通讯原理1.doc

前言前言前言前言课程名称课程名称课程名称课程名称：通信原理通信原理通信原理通信原理( Principles of communications )( Principles of communications )( Principles of communications )( Principles of communications )教材教材教材教材:通信原理通信原理通信原理通信原理（第第第第66 66 版版版版）曹丽娜曹丽娜曹丽娜曹丽娜樊昌信樊昌信樊昌信樊昌信编著编著编著编著国防工业出版社国防工业出版社国防工业出版社国防工业出版社课程性质课程性质课程性质课程性质：专业必修课专业必修课专业必修课专业必修课课程内容课程内容课程内容课程内容：讲授点对点之间的信息传输原理讲授点对点之间的信息传输原理讲授点对点之间的信息传输原理讲授点对点之间的信息传输原理，主要讨论各主要讨论各主要讨论各主要讨论各种传输方式的组成原理和性能指标种传输方式的组成原理和性能指标种传输方式的组成原理和性能指标种传输方式的组成原理和性能指标。包括五大部分包括五大部分包括五大部分包括五大部分：1111、通信的基础知识通信的基础知识通信的基础知识通信的基础知识（第第第第1111- 4444章章章章）信息及其度量信息及其度量信息及其度量信息及其度量通信系统组成及其主要性能指标通信系统组成及其主要性能指标通信系统组成及其主要性能指标通信系统组成及其主要性能指标前言前言前言前言确知确知确知确知、随机信号的频谱特性分析随机信号的频谱特性分析随机信号的频谱特性分析随机信号的频谱特性分析信道与噪声信道与噪声信道与噪声信道与噪声、信道容量信道容量信道容量信道容量2222、模拟通信系统原理模拟通信系统原理模拟通信系统原理模拟通信系统原理（第第第第5555章章章章）3333、数字通信系统原理数字通信系统原理数字通信系统原理数字通信系统原理（第第第第6666、7777、10101010章章章章）4444、模拟信号的数字传输原理模拟信号的数字传输原理模拟信号的数字传输原理模拟信号的数字传输原理（第第第第9999章章章章）5555、其他其他其他其他：差错控制编码差错控制编码差错控制编码差错控制编码、同步原理同步原理同步原理同步原理课时分配课时分配课时分配课时分配：理论理论理论理论72727272学时学时学时学时，实验实验实验实验27272727学时学时学时学时第一章第一章第一章第一章绪论绪论绪论绪论(2(2(2(2学时学时学时学时）第二章第二章第二章第二章确知信号确知信号确知信号确知信号(2(2(2(2学时学时学时学时）第三章第三章第三章第三章随机过程随机过程随机过程随机过程(6(6(6(6学时学时学时学时）前言前言前言前言第四章第四章第四章第四章信道信道信道信道(4(4(4(4学时学时学时学时）第五章第五章第五章第五章模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统模拟调制系统(8(8(8(8学时学时学时学时）第六章第六章第六章第六章数字基带传输系统数字基带传输系统数字基带传输系统数字基带传输系统(8(8(8(8学时学时学时学时）第七章第七章第七章第七章数字带通传输系统数字带通传输系统数字带通传输系统数字带通传输系统(10(10(10(10学时学时学时学时）第九章第九章第九章第九章模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输(8(8(8(8学时学时学时学时）第十章第十章第十章第十章数字信号的最佳接收数字信号的最佳接收数字信号的最佳接收数字信号的最佳接收(8(8(8(8学时学时学时学时）第十一章第十一章第十一章第十一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(8(8(8(8学时学时学时学时）第十三章第十三章第十三章第十三章同步原理同步原理同步原理同步原理(4(4(4(4学时学时学时学时）总复习总复习总复习总复习(4(4(4(4学时学时学时学时）前言前言前言前言先修课程先修课程先修课程先修课程：信号与系统信号与系统信号与系统信号与系统、概率与数理统计概率与数理统计概率与数理统计概率与数理统计、积分变换积分变换积分变换积分变换、模拟模拟模拟模拟、数字电路数字电路数字电路数字电路、高频电子电路高频电子电路高频电子电路高频电子电路、信息论基础等信息论基础等信息论基础等信息论基础等后续课程后续课程后续课程后续课程：程控交换程控交换程控交换程控交换、移动通信移动通信移动通信移动通信、扩频通信扩频通信扩频通信扩频通信、光纤通信光纤通信光纤通信光纤通信、卫星通信等卫星通信等卫星通信等卫星通信等网络课堂网络课堂网络课堂网络课堂：:7777/moodle/:7777/moodle/:7777/moodle/:7777/moodle/密钥密钥密钥密钥：txyllytxyllytxyllytxylly几点说明几点说明几点说明几点说明：1111、本课程全面研究通信系统的一般原理和性本课程全面研究通信系统的一般原理和性本课程全面研究通信系统的一般原理和性本课程全面研究通信系统的一般原理和性能能能能，它的一切分析它的一切分析它的一切分析它的一切分析、研究都是在研究都是在研究都是在研究都是在“信号分析信号分析信号分析信号分析”和和和和“随即随即随即随即过程过程过程过程”的基础上的基础上的基础上的基础上前言前言前言前言2222、本课程不是从具体电路出发本课程不是从具体电路出发本课程不是从具体电路出发本课程不是从具体电路出发，而是从系统的物理模型而是从系统的物理模型而是从系统的物理模型而是从系统的物理模型、数学模型着手进行分析数学模型着手进行分析数学模型着手进行分析数学模型着手进行分析，要掌握好所要求的基本概念要掌握好所要求的基本概念要掌握好所要求的基本概念要掌握好所要求的基本概念3333、本课程是一门概念性本课程是一门概念性本课程是一门概念性本课程是一门概念性、理论性很强的课程理论性很强的课程理论性很强的课程理论性很强的课程，要适当多要适当多要适当多要适当多做些练习题做些练习题做些练习题做些练习题，以加深对基本概念的理解和掌握一般的分析以加深对基本概念的理解和掌握一般的分析以加深对基本概念的理解和掌握一般的分析以加深对基本概念的理解和掌握一般的分析方法方法方法方法4444、本课程是一门承上启下的专业基础课本课程是一门承上启下的专业基础课本课程是一门承上启下的专业基础课本课程是一门承上启下的专业基础课，要求有一定的要求有一定的要求有一定的要求有一定的知识面知识面知识面知识面，且与计算机紧密联系在一起且与计算机紧密联系在一起且与计算机紧密联系在一起且与计算机紧密联系在一起。通信原理通信原理通信原理通信原理、通信技通信技通信技通信技术和通信系统构成了通信全部术和通信系统构成了通信全部术和通信系统构成了通信全部术和通信系统构成了通信全部。所以要进行一定的实验和所以要进行一定的实验和所以要进行一定的实验和所以要进行一定的实验和参观实践参观实践参观实践参观实践，以了解通信原理以了解通信原理以了解通信原理以了解通信原理、通信技术通信技术通信技术通信技术。第第第第1 章章章章绪论绪论绪论绪论1.1 通信的基本概念通信的基本概念通信的基本概念通信的基本概念1.2 通信系统的组成通信系统的组成通信系统的组成通信系统的组成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系统分类及通信方式通信系统分类及通信方式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系统分类及通信方式通信系统分类及通信方式1.4信息及其度量信息及其度量信息及其度量信息及其度量1.5 通信系统主要性能指标通信系统主要性能指标通信系统主要性能指标通信系统主要性能指标1.6 小结小结小结小结主要内容主要内容主要内容主要内容通信系统的组成通信系统的组成通信系统的组成通信系统的组成、分类分类分类分类信息及其度量信息及其度量信息及其度量信息及其度量评价通信系统性能的指标评价通信系统性能的指标评价通信系统性能的指标评价通信系统性能的指标对本课程所要研究的对象有一个初步了解对本课程所要研究的对象有一个初步了解对本课程所要研究的对象有一个初步了解对本课程所要研究的对象有一个初步了解1111、信息信息信息信息（informationinformationinformationinformation）美国数学家美国数学家美国数学家美国数学家、信息论的创始人香农指出信息论的创始人香农指出信息论的创始人香农指出信息论的创始人香农指出：“信息是用信息是用信息是用信息是用来消除随机不定性的东西来消除随机不定性的东西来消除随机不定性的东西来消除随机不定性的东西”。不确定程度越大不确定程度越大不确定程度越大不确定程度越大，它所含的信息越多它所含的信息越多它所含的信息越多它所含的信息越多；否则否则否则否则，越少越少越少越少举例举例举例举例：看电视剧看电视剧看电视剧看电视剧打游戏打游戏打游戏打游戏1.1通信的基本概念通信的基本概念通信的基本概念通信的基本概念2222、ITITITIT（信息技术信息技术信息技术信息技术、information technologyinformation technology information technologyinformation technology ）信息技术是与信息处理和信息传递有关的技术信息技术是与信息处理和信息传递有关的技术信息技术是与信息处理和信息传递有关的技术信息技术是与信息处理和信息传递有关的技术信息处理信息处理信息处理信息处理举例举例举例举例：遥感观测遥感观测遥感观测遥感观测信息传递信息传递信息传递信息传递快递公司运送货物是属于快递公司运送货物是属于快递公司运送货物是属于快递公司运送货物是属于ITITITIT吗吗吗吗？我们把以电信号的形式传递的信息才叫信息我们把以电信号的形式传递的信息才叫信息我们把以电信号的形式传递的信息才叫信息我们把以电信号的形式传递的信息才叫信息广泛地广泛地广泛地广泛地，数据与信息的采集数据与信息的采集数据与信息的采集数据与信息的采集、表示表示表示表示、处理处理处理处理、安全安全安全安全、传传传传输输输输、交换交换交换交换、显现显现显现显现、管理管理管理管理、组织组织组织组织、存储存储存储存储、检索等都属于检索等都属于检索等都属于检索等都属于ITITITIT3333、通信通信通信通信（communicationcommunication communicationcommunication ）我们研究的通信是指从一个地方通过电信号或光信号我们研究的通信是指从一个地方通过电信号或光信号我们研究的通信是指从一个地方通过电信号或光信号我们研究的通信是指从一个地方通过电信号或光信号的形式向另一地方进行消息的有效传递与交换的形式向另一地方进行消息的有效传递与交换的形式向另一地方进行消息的有效传递与交换的形式向另一地方进行消息的有效传递与交换（严格地讲严格地讲严格地讲严格地讲是电信是电信是电信是电信）通信传递的是电或光信号通信传递的是电或光信号通信传递的是电或光信号通信传递的是电或光信号，信号是我们传递信息的物信号是我们传递信息的物信号是我们传递信息的物信号是我们传递信息的物质载体质载体质载体质载体现代通信的业务主要有现代通信的业务主要有现代通信的业务主要有现代通信的业务主要有：电报电报电报电报、电话电话电话电话、传真传真传真传真、广播广播广播广播、电视电视电视电视、因特网等因特网等因特网等因特网等4444、通信系统通信系统通信系统通信系统（communication systemcommunication system communication systemcommunication system ）通信系统是实现信息传递所需的一切技术设备和传输通信系统是实现信息传递所需的一切技术设备和传输通信系统是实现信息传递所需的一切技术设备和传输通信系统是实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质的总和媒质的总和媒质的总和媒质的总和。举例举例举例举例：移动电话移动电话移动电话移动电话通信的发展简史通信的发展简史通信的发展简史通信的发展简史：按照人类交流方式与技术的不同按照人类交流方式与技术的不同按照人类交流方式与技术的不同按照人类交流方式与技术的不同，可以把通信历史划分以下可以把通信历史划分以下可以把通信历史划分以下可以把通信历史划分以下几个阶段几个阶段几个阶段几个阶段：第一阶段第一阶段第一阶段第一阶段语言语言语言语言第二阶段第二阶段第二阶段第二阶段文字文字文字文字、邮政邮政邮政邮政第三阶段第三阶段第三阶段第三阶段印刷术印刷术印刷术印刷术、出版物出版物出版物出版物第四阶段第四阶段第四阶段第四阶段电报电报电报电报、电话电话电话电话、广播广播广播广播第五阶段第五阶段第五阶段第五阶段通信与计算机的结合通信与计算机的结合通信与计算机的结合通信与计算机的结合、网络网络网络网络1.2.1通信系统的一般模型通信系统的一般模型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图基于点与点之间的通信系统的模型可用图基于点与点之间的通信系统的模型可用图基于点与点之间的通信系统的模型可用图1-1来描述来描述来描述来描述。1.2 通信系统的组成通信系统的组成通信系统的组成通信系统的组成信息源发送设备信息接收设备受信者噪声源发送端接收端图图图图111111. 11. 通信系统的一般模型通信系统的一般模型通信系统的一般模型通信系统的一般模型各部分的功能各部分的功能各部分的功能各部分的功能：1111、信息源信息源信息源信息源(简称信源简称信源简称信源简称信源，也称发终端也称发终端也称发终端也称发终端)：把各种可能消息转换成把各种可能消息转换成把各种可能消息转换成把各种可能消息转换成原始电信号原始电信号原始电信号原始电信号，将这个原始电信号称为消息信号或基带信号将这个原始电信号称为消息信号或基带信号将这个原始电信号称为消息信号或基带信号将这个原始电信号称为消息信号或基带信号。信源分为模拟信源和数字信源信源分为模拟信源和数字信源信源分为模拟信源和数字信源信源分为模拟信源和数字信源基带的含义是指信号的频谱从零频附近开始基带的含义是指信号的频谱从零频附近开始基带的含义是指信号的频谱从零频附近开始基带的含义是指信号的频谱从零频附近开始，如如如如语音信号为语音信号为语音信号为语音信号为3003400Hz3003400Hz3003400Hz3003400Hz，图像信号为图像信号为图像信号为图像信号为06MHz06MHz06MHz06MHz。电话机电话机电话机电话机、电视摄像机属于模拟信源电视摄像机属于模拟信源电视摄像机属于模拟信源电视摄像机属于模拟信源，输出的是模拟信号输出的是模拟信号输出的是模拟信号输出的是模拟信号；电传机电传机电传机电传机、计算机终端属于数字信源计算机终端属于数字信源计算机终端属于数字信源计算机终端属于数字信源，输出离散的数字信号输出离散的数字信号输出离散的数字信号输出离散的数字信号。2222、发送设备发送设备发送设备发送设备：对基带信号完成某种变换对基带信号完成某种变换对基带信号完成某种变换对基带信号完成某种变换，以适合在信道中以适合在信道中以适合在信道中以适合在信道中传输传输传输传输，即即即即：使发送信号的特性和信道特性相匹配使发送信号的特性和信道特性相匹配使发送信号的特性和信道特性相匹配使发送信号的特性和信道特性相匹配，具有抗信具有抗信具有抗信具有抗信道干扰的能力道干扰的能力道干扰的能力道干扰的能力，具有足够的功率以满足远距离传输的需要具有足够的功率以满足远距离传输的需要具有足够的功率以满足远距离传输的需要具有足够的功率以满足远距离传输的需要。对于模拟通信系统对于模拟通信系统对于模拟通信系统对于模拟通信系统，调制是最常见的变换方式调制是最常见的变换方式调制是最常见的变换方式调制是最常见的变换方式。对于数字通信系统对于数字通信系统对于数字通信系统对于数字通信系统，发送设备常常又可分为信源编码与信道发送设备常常又可分为信源编码与信道发送设备常常又可分为信源编码与信道发送设备常常又可分为信源编码与信道对于数字通信系统对于数字通信系统对于数字通信系统对于数字通信系统，发送设备常常又可分为信源编码与信道发送设备常常又可分为信源编码与信道发送设备常常又可分为信源编码与信道发送设备常常又可分为信源编码与信道编码编码编码编码。3333、信道信道信道信道：传输信号的物理媒质传输信号的物理媒质传输信号的物理媒质传输信号的物理媒质（信号传输的物理通道信号传输的物理通道信号传输的物理通道信号传输的物理通道）。）。）。）。无线信道无线信道无线信道无线信道：大气大气大气大气、自由空间自由空间自由空间自由空间有线信道有线信道有线信道有线信道：明线明线明线明线、电缆电缆电缆电缆、光纤光纤光纤光纤。传输过程中存在噪声干扰传输过程中存在噪声干扰传输过程中存在噪声干扰传输过程中存在噪声干扰。媒质的固有特性及引入的干扰与噪声直接关系到通信的质量媒质的固有特性及引入的干扰与噪声直接关系到通信的质量媒质的固有特性及引入的干扰与噪声直接关系到通信的质量媒质的固有特性及引入的干扰与噪声直接关系到通信的质量。不同的传输媒质对信号的影响不同不同的传输媒质对信号的影响不同不同的传输媒质对信号的影响不同不同的传输媒质对信号的影响不同，处理时需建立不同的数处理时需建立不同的数处理时需建立不同的数处理时需建立不同的数学模型学模型学模型学模型，以反映传输媒质对信号的影响以反映传输媒质对信号的影响以反映传输媒质对信号的影响以反映传输媒质对信号的影响。4444、接收设备接收设备接收设备接收设备：完成发送设备的反变换完成发送设备的反变换完成发送设备的反变换完成发送设备的反变换，从带有干扰的接收信从带有干扰的接收信从带有干扰的接收信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号中正确恢复出相应的原始基带信号来号中正确恢复出相应的原始基带信号来号中正确恢复出相应的原始基带信号来，对于多路复用信号对于多路复用信号对于多路复用信号对于多路复用信号，还包括解除多路复用还包括解除多路复用还包括解除多路复用还包括解除多路复用，实现正确分路实现正确分路实现正确分路实现正确分路。对于模拟通信系统对于模拟通信系统对于模拟通信系统对于模拟通信系统，解调解调解调解调对于模拟通信系统对于模拟通信系统对于模拟通信系统对于模拟通信系统，解调解调解调解调对于数字通信系统对于数字通信系统对于数字通信系统对于数字通信系统，译码译码译码译码、解码解码解码解码5555、信息宿信息宿信息宿信息宿（简称信宿简称信宿简称信宿简称信宿，也称受信者也称受信者也称受信者也称受信者、收终端收终端收终端收终端）：将复原的将复原的将复原的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。1.2.2模拟通信模型和数字通信模型模拟通信模型和数字通信模型模拟通信模型和数字通信模型模拟通信模型和数字通信模型模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号：信号参量的信号参量的信号参量的信号参量的取值是连续的取值是连续的取值是连续的取值是连续的或或或或取无穷多个值取无穷多个值取无穷多个值取无穷多个值的的的的，且且且且直接与消息相对应直接与消息相对应直接与消息相对应直接与消息相对应的信号的信号的信号的信号。如电话机送出的语音信号如电话机送出的语音信号如电话机送出的语音信号如电话机送出的语音信号、电视摄像机输出的图像信号等电视摄像机输出的图像信号等电视摄像机输出的图像信号等电视摄像机输出的图像信号等。模拟信号有时也称连续信号模拟信号有时也称连续信号模拟信号有时也称连续信号模拟信号有时也称连续信号，这个连续是指信号的某一参量这个连续是指信号的某一参量这个连续是指信号的某一参量这个连续是指信号的某一参量可以连续变化可以连续变化可以连续变化可以连续变化，或者说在某一取值范围内可以取无穷多个值或者说在某一取值范围内可以取无穷多个值或者说在某一取值范围内可以取无穷多个值或者说在某一取值范围内可以取无穷多个值，而而而而不一定在时间上也连续不一定在时间上也连续不一定在时间上也连续不一定在时间上也连续，如图如图如图如图1111- 2(b)2(b)2(b)2(b)所示的抽样信号所示的抽样信号所示的抽样信号所示的抽样信号而而而而不一定在时间上也连续不一定在时间上也连续不一定在时间上也连续不一定在时间上也连续，如图如图如图如图1111- 2(b)2(b)2(b)2(b)所示的抽样信号所示的抽样信号所示的抽样信号所示的抽样信号Of (t)t(a)f (nT )tPAM信号(b)O图图图图1 2 模拟信号波形模拟信号波形模拟信号波形模拟信号波形(a)连续信号连续信号连续信号连续信号；(b)抽样信号抽样信号抽样信号抽样信号数字信号数字信号数字信号数字信号：信号参量信号参量信号参量信号参量只能取有限个值只能取有限个值只能取有限个值只能取有限个值，并且并且并且并且常常不直接与消常常不直接与消常常不直接与消常常不直接与消息相对应息相对应息相对应息相对应的信号的信号的信号的信号。如电报信号如电报信号如电报信号如电报信号、计算机输入计算机输入计算机输入计算机输入/输出信号输出信号输出信号输出信号、PCMPCMPCMPCM信号等信号等信号等信