通信原理第1章绪论x概要优秀PPT.ppt

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1、第一章第一章 绪论绪论1 1.1 通信系统的组成通信系统的组成 1.2 通信系统分类与通信方式通信系统分类与通信方式 1.3 信息及其度量信息及其度量 1.4 主要性能指标主要性能指标返回主书目返回主书目第一章第一章 绪论绪论2 1.1通信系统的组成通信系统的组成常用通信术语常用通信术语 克服距离上障碍，交换和传递信息。克服距离上障碍，交换和传递信息。通信通信:（communication)消息：消息：(message)信息：信息：(Information)信号：信号：(signal）电通信电通信光通信光通信 利用利用“电电”来传递消息的方式称为来传递消息的方式称为“电通信电通信”，简称，简称

2、“通通信信”。第一章第一章 绪论绪论3 1.1通信系统的组成通信系统的组成 有待于传输的语言、文字、有待于传输的语言、文字、数据或图像等。数据或图像等。常用通信术语常用通信术语 克服距离上障碍，交换和传递信息。克服距离上障碍，交换和传递信息。通信通信:（communication)消息：消息：(message)信息：信息：(Information)信号：信号：(signal）离散消息：离散消息：消息状态是可数或离散的消息状态是可数或离散的 连续消息：连续消息：消息状态是连续变化的消息状态是连续变化的 利用利用“电电”来传递消息的方式称为来传递消息的方式称为“电通信电通信”，简称，简称“通通信信

3、”。第一章第一章 绪论绪论4 1.1通信系统的组成通信系统的组成 有待于传输的语言、文字、有待于传输的语言、文字、数据或图像等。数据或图像等。常用通信术语常用通信术语 克服距离上障碍，交换和传递信息。克服距离上障碍，交换和传递信息。是消息中有意义的内容。是消息中有意义的内容。消息中所包含的人们原来不知而待知的内容。消息中所包含的人们原来不知而待知的内容。指与消息一一对应的电量（电压或电流），是指与消息一一对应的电量（电压或电流），是 消息的物质载体。消息的物质载体。信息是寄予在电信号的某一参量上（连续波的幅度、频率、信息是寄予在电信号的某一参量上（连续波的幅度、频率、相位或脉冲的幅度、宽度、位

4、置）传输的。相位或脉冲的幅度、宽度、位置）传输的。通信通信:（communication)消息：消息：(message)信息：信息：(Information)信号：信号：(signal）利用利用“电电”来传递消息的方式称为来传递消息的方式称为“电通信电通信”，简称，简称“通通信信”。第一章第一章 绪论绪论5 1.1通信系统的组成通信系统的组成常用通信术语常用通信术语按传输信号分类：按传输信号分类：通信系统：通信系统：实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质的总实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质的总 和。和。模拟通信系统模拟通信系统 第四章数字通信系统数字通信系统 第五、六、八、九、十章模

5、拟通信的数字传输系统模拟通信的数字传输系统 第七章第一章第一章 绪论绪论6本书中的通信均指电通信电通信；信号均指电信号电信号。说明：说明：通信的根本目的：通信的根本目的：在于在于传输含有传输含有信息信息的消息。的消息。否则，就失去了通信的意义否则，就失去了通信的意义第一章第一章 绪论绪论7 通信系统的一般模型通信系统的一般模型基于点与点之间的通信系统的模型可用P2图 1-1 来描述。图1-1 通信系统的一般模型信息源信息源发送设备发送设备信道信道接收设备接收设备受信者受信者噪声源噪声源发送端发送端接收端接收端1、通信系统的模型、通信系统的模型第一章第一章 绪论绪论8是消息的产生地，2、各部分作

6、用、各部分作用信源：信源：例如：电话机、电视摄像机和电传机、计算机等各种数 字终端设备就是信源。前者属于模拟信源，输出 的是模拟信号；后者是数字信源，输出离散的数 字信号。语言语言电信号语音电信号语音话筒话筒输入转换器输入转换器基带信号：信号的最高频率与最低频率的比值远大于基带信号：信号的最高频率与最低频率的比值远大于1 1的信号。的信号。即即“信号频谱从零频旁边起先信号频谱从零频旁边起先”。作用：消息消息 原始电信号原始电信号（消息信号或基带信号）（消息信号或基带信号）变换变换信息源信息源发送设备发送设备信道信道接收设备接收设备受信者受信者噪声源噪声源发送端发送端接收端接收端第一章第一章 绪

7、论绪论9将信源和信道匹配起来，发送设备：发送设备：变换变换信号信号信号信号干脆干脆信道信道调制调制信道信道（基带传输）（基带传输）（频带传输）（频带传输）基带信号：基带信号：频带信号：频带信号：信号的频谱从零频率旁边，如语音信号为信号的频谱从零频率旁边，如语音信号为300-3400HZ。经过调制以后的已调信号（高频信号）。经过调制以后的已调信号（高频信号）。信源：信源：作用：消息消息 原始电信号原始电信号（基带信号）（基带信号）作用：原始电信号原始电信号 信道信号信道信号变换变换（基带信号（基带信号频带信号）频带信号）信息源信息源发送设备发送设备信道信道接收设备接收设备受信者受信者噪声源噪声源

8、发送端发送端接收端接收端第一章第一章 绪论绪论10信道信道 ：是指传输信号的物理媒质是指传输信号的物理媒质无线信道：无线信道：有线信道：有线信道：大气（自由空间）大气（自由空间）明线、明线、电缆或光纤电缆或光纤发送设备：发送设备：作用：原始电信号原始电信号 信道信号信道信号基带信号基带信号频带信号频带信号信息源信息源发送设备发送设备信道信道接收设备接收设备受信者受信者噪声源噪声源发送端发送端接收端接收端信源：信源：作用：消息消息 原始电信号原始电信号（基带信号）（基带信号）第一章第一章 绪论绪论噪声源：噪声源：不是人为加入的设备，而是通信系统中各种设备以及不是人为加入的设备，而是通信系统中各种

9、设备以及信道中所固有的，为了分析便利，把噪声源视为各处信道中所固有的，为了分析便利，把噪声源视为各处噪声的集中表现而抽象加入到信道。噪声的集中表现而抽象加入到信道。接收设备：接收设备：是完成发送设备的反变换，是完成发送设备的反变换，即进行解调、译码、解即进行解调、译码、解码等。它的任务是从带有干扰的接收信号中正确复原码等。它的任务是从带有干扰的接收信号中正确复原出相应的原始基带信号来，对于多路复用信号，还包出相应的原始基带信号来，对于多路复用信号，还包括解除多路复用，实现正确分路。括解除多路复用，实现正确分路。作用：信道信号信道信号 原始电信号原始电信号信息源信息源发送设备发送设备信道信道接收

10、设备接收设备受信者受信者噪声源噪声源发送端发送端接收端接收端有噪声有噪声还原还原第一章第一章 绪论绪论12 图图1-1概概括括地地描描述述了了一一个个通通信信系系统统的的组组成成，它它反反映映了了通通信信系系统统的的共共性性，因因此此称称之之为为通通信信系系统统的的一一般般模模型型。依依据据探探讨讨的的对对象象以以及及所所关关注注的的问问题题不不同同，图图1-1模模型型中中的的各各小小方方框框的的内内容容和和作作用用将将有有所所不不同同，因因而而相相应应有有不不同同形形式式的更具体的通信模型。今后的探讨就是围围着通信系统的模型而绽开的。的更具体的通信模型。今后的探讨就是围围着通信系统的模型而绽

11、开的。是传输信息的归宿点是传输信息的归宿点受信者（信宿）：受信者（信宿）：信息源信息源发送设备发送设备信道信道接收设备接收设备受信者受信者噪声源噪声源发送端发送端接收端接收端作用：复原的复原的原始电信号原始电信号 消息消息 还原还原电信号语音电信号语音语言语言听筒听筒输出转换器输出转换器例如：第一章第一章 绪论绪论13 消消息息的的传传递递是是通通过过它它的的物物质质载载体体电电信信号号来来实实现现的的，即即把把消消息息寄寄予予在在电电信信号号的的某某一一参参量量上上（如如连连续续波波的的幅幅度度、频频率或相位；率或相位；脉冲波的幅度、宽度或位置）。脉冲波的幅度、宽度或位置）。模拟通信模型和数

12、字通信模型模拟通信模型和数字通信模型离散消息：离散消息：连续消息：连续消息：消息消息连续消息是指消息的状态连续变更或是不行连续消息是指消息的状态连续变更或是不行数的，如语言、活动图片等。数的，如语言、活动图片等。离散消息则是指消息的状态是可数的或离散离散消息则是指消息的状态是可数的或离散的，的，如符号、数据等。如符号、数据等。第一章第一章 绪论绪论14数字信号：数字信号：模拟信号：模拟信号：信号信号凡信号参量的取值是连续的或取无穷多个值凡信号参量的取值是连续的或取无穷多个值的，且干脆与消息相对应的信号。如电话机的，且干脆与消息相对应的信号。如电话机送出的语音信号、电视摄像机输出的图像信送出的语

13、音信号、电视摄像机输出的图像信号等。号等。凡信号参量只能取有限个值，并且常常不干凡信号参量只能取有限个值，并且常常不干脆与消息相对应的信号，均称为数字信号，脆与消息相对应的信号，均称为数字信号，如电报信号、计算机输入如电报信号、计算机输入/输出信号、输出信号、PCM信号等。信号等。模拟信号与数字信号的区分：模拟信号参量（幅度等）连续；模拟信号与数字信号的区分：模拟信号参量（幅度等）连续；数字信号参量（幅度等）离散。数字信号参量（幅度等）离散。第一章第一章 绪论绪论15 图 1 2 模拟信号波形 模拟信号模拟信号有时也称有时也称连续信号连续信号f(nT)tPAM信号(b)OOf(t)t(a)连续

14、变化，连续变化，在某一取值范围内可以取无穷多个值在某一取值范围内可以取无穷多个值连续连续指信号的某一参量指信号的某一参量抽样信号抽样信号时间连续信号时间连续信号第一章第一章 绪论绪论16 时间连续信号时间连续信号留意：幅留意：幅度离散度离散 图 1-3数字信号波形2PSK波形 100110111001Of(nT)t00111001数字信息PSK波形(a)(b)二进制波形；留意：相留意：相位离散位离散数字信号数字信号有时也称有时也称离散信号离散信号 离散：指信号的某一参量离散变更离散：指信号的某一参量离散变更第一章第一章 绪论绪论17*依据信道中传输的是模拟信号还是数字信号，依据信道中传输的是模

15、拟信号还是数字信号，可相应地可相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。1.模拟通信系统模型模拟通信系统模型模拟通信系统：模拟通信系统：是利用模拟信号来传递信息的通信系统。是利用模拟信号来传递信息的通信系统。图图 1-4 模拟通信系统模型模拟通信系统模型信息源信息源调制器调制器信道信道解调器解调器受信者受信者噪声源噪声源发送端发送端接收端接收端第一章第一章 绪论绪论18*依据信道中传输的是模拟信号还是数字信号，依据信道中传输的是模拟信号还是数字信号，可相应地可相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统

16、。1.模拟通信系统模型模拟通信系统模型模拟通信系统：模拟通信系统：是利用模拟信号来传递信息的通信系统。是利用模拟信号来传递信息的通信系统。图图 1-4 模拟通信系统模型模拟通信系统模型信息源信息源调制器调制器信道信道解调器解调器受信者受信者噪声源噪声源发送端发送端接收端接收端发送设发送设备备接收设接收设备备信息源信息源发送设备发送设备信道信道接收设备接收设备受信者受信者噪声源噪声源发送端发送端接收端接收端第一章第一章 绪论绪论19 1.模拟通信系统模型模拟通信系统模型图图 1-4 模拟通信系统模型模拟通信系统模型信息源信息源调制器调制器信道信道解调器解调器受信者受信者噪声源噪声源发送端发送端接

17、收端接收端原始电信号原始电信号消息消息变换变换信道信道语音信号、语音信号、图像信号图像信号反变换反变换原始电信号原始电信号消息消息调制调制解调解调（基带信号）（基带信号）发送设发送设备备接收设接收设备备（频带信号）（频带信号）第一章第一章 绪论绪论20完成这种完成这种变换变换和和反变换反变换作用的通常是作用的通常是调制器调制器和和解调器解调器 须须要要指指出出：消消息息从从发发送送端端到到接接收收端端的的传传递递过过程程中中，不不仅仅仅仅只只有有连连续续消消息息与与基基带带信信号号和和基基带带信信号号与与频频带带信信号号之之间间的的两两种种变变换换，实实际际通通信信系系统统中中可可能能还还有有

18、滤滤波波、放放大大、天天线线辐辐射射、限限制制等等过过程程。由由于于调调制制与与解解调调两两种种变变换换对对信信号号的的变变更更起起确确定定性性作作用用，而而其其他他过过程程对对信信号号不不会会发发生生质质的的变变更更，只只是是对对信信号号进进行行了了放放大大或或改改善善了了信信号号特特性性，因因而而被被认认为为是是志志向向的的而而不不予予探探讨。讨。第一章第一章 绪论绪论21已调信号有三个基本特征：已调信号有三个基本特征：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号的频谱具有带通形式且中心频率远离零频，因而已调信信号的频谱具有带通形式且中心频率远离零频，因而已调信 号又称频带信号

19、。号又称频带信号。调制器调制器基带信号基带信号已调信号已调信号第一章第一章 绪论绪论22 2 数字通信系统模型数字通信系统模型是利用数字信号来传递信息的通信系统。是利用数字信号来传递信息的通信系统。数字通信系统：数字通信系统：图图 1 5 数字通信系统模型数字通信系统模型加加密密解解密密数字数字数字数字基带基带基带基带信号信号信号信号第一章第一章 绪论绪论23信信源源编编码码的的作作用用之之一一：是是设设法法削削减减码码元元数数目目和和降降低低码码元元速速率率，即即通通常常所所说说的的数数据据压压缩缩。码码元元速速率率将将干干脆脆影影响响传传输输所所占占的的带带宽，而传输带宽又干脆反映了通信的

20、有效性。宽，而传输带宽又干脆反映了通信的有效性。各部分技术介绍：各部分技术介绍：1)信源编码与译码信源编码与译码作用之二是：当信息源给出的是模拟语音信号时，信源编码作用之二是：当信息源给出的是模拟语音信号时，信源编码器将其转换成数字信号（模数转换），以实现模拟信号的数器将其转换成数字信号（模数转换），以实现模拟信号的数字化传输。第字化传输。第6章中将探讨模拟信号数字化传输的两种方式：章中将探讨模拟信号数字化传输的两种方式：脉冲编码调制脉冲编码调制(PCM)和增量调制和增量调制(M)。加加密密解解密密信源译码是信源编码的逆过程。信源译码是信源编码的逆过程。提高有提高有效性效性第一章第一章 绪论绪

21、论24 2）信道编码与译码信道编码与译码 数字信号在信道传输时，由于噪声、衰落以及人为干扰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。为了削减差错，信道编码器对传输的信等，将会引起差错。为了削减差错，信道编码器对传输的信息码元按确定的规则加入爱护成分（监督元），组成所谓息码元按确定的规则加入爱护成分（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确定规则进行解码，。接收端的信道译码器按确定规则进行解码，从解码过程中发觉错误或订正错误，从而提高通信系统抗干从解码过程中发觉错误或订正错误，从而提高通信系统抗干扰实力，实现牢靠通信。扰实力，实现牢靠通信。加加密

22、密解解密密各部分技术介绍：各部分技术介绍：提高牢提高牢靠性靠性第一章第一章 绪论绪论25 在在须须要要实实现现保保密密通通信信的的场场合合，为为了了保保证证所所传传信信息息的的平平安安，人人为为将将被被传传输输的的数数字字序序列列扰扰乱乱，即即加加上上密密码码，这这种种处处理理过过程程叫叫加加密密。在在接接收收端端利利用用与与发发送送端端相相同同的的密密码码复复制制品品对对收收到到的的数字序列进行解密，复原原来信息，叫解密。数字序列进行解密，复原原来信息，叫解密。3）加密与解密加密与解密各部分技术介绍：各部分技术介绍：加加密密解解密密第一章第一章 绪论绪论264）数字调制与解调数字调制与解调

23、数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处，数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成形成适合在信道中传输的频带信号。基本的数字调制方式有振幅键适合在信道中传输的频带信号。基本的数字调制方式有振幅键控控ASK、频移键控、频移键控FSK、确定相移键控、确定相移键控PSK、相对（差分）相、相对（差分）相移键控移键控DPSK。对这些信号可以接受相干解调或非相干解调还。对这些信号可以接受相干解调或非相干解调还原为数字基带信号。第原为数字基带信号。第7章中介绍。章中介绍。各部分技术介绍：各部分技术介绍：加加密密解解密密第一章第一章 绪论绪论27 同同步步是是保保证证数数字字通通信信系系统统有有

24、序序、精精确确、牢牢靠靠工工作作的的不不行行缺缺少少的的前前提提条条件件。同同步步是是使使收收、发发两两端端的的信信号号在在时时间间上上保保持持步步调调一一样样。依依据据同同步步的的功功用用不不同同，可可分分为为载载波波同同步步、位位同同步步、群群同同步和网同步，这些问题将集中在第步和网同步，这些问题将集中在第11章中探讨。章中探讨。5）同步与数字复接同步与数字复接数字复接：数字复接：就是依据时分复用基本原理把若干个就是依据时分复用基本原理把若干个低速数字信号低速数字信号合并成一个高速的数字信号合并成一个高速的数字信号，以扩大传输容量和提高传输效率。，以扩大传输容量和提高传输效率。复用与复接概

25、念将在第复用与复接概念将在第10章中介绍。章中介绍。第一章第一章 绪论绪论28 图图 1-5 是是数数字字通通信信系系统统的的一一般般化化模模型型，实实际际的的数数字字通通信信系系统统不不确确定定包包括括图图 1-5中中的的全全部部环环节节。如如在在某某些些有有线线信信道道中中，若若传传输输距距离离不不太太远远且且通通信信容容量量不不太太大大时时，数数字字基基带带信信号号无无需需调调制制，可可以以干干脆脆传传送送，称称之之为为数数字字信信号号的的基基带带传传输输，其其模模型型中中就就不包括调制与解调环节，详见第不包括调制与解调环节，详见第5章。章。说明：说明：加加密密解解密密第一章第一章 绪论

26、绪论29应当指出的是：应当指出的是：模拟信号经过数字编码后可以在数字通信系统中传输，数字模拟信号经过数字编码后可以在数字通信系统中传输，数字电话系统就是以数字方式传输模拟语音信号的例子。电话系统就是以数字方式传输模拟语音信号的例子。数字信号也可以在模拟通信系统中传输，如计算机数据可以通数字信号也可以在模拟通信系统中传输，如计算机数据可以通过模拟电话线路传输，但这时必需运用调制解调器（过模拟电话线路传输，但这时必需运用调制解调器（Modem）将数字基带信号进行正弦调制，以适应模拟信道的传输特性。将数字基带信号进行正弦调制，以适应模拟信道的传输特性。可见，模拟通信与数字通信的区分仅在于信道中传输的

27、信号种可见，模拟通信与数字通信的区分仅在于信道中传输的信号种类。类。第一章第一章 绪论绪论30 3.数字通信的主要特点数字通信的主要特点 （1）抗干扰实力强抗干扰实力强在远距离传输，如微波中继通信时，各中继站可利用数字通在远距离传输，如微波中继通信时，各中继站可利用数字通信特有的判决再生接收方式，对数字信号波形进行整形再生信特有的判决再生接收方式，对数字信号波形进行整形再生而消退噪声积累。而消退噪声积累。（2）差错可控差错可控可以接受信道编码技术使误码率降低，可以接受信道编码技术使误码率降低，提高传输的牢靠性。提高传输的牢靠性。优点：优点：第一章第一章 绪论绪论31（3）易易于于与与各各种种数

28、数字字终终端端接接口口，用用现现代代计计算算技技术术对对信信号号进行处理、加工、变换、存储，从而形成智能网。进行处理、加工、变换、存储，从而形成智能网。（4）易于集成化，易于集成化，从而使通信设备微型化。从而使通信设备微型化。（5）易于加密处理，易于加密处理，且保密强度高。且保密强度高。第一章第一章 绪论绪论32 不不过过，随随着着新新的的宽宽带带传传输输信信道道（如如光光导导纤纤维维）的的接接受受、窄窄带带调调制制技技术术和和超超大大规规模模集集成成电电路路的的发发展展，数数字字通通信信的的这这些些缺点已经弱化。缺点已经弱化。（2）由于数字通信对同步要求高，因而系统设备比较困难。）由于数字通

29、信对同步要求高，因而系统设备比较困难。（1）系统频带宽）系统频带宽缺点：缺点：以电话为例，一路模拟电话通常只占据以电话为例，一路模拟电话通常只占据4kHz带宽，但一路带宽，但一路接近同样话音质量的数字电话可能要占据接近同样话音质量的数字电话可能要占据 2060kHz的带宽，的带宽，因此数字通信的因此数字通信的频带利用率不高频带利用率不高频带利用率不高频带利用率不高。第一章第一章 绪论绪论33 3.数字通信的主要特点数字通信的主要特点 （1）抗干扰实力强抗干扰实力强在远距离传输，如微波中继通信时，各中继站可利用数字通在远距离传输，如微波中继通信时，各中继站可利用数字通信特有的判决再生接收方式，对

30、数字信号波形进行整形再生信特有的判决再生接收方式，对数字信号波形进行整形再生而消退噪声积累。而消退噪声积累。（2）差错可控差错可控可以接受信道编码技术使误码率降低，可以接受信道编码技术使误码率降低，提高传输的牢靠性。提高传输的牢靠性。优点：优点：第一章第一章 绪论绪论34（3）易易于于与与各各种种数数字字终终端端接接口口，用用现现代代计计算算技技术术对对信信号号进行处理、加工、变换、存储，从而形成智能网。进行处理、加工、变换、存储，从而形成智能网。（4）易于集成化，易于集成化，从而使通信设备微型化。从而使通信设备微型化。（5）易于加密处理，易于加密处理，且保密强度高。且保密强度高。第一章第一章

31、 绪论绪论35 不不过过，随随着着新新的的宽宽带带传传输输信信道道（如如光光导导纤纤维维）的的接接受受、窄窄带带调调制制技技术术和和超超大大规规模模集集成成电电路路的的发发展展，数数字字通通信信的的这这些些缺点已经弱化。缺点已经弱化。（2）由于数字通信对同步要求高，因而系统设备比较困难。）由于数字通信对同步要求高，因而系统设备比较困难。（1）系统频带宽）系统频带宽缺点：缺点：以电话为例，一路模拟电话通常只占据以电话为例，一路模拟电话通常只占据4kHz带宽，但一路带宽，但一路接近同样话音质量的数字电话可能要占据接近同样话音质量的数字电话可能要占据 2060kHz的带宽，的带宽，因此数字通信的因此

32、数字通信的频带利用率不高频带利用率不高频带利用率不高频带利用率不高。第一章第一章 绪论绪论361.2通信系统分类与通信方式通信系统分类与通信方式 通信系统的分类通信系统的分类1 按通信业务分类按通信业务分类按通信业务按通信业务话务通信话务通信非话务通信非话务通信（电话业务在电信领域中始终占主（电话业务在电信领域中始终占主 导导 地位，它属于人与人之间的通信）地位，它属于人与人之间的通信）分组数据业务、计算机通信、数据分组数据业务、计算机通信、数据库检索、电子信箱、电子数据交换、库检索、电子信箱、电子数据交换、传真存储转发、可视图文及会议电传真存储转发、可视图文及会议电视、图像通信等视、图像通信

33、等第一章第一章 绪论绪论372 按调制方式分类按调制方式分类是否接受调制是否接受调制基带传输：基带传输：频带传输：频带传输：是将未经调制的信号干脆传送，是将未经调制的信号干脆传送，如音频市内电话。如音频市内电话。是对各种信号调制后传输的总称。是对各种信号调制后传输的总称。连连续续载载波波调调制制脉脉冲冲数数字字调调制制第一章第一章 绪论绪论38 调 制 方 式 用途 连连续续载波载波调调制制线性调制常规双边带调制AM广播 抑制载波双边带调幅 立体声广播 单边带调幅SSB 载波通信、无线电台、数传 残留边带调幅VSB 电视广播、数传、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

34、制PM 中间调制方式 数字调制幅度键控ASK 数据传输 相位键控PSK、DPSK、QPSK等 数据传输、数字微波、空间通信 其他高效数字调制QAM、MSK等 数字微波、空间通信 表表 1-1常见的调制方式常见的调制方式第一章第一章 绪论绪论39 调 制 方 式 用途 脉脉冲冲数数字字调调制制数字调制相位键控PSK、DPSK、QPSK等 数据传输、数字微波、空间通信 其他高效数字调制QAM、MSK等 数字微波、空间通信 脉冲模拟调制脉幅调制PAM 中间调制方式、遥测 脉宽调制PDM(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D

35、M 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、APC、LPC 中低速数字电话 续表续表（2）第一章第一章 绪论绪论40依依据据信信道道中中所所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，相相应应地地把把通通信系统分成模拟通信系统和数字通信系统。信系统分成模拟通信系统和数字通信系统。3 按信号特征分类按信号特征分类4 按传输媒质分类按传输媒质分类有线有线通信系统：通信系统：无线无线通信系统：通信系统：是用导线（如架空明线、同轴电缆、是用导线（如架空明线、同轴电缆、光导纤光导纤维、波导等）作为传输媒质完成通信的，如维、波导等）作为传输媒质完

36、成通信的，如市内电话、市内电话、有线电视、海底电缆通信等。有线电视、海底电缆通信等。是依靠电磁波在空间传播达到传递消息的目的是依靠电磁波在空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、卫星的，如短波电离层传播、微波视距传播、卫星中继等。中继等。第一章第一章 绪论绪论41 按按通通信信设设备备的的工工作作频频率率不不同同可可分分为为长长波波通通信信、中中波波通通信信、短短波波通通信信、远远红红外外线线通通信信等等。表表 1-2 列列出出了了通通信信运运用用的频段、的频段、常用的传输媒质及主要用途。常用的传输媒质及主要用途。5 按工作波段分类按工作波段分类工作波长和频率的换算公式为

37、工作波长和频率的换算公式为 =式中，式中，为工作波长，为工作波长，f为工作频率，为工作频率，c为光速。为光速。第一章第一章 绪论绪论42频率范围频率范围 波长 符号 传输媒质 用途3 Hz30 kHz 104108 m 甚低频VLF 有线线对长波无线电 音频、电话、数据终端长距离导航、时标 30300 kHz 103104 m 低频LF 有线线对长波无线电 导航、信标、电力线通信 300 kHz3 MHz 102103 m 中频MF 同轴电缆短波无线电 调幅广播、移动陆地通信、业余无线电 330 MHz 10102 m 高频HF 同轴电缆短波无线电 移动无线电话、短波广播定点军用通信、业余无线

38、电 30300 MHz 110 m 甚高频VHF 同轴电缆米波无线电 电视、调频广播、空中管制、车辆、通信、导航 表表 1 2 通信波段与常用传输媒质通信波段与常用传输媒质第一章第一章 绪论绪论43续表（续表（2）频率范围 波长 符号 传输媒质 用途300 MHz3 GHz 10100 cm 特高频UHF 波导分米波无线电 微波接力、卫星和空间通信、雷达 330 GHz 110 cm 超高频SHF 波导厘米波无线电 微波接力、卫星和空间通信、雷达 30300 GHz 110 mm 极高频EHF 波导毫米波无线电 雷达、微波接力、射电天文学 107108 GHz 310-5 310-4 cm 紫

39、外可见光红外 光纤激光空间传播 光通信 第一章第一章 绪论绪论446 按信号复用方式分类按信号复用方式分类频分复用：频分复用：FDM时分复用：时分复用：TDM码分复用：码分复用：CDM是用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率范围，是用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率范围，用脉冲调制的方法使不同信号占据不同的时间区间，用脉冲调制的方法使不同信号占据不同的时间区间，是用正交的脉冲序列分别携带不同信号，是用正交的脉冲序列分别携带不同信号，传统的模拟通信中都接受频分复用。传统的模拟通信中都接受频分复用。码分复用主要用于空间通信的扩频通信中。码分复用主要用于空间通信的扩频通信中。数字通信中都接受

40、时分复用。数字通信中都接受时分复用。第一章第一章 绪论绪论45第一讲第一讲 结束结束第一章第一章 绪论绪论46通信系统的一般模型信息源信息源发送设备发送设备信道信道接收设备接收设备受信者受信者噪声源噪声源发送端发送端接收端接收端作用：传输信号传输信号信源：信源：发送设备：发送设备：信道：信道：接收设备：接收设备：受信者：受信者：作用：信道信号信道信号 原始电信号原始电信号还原还原作用：复原的复原的原始电信号原始电信号 消息消息 还原还原作用：消息消息 原始电信号原始电信号（基带信号）（基带信号）变换变换作用：原始电信号原始电信号 信道信号信道信号基带信号基带信号频带信号频带信号变换变换复习复习

41、复习复习第一章第一章 绪论绪论47模拟通信系统模型模拟通信系统模型信息源信息源调制器调制器信道信道解调器解调器受信者受信者噪声源噪声源发送端发送端接收端接收端数字通信系统模型数字通信系统模型加加密密解解密密复习复习复习复习第一章第一章 绪论绪论48数字通信的主要特点数字通信的主要特点 （1）抗干扰实力强抗干扰实力强（2）差错可控差错可控（3）易于与各种数字终端接口易于与各种数字终端接口（4）易于集成化易于集成化（5）易于加密处理易于加密处理优点：优点：（2）系统设备比较困难。）系统设备比较困难。（1）系统频带宽）系统频带宽缺点：缺点：复习复习复习复习第一章第一章 绪论绪论491.按通信业务按通

42、信业务话务通信话务通信非话务通信非话务通信 通信系统的分类通信系统的分类4.按调制方式按调制方式基带传输基带传输频带传输频带传输2.按信号特征按信号特征模拟通信系统模拟通信系统数字通信系统数字通信系统3.按传输媒质按传输媒质有线通信系统有线通信系统无线通信系统无线通信系统长波通信长波通信中波通信中波通信短波通信短波通信远红外线通信远红外线通信5.按工作波段按工作波段复习复习复习复习1.2通信系统分类与通信方式通信系统分类与通信方式第一章第一章 绪论绪论506 按信号复用方式分类按信号复用方式分类频分复用：频分复用：FDM时分复用：时分复用：TDM码分复用：码分复用：CDM是用频谱搬移的方法使不

43、同信号占据不同的频率范围，是用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率范围，用脉冲调制的方法使不同信号占据不同的时间区间，用脉冲调制的方法使不同信号占据不同的时间区间，是用正交的脉冲序列分别携带不同信号，是用正交的脉冲序列分别携带不同信号，传统的模拟通信中都接受频分复用。传统的模拟通信中都接受频分复用。码分复用主要用于空间通信的扩频通信中。码分复用主要用于空间通信的扩频通信中。数字通信中都接受时分复用。数字通信中都接受时分复用。复习复习复习复习第一章第一章 绪论绪论51 通信方式通信方式 1 按消息传递的方向与时间关系分按消息传递的方向与时间关系分单工通信：单工通信：指消息只能指消息只能单方向传

44、输单方向传输的工作方式的工作方式只占用一个信道只占用一个信道发端发端信信 道道收端收端(a)单工单工AB 实例：广播、遥测、遥控、无线寻呼等。实例：广播、遥测、遥控、无线寻呼等。第一章第一章 绪论绪论52半双工通信：半双工通信：指通信双方都能收发消息，但指通信双方都能收发消息，但不能同时不能同时进行进行收和发收和发的工作方式的工作方式发端发端信信 道道收端收端发端发端收端收端(b)半双工半双工AB实例：同一载频的对讲机，收发报机以及问询、检索等。实例：同一载频的对讲机，收发报机以及问询、检索等。第一章第一章 绪论绪论53发端发端信信 道道收端收端发端发端收端收端信信 道道(c)全双工全双工全双

45、工通信：全双工通信：指通信双方可指通信双方可同时同时进行进行收发收发消息的工作方式消息的工作方式一般一般是双向信道是双向信道实例：一般电话、手机、计算机之间的高速数据通信等。实例：一般电话、手机、计算机之间的高速数据通信等。AB第一章第一章 绪论绪论54 2 按数字信号排列依次分按数字信号排列依次分串行传输串行传输：并行传输并行传输：代表信息的数字序列以串行方式一个接一个地在代表信息的数字序列以串行方式一个接一个地在一条信道上传输。一条信道上传输。远距离数字通信多接受。远距离数字通信多接受。第一章第一章 绪论绪论55 2 按数字信号排列依次分按数字信号排列依次分串行传输串行传输：并行传输并行传

46、输：数字序列分组后，以分组的方式在多条并行信道数字序列分组后，以分组的方式在多条并行信道上同时传输。上同时传输。代表信息的数字序列以串行方式一个接一个地在代表信息的数字序列以串行方式一个接一个地在一条信道上传输。一条信道上传输。优点：节约传输时间优点：节约传输时间缺点：须要传输信道多，缺点：须要传输信道多，设备困难，设备困难，成本高成本高应用：一般适用于计算机和其他高速数字系统，应用：一般适用于计算机和其他高速数字系统，特殊适用于设备之间的近距离通信。特殊适用于设备之间的近距离通信。远距离数字通信多接受。远距离数字通信多接受。第一章第一章 绪论绪论561.3 信息及其度量信息及其度量信号是消息

47、的载体，信息是消息的内涵信号是消息的载体，信息是消息的内涵信息：消息中包含的不确定性的（有意义的）内容信息：消息中包含的不确定性的（有意义的）内容信息含量就是对消息中这种不确定性的度量信息含量就是对消息中这种不确定性的度量一、信息的概念一、信息的概念信息量：衡量各不同消息中包含信息的多少。信息量：衡量各不同消息中包含信息的多少。消息中消息中 信息的多少。信息的多少。第一章第一章 绪论绪论571.3 信息及其度量信息及其度量让我们从常识的角度来感觉三条消息：让我们从常识的角度来感觉三条消息：二、信息的度量二、信息的度量 依依据据概概率率论论学学问问，事事务务的的不不确确定定性性可可用用事事务务出

48、出现现的的概概率率来来描描述述。可可能能性性越越小小，概概率率越越小小；反反之之，概概率率越越大大。因因此此，消消息中包含的信息量与消息发生的概率亲密相关。息中包含的信息量与消息发生的概率亲密相关。消息出现的概率越小，消息中包含的信息量就越大。消息出现的概率越小，消息中包含的信息量就越大。今儿太阳是圆的；（必定事务）今儿太阳是圆的；（必定事务）太阳比平常大两倍；太阳比平常大两倍；太阳从西边升起来啦太阳从西边升起来啦（不行能事务）（不行能事务）第一章第一章 绪论绪论58设：设：P(x)是一个消息是一个消息x发生的概率，发生的概率，I是从该消息获悉的信息，依是从该消息获悉的信息，依据上面的认知，据

49、上面的认知，I与与P(x)关系：关系：（1）信息量是概率的函数，信息量是概率的函数，即即 I=fP(x)（3）信息具有相加性，）信息具有相加性，若若干干个个相相互互独独立立事事务务构构成成的的消消息息，所所含含信信息息量量等等于于各各独独立立事务信息量之和，即事务信息量之和，即 IP(x1)P(x2)=IP(x1)+IP(x2)+（2）P(x)越小，越小，I越大；越大；P(x)越大，越大，I越小，越小，且且 P(x)1时，时，I0 P(x)0时，时，I1.3 信息及其度量信息及其度量二、信息的度量二、信息的度量第一章第一章 绪论绪论59推论：信息量推论：信息量I与消息出现的概率与消息出现的概率

50、P(x)之间的关系之间的关系（哈特莱计算公式）（哈特莱计算公式）I=loga =-loga P(x)(1.3-1)信息量的单位与对数底数信息量的单位与对数底数a有关：有关：a=e时，信息量的单位为奈特时，信息量的单位为奈特(nit)；a=10时，信息量的单位为哈特莱时，信息量的单位为哈特莱(H)。1.3 信息及其度量信息及其度量二、信息的度量二、信息的度量P(x)a=2时，信息量的单位为比特时，信息量的单位为比特(bit)；用于数字通信用于数字通信用于模拟通信用于模拟通信是十进制单位是十进制单位第一章第一章 绪论绪论60例例11 设设二二进进制制离离散散信信源源，以以相相等等的的概概率率发发送