《北邮通信原理幻灯片a-1绪论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《北邮通信原理幻灯片a-1绪论（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,通信原理,通信的发展,通信是信息的传输 以语言方式的通信 人力、马力及烽火台 以文字方式的邮政、报刊通信 电气时代的通信 电报、电话和广播 信息时代的通信 固定和移动的综合通信系统（话音、数据和图象的分别传输走向融合） 互联网、移动互联网、物联网、泛在网,电话通信网,电 话 时 代 话音通信为基础，连接你我他,互联网移动互联网物联网,1012,1011,1010 109 108,107,消费品 货柜货箱,机器 家电 手持机计算机,物 联 时 代 信息世界与物理世界的有机融合,AP,IP 核心网,RGW,AP,AP,AR,Wimax,DMB,2G. 3G.4G.5G 蜂窝网,Pico-Cell
2、,Micro-Cell,Macro-Cell,Mega-Cell,AR,Home,WLAN,AP,异构 无线 接入 Linear-Cell,家庭网络,PAN,AP Ad-hoc,ZigBee,BlueTooth,Wi-Fi NFC,UWB,RFID,通信技术,一个完整的通信系统,信源/发信者,传输系统,交换系统,传输系统,信宿/ 收信者,电路分组 ATM IP,有线、无线、卫星,简介 课程目标：了解通信的基本概念和原理，适应计算机与通,信相融合的技术发展趋势 教材：通信原理（第7版） 樊昌信,国防工业出版社,参考书： 通信原理（第7版）学习辅导与考研指导 ，曹丽娜，国防 Communicati
3、on Systems (4 Edition), S.Haykin&JohnWiley 通信原理简明教程，南利华等，清华 现代通信原理，曹志刚，清华 通信原理，周炯磐等，北邮 预备知识： 电子电路、数字电路、概率论与随机过程 考核方式：作业15%、小测验25%、期末考试60% 作业：自觉独立完成 基于Matlab的演示实验：自愿学习,课程主要内容,绪论 确知信号分析 随机过程分析 信道 模拟调制系统 数字基带传输系统 数字带通传输系统 信源编码 差错控制编码,第一章 绪论,通信系统模型 通信系统的分类与通信方式 信息及其度量 主要性能指标,1.1 通信系统模型,一、通信和通信系统的概念 二、通信
4、系统模型 三、模拟通信与数字通信四、模拟通信系统 五、数字通信系统六、数字通信的特点,一、通信和通信系统,通信的目的传递消息中所包含的信息。 消息message：信息的物理表现，如：语音、图像、音乐、数据 信息information：消息中所包含的有效内容 信号signal：与消息相对应的电量，是消息的物理载体 通信系统完成通信过程的全部设备和传输媒质。 通信系统举例：电话系统、Internet,二、通信系统模型,噪声源,原始电信号,消 信息源 息,受信者 消 息,原始电信号,发送设备 传输 信道 传输接收设备 信号 信号,发送端,接收端,三、模拟通信与数字通信, 消息分： 连续消息（模拟消息
5、）消息状态连续变化。如：语音、图象 离散消息（数字消息）消息状态可数或离散。如：符号、文字、数据 信号是消息的表现形式，消息被承载在电信号的某一参量上。因此信号分： 模拟信号电信号的该参量连续取值。如：普通电话机发的语音 信号 数字信号电信号的该参量离散取值。如：计算机内总线的信号,模拟信号举例,基带信号(一般指未调制过的信号)瞬时值状态数无 限，如语音信号、图像信号等。 已调信号(载波一般为正弦信号)的参数A.F.P状态数无限。,PM:,FM:,AM:,语音：,基带信号的瞬时值状态数有限。如计算机.电报机等输出的信号。 已调信号的参数A.F.P状态数有限。,二进制代码,二电平信号,1,0,t
6、,t,t,t,2ASK,2FSK,2PSK,数字信号举例,模拟信号和数字信号可以互相转换。因此，任 何一个消息既可以用模拟信号表示，也可以用数字信号表示。 信道中传输的是模拟信号模拟通信系统； 传输的是数字信号数字通信系统。,四、模拟通信系统, 基带信号由消息转化而来的原始模拟信号。信号的频谱从零频附近开始。 已调信号由基带信号转化来的，频带适合信道传输的信号。又称频带信号/带通信号。要求：携带消息多，适合信道传输。 信道频段举例FM：87-108M，模拟电视：108M-550M； WiFi/蓝牙：2.4G；GSM：900/1800M,3G: 1800/1900/2000M 模拟通信系统的主要
7、内容是研究不同信道条件下不同的调制解调方法。,信号,受信者,基带,信号,信息源 基带 调制器,已调 信道 已调信号 信号 噪声源,解调器,五、数字通信系统,噪声源,已调信号,基带数字序,列,信息源,受信者,模拟 信号,调制器,信,道,解调器,信源编码器,信源解码器,加密器,解密器,信道编码器,信道解码器,基带数字信,号,基带数字序,列,同步 系统,信源编/译码器模数转换；数据压缩；提高传输效率加/解密器保密传输 信道编/译码器差错控制，提高抗干扰能力调制/解调器传输、复用 同步保证收发两端的信号在时间上步调一致 以上各个功能框可根据需要设置（同步必须有）。数字通信系统的主要内容就是研究这些功能
8、框的实现方法。,数字基带通信系统模型,信道,噪声,号,形基,成带,器信,信息源,接收滤波器,受信者,六、数字通信的特点, 抗干扰能力强，再生中继，噪声不积累 传输差错可控，差错控制改善传输质量 支持各种消息的传递 保密性强 集成化，小型化 代价：频带利用率低,传,输系统,传,一个完整的通信系统,信源/发信者,输系统,信宿/ 收信者,信道,交信换,系道统,信道,发送设备,接收设备,1.2 通信系统的分类与通信方式,一、通信系统分类二、通信方式,一、通信系统分类, 按消息分：电报系统、电话系统、数据系统、图 象系统 按调制方式分：基带传输、载波传输 连续载波：调幅、调频、调相 脉冲载波：脉幅、脉宽
9、、脉位 按工作波段分：长波、中波、短波、红外 媒质上的信号分：模拟系统、数字系统 传输媒质（信道）分：有线系统（架空明线、对称电缆、同轴电缆、光纤、波导）、无线系统 （长波、中波、短波、微波、卫星） 按复用方式分：频分复用、时分复用、码分复用,二、通信方式, 按消息传送的方向和时间分：单工、半双工、全双工,发端,信道,收端,发端,信道,收端,收端,发端,发端,收端,收端,发端,信道 信道,二、通信方式（续）, 按数字信号的排列顺序分：串序、并序, 按连接形式分：专线直通（点对点）、交换网络（多点对多点）,发送设备,接收设备,发送设备,接收设备,1.3 信息及其度量,通信的目的是传递信息。信息可
10、以被理解为消息中包含的有意义的内容。 当得到消息后，若事先猜测消息中所描述的事件发生的可能性越小，则此消息的信息量越大。 信息量可以用消息所描述的事件发生的概率来描述。 信息量的定义 等概率离散消息的信息量 不等概离散消息的信息量 连续消息的平均信息量,信息量函数I=FP(x)的特征,必然事件 P(x)=1， 信息量I为,不可能事件 P(x)=0， 小概率事件 P(x) 小， 大概率事件 P(x) 大，,信息量I为信息量I信息量I,0 大 小,由若干独立事件构成的消息， 总信息量=各事件信息量之和，即 FP(x1)P(x2)=FP(x1)+FP(x2)+,一、信息量的定义,设消息所代表的事件出
11、现的概率为P(x)，则 该消息所含的信息量I为： I = - log a P (x) a = 2单位：比特（bit） a = e单位：奈特（nit） a = 10单位：哈特莱,二、等概率离散消息的信息量,信源有M种消息，这M种消息独立等概率出现，传送M个消息中的一个，等价于传送一个M进制的码元（波形）。 一个M进制码元（波形）的信息量： I = - log 2 (1/M) = log 2 M (bit) 一个二元码的信息量 I = log 2 2 = 1 (bit) 一个四元码的信息量 I = log 2 4 = 2 (bit),三、不等概离散消息的信息量,n,设信源由n个符号组成，各个符号x
12、i出现的 概率为P(xi)，且独立出现，则每一符号的平均信息量（信源的熵）为： H P(xi) log2 P(xi) (bit /符号) i1 当各符号等概率（ P(xi) =1/n）时，信源熵值最大：Hmax = log2n (bit /符号) 设消息包含m个符号，该消息的信息量为： I = mH (bit),例题,一信源由4个符号0，1，2，3组成，出现的概率分别为,3/8，1/4，1/4，1/8，且每个符号独立出现。求消息 20102013021300120321010032101002310200201031203 2100120210的信息量。 解法一：按算术平均的方法， I 23l
13、og2 8 / 3 14 log2 4 13log2 4 7 log2 8 108(bit ) I 108 / 57 1.89(b / 符号) 解法二：按统计平均的方法，即熵的概念,8,4 4,2 8,2 4,2 8 2 4,I 57 H 108.64(bit ) 当消息足够长时，统计计算结果接近实际值，但计算过程简单许多,1 1 log,1 1 log,H 3 log 3 1 log 8,1 1.906(b / 符号),四、连续消息的平均信息量,f (x)连续消息出现的概率密度,f (x)dx,H1 f (x) loge,1.4 主要性能指标,性能指标有：有效性（速度）、可靠性 （质量）、适应性、经济性、可维护性等 模拟通信系统性能指标 数字通信系统性能指标,一、模拟通信系统性能指标,有效性指标：单位时间(带宽)内传输的信息量。 可用频带利用率来衡量 同样的信源，传输带宽越小，频带利用率越高 可靠性指标：接收信号与发送信号的均方误差。 对于加
