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1、第2版,电子工业出版社,第一章,概述,1.1 通信的 基本概念,1.2 通信发 展简史,1.3 通信系统 的基本组成,1.4 信源,1.5 通信信 道,1.6 模拟通 信与数字通信,1.7 信息的 传输方式,1.8 数字通信系 统的主要性能指标,Chapter 1,Overview,1.1 通信的基本概念,通信的目的是将“信息”正确、无误地传送到目的地。通信的内容多种多样，通信的方式越来越多。,简介,人类,最初利用声音和肢体语言进行交流。,电通信,1837年，最早的电通信 莫尔斯电报系统,莫尔斯,给人类进步带来巨大的影响,语言,数据,图像,文本,Network,Point to Point,1
2、.2 通信发展简史,自1837年有线电报系统出现至今，通信技术的发展已经经历了三个重要的历史时期。如今，通信系统已经全面进入数字化时代，信道拥挤与人类需求的矛盾催生了大批新技术。,简介,第1阶段： 初级通信阶段,1837年,莫尔斯发明有线电报，开始电通信阶段,1864年,麦克斯韦创立电磁辐射理论，并被赫兹证明，促使无线通信的出现,1876年,贝尔利用电磁感应原理发明了电话,1879年,第一个专用人工电话交换系统投入运行,1896年,马可尼发明无线电报,1924年,奈奎斯特提出无码间干扰数字传输技术,1942年,维纳提出最佳线性滤波器理论,第2阶段： 近代通信阶段,1948年,香农提出了信息论，
3、建立了通信统计理论,1950年,时分多路通信应用于电话系统,1951年,直拨长途电话开通,1962年,第一颗同步通信卫星，开通国际卫星电话；脉冲编码调制进入实用阶段,70年代,商用卫星通信、程控数字交换机、光纤通信系统投入使用；一些公司制定计算机网络体系结构,1978年,贝尔实验室建立首个蜂窝移动通信网,第3阶段： 现代通信阶段,80年代,数字网络的公用业务；个人计算机和计算机局域网出现；网络体系结构国际标准陆续制定,1991年,GSM移动通信系统投入商用,1995年,互联网开始普及,1997年,68个国家签定国际协定，互相开放电信市场,1998年,数字电视业务在美国开通,1999年,ITU决
4、定发展第三代移动通信系统,1.3 通信系统的基本组成,通信系统一般包括信息源、发送设备、信道、接收设备、受信者和噪声源。按消息传送的方向与时间关系，信息的传输方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信三种。,简介,本教材所讲的通信就是电通信，简称为电信。,信息源：把消息转换成原始电信号发送设备：对原始信号完成某种变换，以适应信道传输信道：信号传输的通道,接收设备：完成发送设备的反变换，恢复为原始电信号受信者：也称信宿或收终端，将复原的原始电信号转换成消息噪声源：信道的噪声，及通信系统其他各处的噪声的集中表示,单向方式,双向方式,单工通信,半双工通信,全双工通信,1.4 信源,信源是信息的来源。
5、基于概率模型的度量方法，香农把信息定义为“不确定性的多少”。,简介,香农提出了基于概率模型的度量方法，即把信息定义为“不确定性多少”。,（随机变量X，概率分布P）, n种取值：x1，x2，xn, 对应概率：, 第i个可能值xi蕴含的信息量：,a=2， 单位为比特(Bit),a=e， 单位为奈特(Nat),a=10，单位为哈特莱(Haitely),无记忆信源：各消息的出现相互独立, 平均自信息量：, 信源X的熵, 信源的熵率：（信源每隔时间T产生一个熵为H(X)的符号）,已知二元离散信源只有“0”、“1”两种符号，若“0”出现概率为13，求出现“1”的信息量。,例1.1,“0”出现概率为13,“
6、1”出现概率为23,“1”的信息量为：,若：1）n个符号组成的符号集，每符号的出现概率为,2）符号数为N的消息中，每符号的出现次数为Xi,求：每个符号所含信息量的统计平均值（平均信息量）?,1.5 通信信道,通信信道连接发送设备和接收设备，它可以是有线的，也可以是无线的。信号信道中会遭受诸多不良的影响 。,简介,1.5.1 常用通信信道,1)有线信道:,同轴电缆、双绞线、架空明线等等。,导向电磁信道的频率范围，含光纤和波导,1.5.1 常用通信信道,2)光纤信道:,能承载大容量数据业务，传输频带宽、通信容量大、损耗低、不受电磁干扰,1.5.1 常用通信信道,3)无线电磁信道:,利用电磁场传播信
7、号, 并通过天线将电磁耦合到无线媒质中。,导向电磁信道频率,天波传播,地波传播,1.5.1 常用通信信道,4)存储信道:,磁带、光盘、磁盘等数据存储媒质。,1.5.2 通信信道基本模型,最简单的数学模型：加性噪声信道模型, 发送信号s(t), 信道中随机加性噪声n(t), 接收信号r(t)= s(t)+ n(t), 引入信道衰减（衰减因子a），则接收信号r(t)= as(t)+ n(t),1.6 模拟通信与数字通信,根据系统传递信号的不同，可将通信系统分为传输模拟信号的模拟通信系统、与传递数字信号的数字通信系统两大类。后者在性能上，明显优于前者。,简介,1.6.1 模拟通信与数字通信的概念,
8、连续消息：,消息的状态是连续的。, 离散消息：,消息的状态是离散可数的。,消息寄托在电信号的某一参量上。,连续信号,离散信号, 数字信号：,时间和状态都是离散的。,如：电报、数字、数据、遥控指令, 模拟信号：,寄托消息的参量都是连续的。,如：模拟话音信号, 数字通信系统, 模拟通信系统,数字通信的优点,1）占带过宽,缺点,1）压缩编码技术 2）调制方式,改进措施,1）抗干扰能力强，并通过码再生，避免噪声积累 2）可靠性高，差错可设法控制 3）易于加密，且保密性强 4）通用性、灵活性好,shortcoming,improvement,1.6.2 模拟通信系统模型, 调制器：将基带信号调整为适合信
9、道传输的频带信号。, 根据调制/解调器的有无，可分为基带传输和频带传输。,常用调制方式,连续波 调制,线性调制,非线性调制,双边带调幅AM,单边带调制SSB,双边带调制DSB,残余边带调制VSB,频率调制FM,相位调制PM,数字调制,振幅键控ASK,移频键控FSK,移相键控PSK,QAM、MSK等,脉冲模拟调制,脉幅调制PAM,脉宽调制PDM（PWM）,脉位调制PPM,脉冲数字调制,脉冲编码调制PCM,增量调制M,CVSD,DVSD等,差分脉冲编码调制DPCM,ADPCM，APC，LPC等,脉 冲 调制,1.6.3 数字通信系统模型, 信源编/译码器：使信源送出的信号变成合适的数字编码信号。,
10、模拟信号数字化,压缩信号，去掉冗余, 加/解密器：对数字信号进行加密、解密。用于保密通信系统。, 信道编/译码器：对信号进行差错控制编码(简称纠错编码)，提高通信可靠性。, 同步系统：,位/字同步、句/帧同步、群/网同步、载波同步,1.7 信息的传递方式,数字通信有多种传输方式，如：单路数据串行传输、多路数据并行传输、数据与时钟同步或异步传输等。,简介,串行传输分为：, 同步传输：要求收发双方位同步脉冲和帧同步脉冲，同频同相。, 异步传输：不要求同频同相，只需使接收方准确确定数据帧的开始和结束时间。,1.8 数字通信系统的主要性能指标,数字通信系统最主要的性能指标有有效性和可靠性两种，即希望它传得快，传得准。,简介,1）传输速率：是衡量数字通信系统有效性的指标。, 码元传输速率：码元速率或传码率，每秒传送的码元数。, 信息传输速率：传信率，每秒钟传送的信息量。,M 进制系统，, 消息传输速率：每秒钟所传送的消息数。,2）差错概率：是衡量数字通信系统可靠性的指标。, 误码率：错误接收的码元在传送总码元数中所占的比例。, 误信率：误比特率错误接收的信息量在传送总信息量中所占的比例。, 码组差错率：出现差错的码组数在传输码组总数中所占的比例。,
