通信原理第1章.ppt

东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN通信原理电子教案通信原理电子教案通信原理教学组编写通信原理教学组编写东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN课程介绍课程介绍 明确：明确：为什么要学？为什么要学？学什么？学什么？如何学？如何学？哪里可学？哪里可学？通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN课程介绍课程介绍 通信原理通信原理是通信工程专业一门重要的是通信工程专业一门重要的专业基础专业基础理论课程理论课程。本课程系统深入地阐述现代通信系统的。本课程系统深入地阐述现代通信系统的基本原理，其中包括模拟通信和数字通信，并以基本原理，其中包括模拟通信和数字通信，并以数数字通信为主字通信为主。一、课程性质一、课程性质 本课程本课程通过通过课堂教学课堂教学、习题练习习题练习、实验实验与与课程课程设计设计等教学环节，旨在使学生系统地掌握等教学环节，旨在使学生系统地掌握通信系统通信系统的的基本原理基本原理及其及其性能的基本分析方法性能的基本分析方法，了解现代通，了解现代通信技术与理论的信技术与理论的发展状况发展状况。通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN课程介绍课程介绍课程定位课程定位 电信类专业电信类专业 的一门重要专业基础课程，包括：的一门重要专业基础课程，包括：通信工程、通信工程、电子信息工程、电子信息工程、无线电工程无线电工程计算机通信、计算机通信、图像处理与传输图像处理与传输等专业等专业 是是必修课、必修课、核心主干课核心主干课 是是 一门一门 专业的标志性课程专业的标志性课程 是是“信息与通信工程信息与通信工程”学科学科 研究生入学考试课研究生入学考试课程程 起着起着承前启后的作用承前启后的作用 占有占有重要的教学地位重要的教学地位 通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN二、与其它课程的关系二、与其它课程的关系课程介绍课程介绍先修课程：先修课程：后续课程：后续课程：信号与线性系统信号与线性系统 移动通信系统移动通信系统概率论与随机过程概率论与随机过程光纤通信系统光纤通信系统信息论基础信息论基础SDHSDH技术技术模拟电子技术模拟电子技术卫星通信系统卫星通信系统数字电子技术数字电子技术现代通信网现代通信网高频电子线路高频电子线路接入网技术接入网技术通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN三、教学内容三、教学内容 第一章第一章 绪论绪论 2 学时学时 第二章第二章 随机信号分析随机信号分析8学时学时第三章第三章信道信道8 学时学时第四章第四章模拟调制系统模拟调制系统6 学时学时第五章第五章数字基带传输系统数字基带传输系统10 学时学时第六章第六章数字调制系统数字调制系统10 学时学时第七章第七章模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输10 学时学时第八章第八章数字信号的最佳接收数字信号的最佳接收6 学时学时第九章第九章第九章第九章 差错控制编码差错控制编码差错控制编码差错控制编码0 学时学时 第十章第十章第十章第十章 正交编码与伪随机序列正交编码与伪随机序列正交编码与伪随机序列正交编码与伪随机序列第十一章第十一章同步原理同步原理6 学时学时通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN课程介绍课程介绍课程特点课程特点 具有具有理论性强、知识综合、难度大等特点；理论性强、知识综合、难度大等特点；是一门是一门理论性理论性和和实践性实践性都很都很强强的专业基础课的专业基础课 学习时要注意学习时要注意数学分析方法数学分析方法，更要注意数学，更要注意数学 分析所得结论的分析所得结论的物理意义、物理意义、物理概念物理概念；学习时要注意用学习时要注意用系统系统的观点、的观点、模型模型的观点、的观点、工程工程的观点、的观点、辩证辩证的观点，思考问题、分析的观点，思考问题、分析 问题、解决问题。问题、解决问题。通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN课程介绍课程介绍课程目标课程目标 使学生使学生 掌握掌握 通信系统的基本概念、基本理通信系统的基本概念、基本理 论、基本技术和论、基本技术和 系统性能分析方法系统性能分析方法；掌握掌握 基本的基本的 系统设计思想和方法系统设计思想和方法；熟悉熟悉 仿真工具仿真工具 的应用；的应用；了解现代通信技术的发展状况；了解现代通信技术的发展状况；使使学生学生具备具备动手实践动手实践的的能力；能力；为本领域的进一步学习和研究奠定坚实基础为本领域的进一步学习和研究奠定坚实基础通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN课程介绍课程介绍课程学习课程学习 课堂教学：课堂教学：70 学时学时 实验教学：实验教学：10 学时学时 课程设计：课程设计：4 周周注意：注意：充分利用充分利用课程网站、图书馆、数字图书课程网站、图书馆、数字图书 馆馆资源资源，做好预习、复习；做好预习、复习；认真认真做作业、认真做实验、认真做设计。做作业、认真做实验、认真做设计。既要既要打好基础打好基础，又要，又要提高能力提高能力。通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN课程介绍课程介绍课程考核方式课程考核方式 最终总成绩包括：最终总成绩包括：平时成绩：平时成绩：15%实验成绩：实验成绩：15%考试成绩：考试成绩：70%通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN课程介绍课程介绍四、教材与参考资料四、教材与参考资料通信原理（第六版）通信原理（第六版），樊昌信等，樊昌信等编著，国防工业出版社编著，国防工业出版社2006.52006.5通信原理通信原理上、下册，周炯槃等上、下册，周炯槃等编著编著，北京邮电大学出版社，北京邮电大学出版社2002.112002.11现代通信原理现代通信原理，曹志刚等，曹志刚等编著编著，清华大学出版社，清华大学出版社，19921992通信原理教程通信原理教程，樊昌信樊昌信等等编著，电子工业出版社，编著，电子工业出版社，20052005 现代通信原理与技术现代通信原理与技术，张辉张辉编著，西安电子科技大学出版社，编著，西安电子科技大学出版社，20062006数字通信系统的数字通信系统的SystemView SystemView 仿真与分析仿真与分析，青松等，北京航空航天大学，青松等，北京航空航天大学出版社，出版社，20012001通信原理学习指导与题解通信原理学习指导与题解，王福昌，华中科技大学出版社，王福昌，华中科技大学出版社,20022002通信原理通信原理学习指导学习指导，张辉等张辉等编著，编著，西安电子科技大学出版社，西安电子科技大学出版社，20032003通信原理学习与考研指导通信原理学习与考研指导，沙济彰，科学出版社，沙济彰，科学出版社,20042004通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN课程介绍课程介绍西安电子科技大学西安电子科技大学 通信原理：通信原理：http:/ 通信原理网站：通信原理网站：http:/ 通信原理网站：通信原理网站：http:/ 通信原理网站：通信原理网站：http:/ 通信原理网站：通信原理网站：http:/202.119.236.185/tongxin/index.aspx麻省理工学院麻省理工学院 http:/web.mit.edu/6.441/www/移动通信在线移动通信在线 http:/ 1.11.1 通信技术发展简史通信技术发展简史 1.21.2 通信系统的组成通信系统的组成 1.31.3 通信系统的分类及通信方式通信系统的分类及通信方式 1.41.4 信息及其度量信息及其度量 1.51.5 主要性能指标主要性能指标通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN本章学习目标本章学习目标 了解了解通信技术的发展；通信技术的发展；掌握掌握 消息消息、信息信息、信号信号 的定义；的定义；掌握掌握数字通信的概念，理解数字通信的概念，理解 数字通信的优点数字通信的优点；掌握掌握 通信系统模型通信系统模型 及其及其 主要性能指标；主要性能指标；重点：重点：1.信息的度量；信息的度量；2.数字通信系统模型的理解与掌握。数字通信系统模型的理解与掌握。难点：难点：数字通信系统性能指标的理解与计算；数字通信系统性能指标的理解与计算；通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN1.1通信技术的发展简史通信技术的发展简史古代：公元前古代：公元前800年年(周朝周朝)，周幽王烽火戏诸侯。，周幽王烽火戏诸侯。光通信雏形；最简单的二进制数字通信。光通信雏形；最简单的二进制数字通信。近近2020多年：多年：移动通信、无线宽带网、光纤通信、卫星通信、移动通信、无线宽带网、光纤通信、卫星通信、通信信号处理、通信信号处理、通信网与交换技术、通信网与交换技术、NGN近代：近代：18381838年：年：莫尔斯莫尔斯将将有线电报有线电报推向实用推向实用。18761876年：年：贝尔贝尔发明发明电话电话，模拟通信模拟通信的开始的开始 1960年以后：年以后：数字通信技术数字通信技术发展迅速。发展迅速。通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN1.1通信技术的发展简史通信技术的发展简史18381838莫尔斯莫尔斯莫尔斯莫尔斯 有线电报有线电报有线电报有线电报19481948晶体管晶体管晶体管晶体管 香农香农香农香农ITIT通信统计理论建立通信统计理论建立通信统计理论建立通信统计理论建立18641864麦克斯韦尔麦克斯韦尔麦克斯韦尔麦克斯韦尔 电磁辐射方程电磁辐射方程电磁辐射方程电磁辐射方程19501950时分多路通信时分多路通信时分多路通信时分多路通信 应用于电话应用于电话应用于电话应用于电话18761876贝尔贝尔贝尔贝尔 电话电话电话电话19561956越洋电话铺设越洋电话铺设越洋电话铺设越洋电话铺设18961896马克尼马克尼马克尼马克尼 无线电报无线电报无线电报无线电报19571957第一颗人造卫星发射第一颗人造卫星发射第一颗人造卫星发射第一颗人造卫星发射19061906真空管真空管真空管真空管19581958第一颗通信卫星发射第一颗通信卫星发射第一颗通信卫星发射第一颗通信卫星发射19181918调幅广播调幅广播调幅广播调幅广播 超外差接收机超外差接收机超外差接收机超外差接收机19601960发明激光发明激光发明激光发明激光19251925三路明线载波电话三路明线载波电话三路明线载波电话三路明线载波电话 多路通信多路通信多路通信多路通信19611961发明集成电路发明集成电路发明集成电路发明集成电路19361936调频广播调频广播调频广播调频广播19621962同步通信卫星同步通信卫星同步通信卫星同步通信卫星 PCMPCM进入实用进入实用进入实用进入实用19371937脉冲编码调制脉冲编码调制脉冲编码调制脉冲编码调制19601960彩电彩电彩电彩电 数字传输理论数字传输理论数字传输理论数字传输理论 高速计算机高速计算机高速计算机高速计算机19381938电视广播电视广播电视广播电视广播19701970LSILSI商用卫星商用卫星商用卫星商用卫星 程控交换程控交换程控交换程控交换 光纤通讯光纤通讯光纤通讯光纤通讯19401940二战刺激二战刺激二战刺激二战刺激 雷达和微波系统发展雷达和微波系统发展雷达和微波系统发展雷达和微波系统发展19801980SLSISLSI长波光纤通信长波光纤通信长波光纤通信长波光纤通信 ISDN3GISDN3G通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN1.2通信系统的组成通信系统的组成1.2.1 通信系统的基本概念通信系统的基本概念通信通信:信息信息（或消息）的（或消息）的传输传输和和交换交换。（要求要求准确准确、迅速迅速）消息消息：信息：信息的的物理物理表现形式表现形式。如符号、文字、。如符号、文字、话音、话音、数据数据或或图像图像等等。信息信息：消息消息的的内涵内涵，即，即信息信息是是消息消息中中所包含所包含的的人们人们原来不知原来不知而待知而待知的的内容内容。通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN1.2通信系统的组成通信系统的组成电通信电通信：是利用是利用电电（电流或电波，包括光）（电流或电波，包括光）来来传递信息传递信息。现代通信现代通信 一般一般 均是指均是指 “电通信电通信”。信号信号：消息的电的表示形式。在电通信系统中，消息的电的表示形式。在电通信系统中，电信号是消息传递的物质载体。电信号是消息传递的物质载体。通信系统通信系统：是完成传递信息任务所需要的一切是完成传递信息任务所需要的一切技术设备和传输媒介所构成的总体。技术设备和传输媒介所构成的总体。通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN图1-1 通信系统的一种简化模型1.2通信系统的组成通信系统的组成1.2.2 1.2.2 通信系统模型通信系统模型把各种可能把各种可能的的消息消息转换成转换成原始电信号原始电信号。对对原始电信号原始电信号进进行行变换变换，使其适合，使其适合在信道中传输。在信道中传输。信号传输的通信号传输的通道，有道，有无线无线和和有有线线两种方式。两种方式。与发送设备与发送设备作用相反，从作用相反，从接收信号中接收信号中恢恢复复出相应的出相应的原原始电信号始电信号。将恢复的将恢复的原始原始电信号电信号转换成相转换成相应的应的消息消息。包括信道中的包括信道中的噪声和分散在通噪声和分散在通信系统其他各处信系统其他各处的噪声。的噪声。基于点到点之间的通信通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN 信源信源 是是消息消息的的产生地产生地，其，其作用作用是是把把 各种消息各种消息 转换转换成成原始电信号原始电信号(基带信号基带信号)。1.2通信系统的组成通信系统的组成 发送设备发送设备的的基本功能基本功能是将信源和信道匹配起来是将信源和信道匹配起来,即将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传即将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号输的信号(如如已调信号）。已调信号）。发送信道发送信道是指是指传输信号传输信号的的物理媒质物理媒质。在无线信。在无线信道中，信道可以是大气（自由空间），在有线信道中，信道可以是大气（自由空间），在有线信道中，信道可以是明线、道中，信道可以是明线、电缆、光纤电缆、光纤。通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN电梯用综合电缆电梯用综合电缆7575射频同轴电缆射频同轴电缆室外非金属光缆室外非金属光缆金属光缆金属光缆通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN噪声源噪声源 是通信系统中各种设备以及信道中噪声是通信系统中各种设备以及信道中噪声与干扰的集中表现。与干扰的集中表现。接收设备接收设备 的的基本功能基本功能是完成是完成 发送设备的反变发送设备的反变换，它的任务是从带有干扰的接收信号中正确恢换，它的任务是从带有干扰的接收信号中正确恢复出相应的原始基带信号来。复出相应的原始基带信号来。信宿信宿 是传输信息的归宿点，其作用是将复原的是传输信息的归宿点，其作用是将复原的原始信号转换成相应的消息。原始信号转换成相应的消息。1.2通信系统的组成通信系统的组成通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN1.2.31.2.3模拟通信与数字通信模拟通信与数字通信1.2通信系统的组成通信系统的组成 通信传输的通信传输的消息类型消息类型多种多样，即有不同的业务需求多种多样，即有不同的业务需求连续消息连续消息（模拟消息模拟消息）：是指消息的状态连续变）：是指消息的状态连续变化或是不可数的，如语音、图像等。化或是不可数的，如语音、图像等。离散消息离散消息（数字消息）（数字消息）：是指消息的状态是可数：是指消息的状态是可数的或离散的，如符号、数据、文字等。的或离散的，如符号、数据、文字等。M 为传递消息，必须将各种消息转换成（电）信号为传递消息，必须将各种消息转换成（电）信号M 消息与信号之间必须建立单一的对应关系消息与信号之间必须建立单一的对应关系通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN模拟信号模拟信号：凡信号的某一参量可以取无限多个值，：凡信号的某一参量可以取无限多个值，并且该参量直接反映消息的状态变化。并且该参量直接反映消息的状态变化。如电话机送出的语音信号、电视摄像机输出如电话机送出的语音信号、电视摄像机输出的图像信号等。的图像信号等。M连续是指信号中携带消息的参量可以连续变化或连续是指信号中携带消息的参量可以连续变化或取无穷多个值，而不一定在时间上也连续。取无穷多个值，而不一定在时间上也连续。如如图图1-2(b)所示的所示的脉冲振幅调制脉冲振幅调制抽样信号抽样信号就属于就属于模拟信号模拟信号。1.2通信系统的组成通信系统的组成 按按 信号参量的取值方式信号参量的取值方式 不同可把信号分为不同可把信号分为 模拟信号模拟信号 和和数字信号。数字信号。通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN图图1 12 2 模拟信号波形模拟信号波形 (a)连续信号；连续信号；(b)抽样信号抽样信号1.2通信系统的组成通信系统的组成连续信号连续信号抽样信号抽样信号通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN数字信号数字信号 信号中携带消息的参量只能取有限个值。信号中携带消息的参量只能取有限个值。如电报信号、计算机输入如电报信号、计算机输入/输出信号等。输出信号等。1.2通信系统的组成通信系统的组成M并不是模拟信号只能在模拟通信系统传输，数字并不是模拟信号只能在模拟通信系统传输，数字信号只能在数字通信系统传输，如信号只能在数字通信系统传输，如 ModemM按按照照信信道道中中传传输输的的是是模模拟拟信信号号还还是是数数字字信信号号，可可相相应应地地把把 通通信信系系统统 分分为为 模模拟拟通通信信系系统统 和和 数字通信系统数字通信系统 。通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN1.2通信系统的组成通信系统的组成图图1-3 1-3 数字信号波形数字信号波形 (a)二进制波形二进制波形；(b)2 2 PSKPSK波形波形 通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN 模拟通信系统模拟通信系统 是传输模拟信号的通信系统。是传输模拟信号的通信系统。信信源源发发出出的的原原始始电电信信号号是是 基基带带信信号号，基基带带的的含含义义 是指信号的频谱从零频附近开始。是指信号的频谱从零频附近开始。如语音信号为如语音信号为 3003400Hz，图像信号为图像信号为06MHz。模模拟拟信信号号具具有有频频率率很很低低的的频频谱谱分分量量，一一般般不不宜宜直直接接传传输输，需需要要把把基基带带信信号号变变换换成成其其频频带带适适合合在在信信道中传输的频带信号，并可在接收端进行反变换。道中传输的频带信号，并可在接收端进行反变换。完完成成这这种种变变换换和和反反变变换换作作用用的的通通常常是是调调制制器器和和解调器。解调器。1.模拟通信系统模型模拟通信系统模型1.2通信系统的组成通信系统的组成通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN携带有信息携带有信息适合在信道中传输适合在信道中传输信信号号的的频频谱谱 具具有有 带带通通 形形式式且且中中心心频频率率远远离离零零频，因而已调信号又称频，因而已调信号又称 频带信号频带信号 。1.2通信系统的组成通信系统的组成已调信号已调信号有三个基本特征：有三个基本特征：模拟通信模拟通信系统模型系统模型可由可由图图1-1 1-1 略加演变而成，略加演变而成，如如图图1-31-3所示。所示。通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN 图图中中的的调调制制器器和和解解调调器器就就代代表表图图1-11-1中中的的发发送送设备设备和和接收设备接收设备。图图 1-3 1-3 模拟通信系统模型模拟通信系统模型1.2通信系统的组成通信系统的组成通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN2、数字通信系统模型数字通信系统模型图图 1 14 4 数字通信系统模型数字通信系统模型1.2通信系统的组成通信系统的组成 数字通信涉及的技术问题很多，其中主要有信源编码/译码、信道编码/译码、数字调制/解调、数字复接、同步以及加密等。通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN一、将模拟信号转换成数字信号，即 模/数转换 二、设法减少码元数目和减少冗余信息，即 数据压缩。（1）信源编码与译码信源编码与译码1.2通信系统的组成通信系统的组成码码元元：数字通信中传输的一个接一个按节拍传送的数字信号单元。信源译码是信源编码的逆过程。M 信源编码的作用：通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN 数字信号在信道传输时，由于噪声、衰落以及人为干扰等，将会引起 差错差错。为了减少差错，信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分（监督元），组成所谓“抗干扰编码抗干扰编码”。接收端的信道译码器按一定规则进行解码，从解码过程中发现错误或纠正错误，从而提高通信系统抗干扰能力，实现 可靠通信可靠通信。（2）信道编码与译码信道编码与译码1.2通信系统的组成通信系统的组成通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN 在需要实现保密通信的场合，为了保证所传信息的安全，人为将被传输的数字序列扰乱，即加上密码，这种处理过程叫加密。在接收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的数字序列进行解密，恢复原来信息，叫解密。（3）加密与解密加密与解密1.2通信系统的组成通信系统的组成（4）数字调制与解调数字调制与解调数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的频带信号。信源 载波信号 已调信号S(t)Acos(t+)S(t).Acos(t+)通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN 同步是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的不可缺少的前提条件。同步是使收、发两端的信号在时间上保持步调一致。按照同步的功用不同，可分为载波同步、位同步、群同步和网同步。（5）同步同步1.2通信系统的组成通信系统的组成 图1-5 是数字通信系统的一般化模型，实际的数字通信系统不一定包括图1-1中的所有环节。如在某些有线信道中，若传输距离不太远且通信容量不太大时，数字基带信号无需调制，可以直接传送，称之为数字信号的基带传输，其模型中就不包括调制与解调环节。通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN抗干扰能力强，通过再生，可消除噪声积累；采用信道编码技术可使误码率降低，提高传输的可靠性，即差错可控；通过超大规模集成电路和现代数字信号处理技术，设备易于集成化、微型化、低功耗化。易于加密处理，且保密强度高。易于与各种数字终端接口，用现代计算技术对信号进行处理、变换、存储，从而形成智能网。数字通信的数字通信的主要优点主要优点1.2通信系统的组成通信系统的组成通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN数字通信的数字通信的主要不足主要不足占用带宽大；一路模拟电话4KHz，一路数字电话64KHz系统同步要求高。1.2通信系统的组成通信系统的组成 随着光纤、数字微波等宽带信道的使用以及数字频带压缩技术的发展，第一个缺点的影响已减小。通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN1、按通信业务分类按通信业务分类 按通信业务，可分为 话务通信话务通信 和 非话务通信非话务通信。非话务通信主要是分组数据业务、计算机通信及图像通信、会议电视等。1.3 通信系统分类及通信方式通信系统分类及通信方式2、按调制方式分类按调制方式分类 根据是否采用调制，可将通信系统分为：基基带带传传输输 是将未经调制的信号直接传送，如音频市内电话。频带频带(调制调制)传输传输 是对各种信号调制后传输的总称一、通信系统分类一、通信系统分类通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN调调调调 制制制制 方方方方 式式式式 用用用用 途途途途 连连连连续续续续波波波波调调调调制制制制线性调制线性调制线性调制线性调制常规双边带调幅常规双边带调幅常规双边带调幅常规双边带调幅广播广播广播广播 抑制载波双边带调幅抑制载波双边带调幅抑制载波双边带调幅抑制载波双边带调幅 立体声广播立体声广播立体声广播立体声广播 单边带调幅单边带调幅单边带调幅单边带调幅 SSB SSB SSB SSB 载波通信、无线电台、数传载波通信、无线电台、数传载波通信、无线电台、数传载波通信、无线电台、数传 残留边带调幅残留边带调幅残留边带调幅残留边带调幅 VSB VSB VSB VSB 电视广播、电视广播、电视广播、电视广播、数传、数传、数传、数传、传真传真传真传真 非线性非线性非线性非线性调调调调 制制制制频率调制频率调制频率调制频率调制 FM FM FM FM 微波中继、卫星通信、广播微波中继、卫星通信、广播微波中继、卫星通信、广播微波中继、卫星通信、广播 相位调制相位调制相位调制相位调制 PM PM PM PM 中间调制方式中间调制方式中间调制方式中间调制方式 数字调制数字调制数字调制数字调制幅度键控幅度键控幅度键控幅度键控 ASK ASK ASK ASK 数据传输数据传输数据传输数据传输 频移键控频移键控频移键控频移键控 FSKFSKFSKFSK数据传输数据传输数据传输数据传输 1.3 通信系统分类及通信方式通信系统分类及通信方式通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN脉脉脉脉冲冲冲冲调调调调制制制制数字数字调制调制相位键控相位键控相位键控相位键控 PSKPSKPSKPSK、DPSKDPSKDPSKDPSK、QPSKQPSKQPSKQPSK等等等等 数据传输、数据传输、数据传输、数据传输、数字微波、数字微波、数字微波、数字微波、空间通信空间通信空间通信空间通信 其他高效数字调制其他高效数字调制其他高效数字调制其他高效数字调制 QAMQAMQAMQAM、MSKMSKMSKMSK等等等等 数字微波、数字微波、数字微波、数字微波、空间通信空间通信空间通信空间通信 脉脉 冲冲模模 拟拟调调 制制脉幅调制脉幅调制 PAMPAM 中中中中间调制方式、间调制方式、间调制方式、间调制方式、遥测遥测遥测遥测 脉宽调制脉宽调制脉宽调制脉宽调制 PDM(PWM)PDM(PWM)PDM(PWM)PDM(PWM)中间调制方式中间调制方式中间调制方式中间调制方式 脉位调制脉位调制脉位调制脉位调制 PPM PPM PPM PPM 遥测、遥测、遥测、遥测、光纤传输光纤传输光纤传输光纤传输 脉脉 冲冲数数 字字调调 制制脉码调制脉码调制 PCM PCM 市话、市话、市话、市话、卫星、卫星、卫星、卫星、空间通信空间通信空间通信空间通信 增量调制增量调制 DM DM 军用、军用、军用、军用、民用电话民用电话民用电话民用电话 差分脉码调制差分脉码调制 DPCM DPCM 电视电话、电视电话、电视电话、电视电话、图像编码图像编码图像编码图像编码 其他语言编码方式其他语言编码方式其他语言编码方式其他语言编码方式ADPCMADPCM、APCAPCAPCAPC、LPCLPCLPCLPC 中低速数字电话中低速数字电话中低速数字电话中低速数字电话 1.3 通信系统分类及通信方式通信系统分类及通信方式通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN3、按信号特征分类按信号特征分类 按照信道中所传输的是模拟信号还是数字相应地把通信系统分成模拟通信系统和数字通信系统。1.3 通信系统分类及通信方式通信系统分类及通信方式4、按传输媒质分类按传输媒质分类有有线线通通信信 是用导导线线（如架空明线、同轴电缆、光导纤维、波导等）作为传输媒质完成通信的，如市内电话、有线电视、海底电缆通信等。无无线线通通信信 是依靠电电磁磁波波在空空间间传播达到传递消息的目的的，如短波电离层传播、微波视距传播、卫星中继等。通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN 按通信设备的工作频率不同可分为长波通信、中波通信、短波通信、微波通信、远红外线通信等。工作波长 和 频率 的 换算公式 为；5、按工作波段分类按工作波段分类1.3 通信系统分类及通信方式通信系统分类及通信方式为工作波长，f 为工作频率，c 为光速。通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN表1 1 2 2 通信波段与常用传输媒质频频频频 率率率率波波波波 长长长长 符号符号符号符号 媒媒媒媒 质质质质 用用用用 途途途途3Hz3Hz30kHz30kHz10104 4101088mm甚低频甚低频甚低频甚低频 VLFVLF有线线对有线线对有线线对有线线对长波无线电长波无线电长波无线电长波无线电 音频、电话、数音频、电话、数音频、电话、数音频、电话、数据终端、长距离据终端、长距离据终端、长距离据终端、长距离导航、时标导航、时标导航、时标导航、时标 3030300kHz300kHz10103 310104 4mm低频低频低频低频 LFLF有线线对有线线对有线线对有线线对长波无线电长波无线电长波无线电长波无线电 导航、导航、导航、导航、信标、信标、信标、信标、电力线通信电力线通信电力线通信电力线通信 300kHz300kHz3MHz3MHz10102 210103 3mm中频中频中频中频 MFMF同轴电缆同轴电缆同轴电缆同轴电缆短波无线电短波无线电短波无线电短波无线电 调幅广播、移动调幅广播、移动调幅广播、移动调幅广播、移动陆地通信、业余陆地通信、业余陆地通信、业余陆地通信、业余无线电无线电无线电无线电 3 330MHz30MHz101010102 2mm高频高频高频高频 HFHF同轴电缆同轴电缆同轴电缆同轴电缆短波无线电短波无线电短波无线电短波无线电 移动电话、移动电话、移动电话、移动电话、短波短波短波短波广播定点军用通广播定点军用通广播定点军用通广播定点军用通信、业余无线电信、业余无线电信、业余无线电信、业余无线电 通信原理2008年东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校东北大学秦皇岛分校通信教研室通信教研室通信教研室通信教研室EDITEDBYHuangLIQUN 3030300MHz300MHz110m110m甚高频甚高频甚高频甚高频VHFVHF同轴电缆同轴电缆同轴电缆同轴电缆米波无线电米波无线电米波无线电米波无线电 电视、电视、电视、电视、调频广播、调频广播、调频广播、调频广播、空中管制、空中管制、空中管制、空中管制、车辆、车辆、车辆、车辆、通信、通信、通信、通信、导航导航导航导航 300MHz300M