第一章概述1-1要点.ppt

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1、课程性质、地位、作用课程性质、地位、作用 人类社会进入人类社会进入2121世纪以来，以通信、计算机和信号处理为核心的世纪以来，以通信、计算机和信号处理为核心的现代信息技术的迅猛发展，加速了经济全球化和社会信息化的进程。现代信息技术的迅猛发展，加速了经济全球化和社会信息化的进程。尤其是以通信技术、计算机技术和信号处理技术融合为基础、以尤其是以通信技术、计算机技术和信号处理技术融合为基础、以InternetInternet为代表的信息网络技术，正深刻影响着世界各国的政治、经为代表的信息网络技术，正深刻影响着世界各国的政治、经济、科技、文化、教育、国防等各个领域，也不断改变着当今社会人济、科技、文化

2、、教育、国防等各个领域，也不断改变着当今社会人们的工作、学习、生活、交流乃至娱乐方式。随着各种通信新技术、们的工作、学习、生活、交流乃至娱乐方式。随着各种通信新技术、新手段、新系统的不断涌现，通信系统已成为现代信息基础设施的核新手段、新系统的不断涌现，通信系统已成为现代信息基础设施的核心和信息网络最重要的组成部分。近几年来，与通信有关的信息类工心和信息网络最重要的组成部分。近几年来，与通信有关的信息类工科专业已成为我国高等院校重点发展和建设的热门专业。作为通信工科专业已成为我国高等院校重点发展和建设的热门专业。作为通信工程专业的学生，应广泛了解各种通信系统，扩展知识面，为以后更好程专业的学生，

3、应广泛了解各种通信系统，扩展知识面，为以后更好的发展奠定厚实的基础。的发展奠定厚实的基础。教学目标教学目标 通过本课程的学习，力求使同学们全面通过本课程的学习，力求使同学们全面了解无线通信系统的了解无线通信系统的基本组成基本组成、工作原理工作原理、所用技术所用技术、性能指标性能指标和和实际应用实际应用等内容。等内容。第一章第一章 通信系统概述通信系统概述一、基本概念一、基本概念二、通信系统的分类二、通信系统的分类三、通信方式三、通信方式四、通信系统的质量指标四、通信系统的质量指标五、无线电通信概述五、无线电通信概述 一、基本概念一、基本概念（一）通信的概念一）通信的概念（二）通信系统的概念（二

4、）通信系统的概念（一）通信的概念一）通信的概念1 1 通信：简单地说通信就是指通信：简单地说通信就是指信息信息的传递和的传递和交换，包括人与人，人与机器，机器与机器交换，包括人与人，人与机器，机器与机器之间的信息传递与交换。之间的信息传递与交换。发发信信者者收收信信者者（一）通信的概念一）通信的概念2 2 信息：信息：包含在包含在消息消息之中，是消息中包含的对收信者有之中，是消息中包含的对收信者有意义的内容。信息的大小用信息量来描述，信息量的大意义的内容。信息的大小用信息量来描述，信息量的大小与事物发生的概率有关，事物发生的概率越小，其信小与事物发生的概率有关，事物发生的概率越小，其信息量就越

5、大；反之，事物发生的概率越大，其信息量就息量就越大；反之，事物发生的概率越大，其信息量就越小。越小。o“中了中了500500万万”（一）通信的概念一）通信的概念3 3 消息：消息是以文字、语言、图消息：消息是以文字、语言、图像、声音等形式，把事物运动状态像、声音等形式，把事物运动状态或主观思维活动表达出来。或主观思维活动表达出来。o“白日依山尽，黄河入海流。白日依山尽，黄河入海流。”o“I like you!”I like you!”、“I hate I hate you!”you!”（一）通信的概念一）通信的概念4.4.信号：信号是消息的载荷者，是把消息转换成信号：信号是消息的载荷者，是把消

6、息转换成的适合于在通信系统的信道中传输的物理量的适合于在通信系统的信道中传输的物理量（电信号、光信号）。信号与消息之间的关系（电信号、光信号）。信号与消息之间的关系是一一对应的，因而信号中也就包含了所有要是一一对应的，因而信号中也就包含了所有要传输的信息传输的信息。（一）通信的概念一）通信的概念消息消息 信息信息 信号信号文字、语言文字、语言等等今天是今天是2014年年4月月23日日明天是明天是2014年年4月月24日日内容内容形式形式载体载体电、光电、光（一）通信的概念一）通信的概念5.5.信号的分类：信号的分类：信号按其时间上是否连续信号按其时间上是否连续分为连续信号与离散信号。信号按其随

7、消息分为连续信号与离散信号。信号按其随消息而变化的参数取值是否连续，又可分为模拟而变化的参数取值是否连续，又可分为模拟信号与数字信号。信号与数字信号。（一）通信的概念一）通信的概念(1)(1)连续信号：连续信号：连续信号是指随连续时间变化的信连续信号是指随连续时间变化的信号，通常用号，通常用f(tf(t)表示，信号的自变量表示，信号的自变量t t一定是连续一定是连续的，而变量的取值可以是连续的，也可以是不连续的，而变量的取值可以是连续的，也可以是不连续的。的。f(t)f(t)t t0 0话音信号话音信号F(t)t（一）通信的概念一）通信的概念(2)(2)离散信号：离散信号：离散信号是指时间变量

8、是离散的、不连续的，也叫离散信号是指时间变量是离散的、不连续的，也叫时间离散信号。而变量取值可以是连续的，也可以是离散的。通常时间离散信号。而变量取值可以是连续的，也可以是离散的。通常表示为表示为f(nTf(nT)。离散信号仅在时间变量的离散值上才有定义。离散信号仅在时间变量的离散值上才有定义。f(nTf(nT)t t0 0话音的采样信号话音的采样信号（一）通信的概念一）通信的概念(3)(3)模拟信号：模拟信号：模拟信号是指其代表消息的某个参数（幅度、频模拟信号是指其代表消息的某个参数（幅度、频率、相位）完全随消息的变化而变化，好像模拟消息变化，所率、相位）完全随消息的变化而变化，好像模拟消息

9、变化，所以称这种信号为模拟信号。以称这种信号为模拟信号。模拟信号是指信号的某一参量可以模拟信号是指信号的某一参量可以取无限多个值，并且这个参量直接与消息相对应的信号取无限多个值，并且这个参量直接与消息相对应的信号。tf(t)0语音信号波形语音信号波形（一）通信的概念一）通信的概念(4)(4)数字信号：数字信号：数字信号是指不仅在时间上是离散的，而且在幅度上也数字信号是指不仅在时间上是离散的，而且在幅度上也是离散的（即幅度只取有限个离散值）信号，通常表示为是离散的（即幅度只取有限个离散值）信号，通常表示为X(nT)，这，这种信号常常不直接与消息相对应。例如电传电报信号、计算机信号、种信号常常不直

10、接与消息相对应。例如电传电报信号、计算机信号、数字电话信号、数字遥控遥测信号等数字信号。一般所所说的数字信数字电话信号、数字遥控遥测信号等数字信号。一般所所说的数字信号是指用号是指用0、1表示的二进制信号。表示的二进制信号。X(nTX(nT)t t0 0莫尔斯电报信号莫尔斯电报信号1 1 0 0 0 01 1 1 10 0 1 1 1 1 1 1v v（二）通信系统的概念二）通信系统的概念1.通信系统的概念：通信系统是传送信息所需设备的总通信系统的概念：通信系统是传送信息所需设备的总和和。2.通信系统一般模型通信系统一般模型 信息源（信源）和收信设备（信信息源（信源）和收信设备（信宿）：宿）：

11、信息源是指发出信息的信息源头。可以是人也可以是机器，在人与人之间通信的情况下，信源是指发出信息的人；在机器与机器之间通信的情况下，信源是发出信息的机器，如计算机或其他机器。2.通信系统一般模型通信系统一般模型按照特定的分类方式，不同的信源构成不同形式的通信系统，如对应语音形式信源的是电话通信系统，对应文字形式信源的有电报通信系统和传真通信系统等。收信者（信宿）可以是人，也可以是设备。发送设备：发送设备：信息是通过传输媒介进行传输的。发送设备的任务是完成信息源与传输媒介之间的匹配，即对从信源来的信号进行处理，使之转换为适合于媒介传输的信号形式。2.通信系统一般模型通信系统一般模型比如，传输媒介是

12、无线信道时，由于话音信号频率为3003400Hz，很难通过天线辐射出去，必须在发送设备中通过调制和变频的方法，将话音信号搬移到适合天线辐射的较高的射频频段进行发射，从而完成话音信号与传输媒介的匹配。传输媒介（信道）：传输媒介（信道）：用以传送信息的媒介称为传输媒介，其特性决定了发送设备应采用的信号变换方式。从物理特性来分类，传输媒介可分为有线和无线两类。有线传输媒介可以是光纤或电缆；而无线传输媒介根据不同的频段可划分为长波、中波、短波、超短波、微波、激光等，有较宽的频段。2.通信系统一般模型通信系统一般模型因在不同的频段，传输特性不一样，应用的环境要求也不同，因此需要用不同性能的设备和配置方法

13、与之相适应，从而构成不同的通信系统。我们后面将要学习的短波、微波中继、卫星和移动通信系统军事传输媒介为无线的通信系统。干扰：干扰：通信系统中，信号通过媒介一般要经过长距离的传输，传输过程中不可避免地要受到外界的干扰，如天电干扰、人为干扰、包括汽车点火系统等其他设备都可能干扰到通信系统的信号传输。2.通信系统一般模型通信系统一般模型另外，通信设备本身在工作过程中也存在噪声和干扰，（通常热噪声总是存在的，除非接收机的环境温度达到绝对温度的零度），因此干扰是客观存在，不可避免的，但为了分析方便，一般将它集中表示。它不是人为实现的实体，但在实际的通信系统中客观存在。接收设备：接收设备：接收设备的作用有

14、两个方面。（1）对接收信号进行与发送设备相反的变换处理，以便恢复发送端信息源送出的信号。（2）由于接收的信号已叠加有噪声干扰，接受设备应尽可能地抑制干扰，使所恢复的信号尽可能准确。2.通信系统一般模型通信系统一般模型第一章第一章 通信系统概述通信系统概述一、基本概念一、基本概念二、通信系统的分类二、通信系统的分类三、通信方式三、通信方式四、通信系统的质量指标四、通信系统的质量指标五、无线电通信概述五、无线电通信概述二、通信系统的分类二、通信系统的分类（一）按传输信号的特征分类（一）按传输信号的特征分类（二）按传输媒介的种类进行分类（二）按传输媒介的种类进行分类（三）其它分类（三）其它分类（一）

15、一）按传输信号的特征分类按传输信号的特征分类1.模拟通信系统模拟通信系统2.数字通信系统数字通信系统（一）一）按传输信号的特征分类按传输信号的特征分类1.模拟通信系统模拟通信系统信源发出的是模拟信号，在模拟信道上传输。信源发出的是模拟信号，在模拟信道上传输。（一）一）按传输信号的特征分类按传输信号的特征分类2.数字通信系统数字通信系统信源发出的也是模拟信号，经信源编码后变成数字信源发出的也是模拟信号，经信源编码后变成数字信号，在数字信道上传输。信号，在数字信道上传输。2.数字通信系统数字通信系统2.数字通信系统数字通信系统（1）信源编码）信源编码目的：提高系统的传输有效性。目的：提高系统的传输

16、有效性。作用：一是完成模拟信号向数字信号的转作用：一是完成模拟信号向数字信号的转换，二是实现数字信号的压缩编码换，二是实现数字信号的压缩编码。方法：抽样、量化、编码。方法：抽样、量化、编码。2.数字通信系统数字通信系统（2）信信道道编编码码与与解解码码：信信道道编编码码，又又称称差差错错控控制编码或可靠性编码或抗干扰编码。制编码或可靠性编码或抗干扰编码。目目的的：为为了了降降低低误误码码率率，提提高高数数字字通通信信的的可可靠靠性。性。基本思想：信息码元序列上附加一些监督码元基本思想：信息码元序列上附加一些监督码元。基基本本方方法法：检检错错重重发发，前前向向纠纠错错，混混合合纠错。纠错。（2

17、）信道编码与解码）信道编码与解码基基本本思思想想：信信息息码码元元序序列列上上附加一些监督码元附加一些监督码元。信息码元信息码元监督码元监督码元（2）信道编码与解码）信道编码与解码基本方法：检错重发、前向纠错、混合纠错基本方法：检错重发、前向纠错、混合纠错。能够发现错误的码能够发现错误的码应答信号应答信号检错重发方式检错重发方式（2）信道编码与解码）信道编码与解码基本方法：检错重发、前向纠错、混合纠错基本方法：检错重发、前向纠错、混合纠错。能够纠正错误的码能够纠正错误的码前向纠错前向纠错（2）信道编码与解码）信道编码与解码基本方法：检错重发、前向纠错、混合纠错基本方法：检错重发、前向纠错、混合

18、纠错。能够发现和纠正错误的码能够发现和纠正错误的码应答信号应答信号混合纠错混合纠错（2）信道编码与解码）信道编码与解码解码方法：维特比译码、最大似然译码等。解码方法：维特比译码、最大似然译码等。举例：天气情况举例：天气情况“晴晴”和和“阴阴”1位位二二进进制制编编码码1、0就就可可实实现现，加加入入监监督督码码（冗冗余余码码），用用3位位二二进进制制编编码码111和和000表表示示，三三位位二二进进制制编编码码有有8种种，000、001、010。现现在在，选选用用000、111为为许许用用码码组组，其其他他6种种为为禁禁用用码码组组，如如果果发发送送过过程程中中出出错错，收收端端一一旦旦发发现

19、现有有禁禁用用码码组组出出现现，就就可可检检测测出出错错误误。利利用用最最大大似似然然译译码码可可纠纠正正一一位位误误码码。000-001-000；111-101-1112.数字通信系统数字通信系统（3）加解密）加解密目的：提高系统的安全性。目的：提高系统的安全性。基基本本原原理理：信信息息码码元元序序列列与伪随机序列码模二和与伪随机序列码模二和。（3）加解密）加解密基本原理：信息码元序列与伪随机序列码模二和。基本原理：信息码元序列与伪随机序列码模二和。11010100001101101110001011010100加密器解密器2.数字通信系统数字通信系统（4 4）数数字字调调制制：是是将将基

20、基带带信信号号频频谱谱搬搬移移到到指指定定频频段段上上而成为频带信号的过程。而成为频带信号的过程。常常用用的的调调制制方方式式：有有幅幅度度键键控控（ASKASK）、频频移移键键控控（FSKFSK）、相相位位键键控控（PSKPSK、DPSKDPSK）。）。（4 4）数字调制）数字调制ASKFSK2.数字通信系统数字通信系统（5 5）信道复用技术）信道复用技术目目的的：提提高高系系统统传传输输效效率率方式：方式：FDMFDM、TDMTDM等。等。（5 5）信道复用技术）信道复用技术tff1f2f3f40t1信号信号4 4信号信号3 3信号信号2 2信号信号1 1频分复用频分复用tft1t2t3t

21、40信号信号4 4信号信号3 3信号信号2 2信号信号1 1f1时分复用时分复用二、通信系统的分类二、通信系统的分类（一）按传输信号的特征分类（一）按传输信号的特征分类（二）按传输媒介的种类进行分类（二）按传输媒介的种类进行分类（三）其它分类（三）其它分类（二）（二）按传输媒介的种类进行分类按传输媒介的种类进行分类1.1.有线通信系统：有线通信系统：有线通信系统是利用有线载体传有线通信系统是利用有线载体传输信息达成的通信。输信息达成的通信。2.2.无线通信系统：无线通信系统：无线通信系统是利用无线电波传无线通信系统是利用无线电波传输信息达成的通信。输信息达成的通信。二、通信系统的分类二、通信系

22、统的分类（一）按传输信号的特征分类（一）按传输信号的特征分类（二）按传输媒介的种类进行分类（二）按传输媒介的种类进行分类（三）其它分类（三）其它分类（三）其它分类（三）其它分类按消息的物理特征分类：按消息的物理特征分类：电报通信系统、电话通信电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统等。系统、数据通信系统、图像通信系统等。按调制方式分类按调制方式分类：根据信号是否经过调制，可将通：根据信号是否经过调制，可将通信系统分为基带传输系统和频带传输系统。信系统分为基带传输系统和频带传输系统。第一章第一章 通信系统概述通信系统概述一、基本概念一、基本概念二、通信系统的分类二、通信系统的分类三

23、、通信方式三、通信方式四、通信系统的质量指标四、通信系统的质量指标五、五、无线电通信概述无线电通信概述46三、通信方式 通信系统的传输方式是指通信双方所共同遵守的传输规则。从不同的角度观察，可以有不同传输方式。471.5.1 单工与双工传输方式单工：单工：半双工：半双工：全双工：全双工：ABABAB481.5.2 串行与并行传输方式491.5.3 同步与异步传输方式u异步传输方式：收发双方的时钟节拍各自独立并允许有一定的误差。为了达到双方同步目的，需要在每个字符的头、尾各附加一个比特的起始位和终止位，用来指示一个字符的开始和结束。u同步传输方式：要求双方时钟严格一致。为求一致，发送方的编码中隐含着供接收方提取的同步时钟频率。收发以数据帧为单位，帧头包含帧同步码，中间是信息码，帧尾是帧结束码。501.6 通信信道 信道是信号传输的通路，其传输特性描述的是不同频率的信号通过信道后能量幅度和相位变化的情况。信道带宽用以衡量一个信道的传输能力，带宽越大表明传输能力越强。信道容量则是用来衡量信道所能达到的最大传输能力的一个重要指标。信道复用是利用同一传输媒介同时传送多路信号且相互之间不产生干扰的通信技术。作业：作业：简要叙述下面通信系统一般框图中个部分的作用；在这样的通信系统中起决定性作用的是哪一部分，并说明原因。