12/2,11,通信系统的一般模型-以蜂窝移动通信系统为例2023/9/,通信系统的一般模型,通信系统：通信中所需要的一切技术设备和传输媒质构成的总体。,2024/12/2,12,通信系统的一般模型通信系统：通信中所需要的一切技术设备和传输,通信模型组成部分及功能,信源,：,顾名思义，指信息产生的源头，可以是人或设备。其发出的信息也可以是多种多样的，如语音、文字、图像、数据等。这些信息可以是离散的，也可以是连续的,。,2024/12/2,13,通信模型组成部分及功能信源：顾名思义，指信息产生的源头，,通信模型组成部分及功能,发送设备,：,种类及其功能多样化，如编码、调制、放大、滤波、发射等。发送器含有与传输线路匹配的接口，其基本作用是将信源发出的信息转换成便于传输的某种信号。模拟与数字通信系统两者的发送器功能有很大差异。,2024/12/2,14,通信模型组成部分及功能 发送设备：种类及其功能多样,通信模型组成部分及功能,信道,：,即信息传输通道，也是传递物质信号的媒介。信道可以是明线、电缆、波导、光纤、无线电波等,。,2024/12/2,15,通信模型组成部分及功能 信道：即信息传输通道，也是传递物质,通信模型组成部分及功能,噪声源,：,是整个系统噪声与干扰的总折合，用以表征信息在信道中传输时遭受的干扰情况。在任何通信系统中，干扰的性质与强弱都是影响系统性能的重要因素。,2024/12/2,16,通信模型组成部分及功能 噪声源：是整个系统噪声与干扰的总,通信模型组成部分及功能,接收器,：,其作用主要是接收信道中的信号，并转换成发送前相同表示形式的信息传递给信宿，与发送器功能正好相反。对接收器的要求是尽可能地从受干扰的信号中精确地提取和还原来自信源的信息。,2024/12/2,17,通信模型组成部分及功能 接收器：其作用主要是接收信,通信模型组成部分及功能,信宿：,信息传输的目的地，即接收消息的人或机器。,2024/12/2,18,通信模型组成部分及功能2023/9/1818,1,、,消息的分类,连续消息（模拟消息）：,是指消息的状态是连续的，如连续变化的语音、图象等；,1.2,模拟通信与数字通信,离散消息（数字消息）：,是指消息的状态是离散取值的，如文字、符号、数据等。,2024/12/2,19,1、消息的分类1.2 模拟通信与数字通信离散消息（数字消息）,与消息的分类相对应，通信系统也分为两类：,模拟通信系统,数字通信系统,这是以信道传输信号的差异为标准的进行的分类，模拟信号和数字信号通常都要通过调制形成模拟调制信号和数字信号，以适应信道的传输特性。,2,、通信系统的分类,2024/12/2,20,2、通信系统的分类2023/9/1820,通信系,统分类,2024/12/2,21,通信系2023/9/1821,3,、通信系统模型,模拟通信系统模型,调制/解调器的作用：频谱搬移,2024/12/2,22,3、通信系统模型 调制/解调器的作用：频谱搬移2023/9,数字通信系统模型,一般数字通信系统的收端要有同步的功能,2024/12/2,23,数字通信系统模型 一般数字通信系统的收端要有同步的功能2,按消息的物理特征分类,4,、通信系统的其它分类方式,随着信息与网络技术的发展，以上各种信息都,可以在统一的综合业务通信网中传送。,2024/12/2,24,按消息的物理特征分类4、通信系统的其它分类方式 随着信息,连续波调制,按调制方式分类,2024/12/2,25,连续波调制 按调制方式分类2023/9/1825,脉冲调制,2024/12/2,26,脉冲调制 2023/9/1826,按信号特征分类,按传输媒介分类,按信号复用方式分类,2024/12/2,27,按信号特征分类按传输媒介分类按信号复用方式分类2023/9/,点对点之间的通信,，如常用的电话、对讲机等；,点对面的通信,，如广播、电视等；,网络中用户间的通信,，如计算机网、电话交换网络等。,本课程中主要讨论,点对点之间的通信，因为这是其他,通信方式的基础,。,按通信方式分类,2024/12/2,28,本课程中主要讨论点对点之间的通信，因为这是其他 按通,单工通信：,指消息只能单方向传输的工作方式，如广播、遥控等；,半双工通信：,指通信双方都能收发消息，但不能同时进行收发，只能分时工作，如使用同一载频工作的无线电对讲机；,全双工通信：,指通信双方可同时进行收发消息的工作方式，如普通电话。,点对点之间的通信又可分为：,2024/12/2,29,单工通信：指消息只能单方向传输的工作方式，如广播、遥控等；,一、概念,信息：,在概念上与消息的意义相似，但它的含义更抽象化。信息可以理解为消息中包含有意义的容。,信息量：,是评价传输信息多少的一种度量,。,1.3,信息及其度量,2024/12/2,30,一、概念1.3 信息及其度量2023/9/1830,信号是消息的载体，而信息是其内涵。,任何信源产生的输出都是随机的，也就是说，信源输出是用统计方法来定性的。,对接收者来说，只有消息中,不确定的内容,才构成信息。因此，信息含量就是对消息中这种不确定性的度量,.,根据概率论知识，事件的不确定性可用事件出现的概率来描述。,消息出现的概率越小，消息中包含的信息量就越大。,2024/12/2,31,信号是消息的载体，而信息是其内涵。2023/9/1831,1,、信息量,设消息中所含的信息量为,I,，消息出现的概率为 ，则它们之间的关系为,二、信息的度量,2,、若干个独立事件构成的消息，总信息量就是若干个独立事件的信息量的总和。,I,P,(,x,1),P,(,x,2),=,I,P,(,x,1),+,I,P,(,x,2),+,其中对数底,a,决定信息量的单位，若,a=2,，,I,的单位为比特（,bit,）；若,a=e,，,I,的单位为奈特（,nit,）；若,a=10,，,I,的单位为十进制单位。,2024/12/2,32,1、信息量二、信息的度量2、若干个独立事件构成的消息，总信息,M=2,时，且两种状态出现的概率相等（等概率），即 ，则信息量为,M2,时，即,M,个状态等概率出现，则信息量为,如果,M,是,2,的幂次，即 ，则,3,、等概率出现的离散消息的度量,2024/12/2,33,M=2时，且两种状态出现的概率相等（等概率），即,4,、平均信息量,设离散信源是一个由,n,个符号组成的符号集，其中每个符号,x,i,(,i,=1,2,3,n),出现的概率为,P,(,x,i,),，,1,(,x,i,),n,i,P,=,=1,xi,所包含的,信息量,平均信息量为,H(,x,),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。,2024/12/2,34,4、平均信息量设离散信源是一个由n个符号组成的符号集，其中,1.4,通信系统的性能指标,有效性：,在给定信道内能传输的信息内容的多少,资源的利用,(频率，时间和功率),可靠性：,指接收信息的准确程度,模拟系统：信噪比 (,dB，,分贝),语音：20,dB,图像：40,dB(4,级),数字系统：误比特率：,Pe=,PCM,语音：,Pe10,-3,Data,信息：,Pe10,-6,错误比特数,传输总比特数,2024/12/2,35,1.4通信系统的性能指标有效性：在给定信道内能传输的信息内容,有效性：,模拟通信系统的有效性用有效传输带宽来衡量。同样的消息采用不同的调制方式，则需要不同的频带宽度。频带越窄，有效性越好。,可靠性：,模拟通信系统的可靠性用接收端最终的信噪比来衡量。信噪比越大，通信质量越高。,模拟通信系统的质量指标,信噪比:,S/N=,信号功率/噪声功率,对数形式（,S/N）,dB,=10log(S/N),2024/12/2,36,有效性：模拟通信系统的有效性用有效传输带宽来衡量。同样的消息,数字通信系统的质量指标,-,传输速率,码元传输速率,R,s,：,它表示单位时间内传输码元的数目，与进制数无关，只与传输的码元长度,T,有关。单位是波特（,Ba