通信系统原理第1章课件

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1、通信系统原理第第1章章 绪论绪论通信系统原理第1章课件第1章 绪论基本内容：n通信的概念、通信系统的构成n通信系统的分类与通信方式n信息及其度量n通信系统的主要性能指标n现代通信发展趋势通信系统原理第1章课件 联想日常生活中接触到的通信联想日常生活中接触到的通信？1通信的概念与现代社会中的通信 通信的目的就是互通信息。克服距离上的障碍，迅速而准确地传递信息，是通信的任务。 人类社会建立在信息交流的基础上，通信是推动人类社会文明、进步与发展的巨大动力。 按照人类通信交流的方式不同，通信经历了人工通信方式到电气通信的变迁。古代的消息树、烽火台和驿马传令，以及现代社会的文字、 书信、电报、电话、广播

2、、电视、遥控、遥测等，这些都是消息传输的方式或信息交流的手段。1.1 通信的概念 通信系统原理第1章课件n现代的通信一般是指电信，国际上称为远程通信（Telecommunication），即利用“电”来传递消息的电通信方式。广义来讲，光通信也属于电信。人类已进入了信息时代，随着现代科学技术和现代经济的发展，通信技术也得到了迅速的发展，社会对信息传输、存储和处理的要求越来越高，信源的种类越来越多，不仅有语言，还包括数据、文本和图像等。现代通信系统已成为信息时代的生命线，现代通信与经济的发展密切相关，通信网已成为支撑现代经济的最重要的基础结构之一。现代通信网已不再是单一的电话网，而是一个综合性的为

3、多种信息服务的通信网。 通信的概念通信的概念（续）（续）通信系统原理第1章课件2.信息、消息、信号p 按照香农信息论的定义，信息是事物运动状态或存在方式的不确定性的描述。通信过程是一种消除不确定性的过程，不确定性的消除，就获得了全部信息，通信的任务就完成了。通信的结果是消除或部分消除不确定性从而获得信息。p 信息要用某种物理方式表现出来，通常可以用语言、文字、图像、数据、符号等来表达。也就是说，信息通常隐含于一些按一定规则组织起来的约定的“符号”之中，这种用约定方式组成的“符号”统称为消息，消息中包含大量的信息。通信系统在形式上传输的是消息，但实质上传输的是信息。消息只是表达信息的工具，是载荷

4、信息的客体。信息较抽象，而消息是较具体的。p 信号是消息的载体，是消息的一种表现形式。广义地讲，信号是带有信息的随时间变化的物理量或物理现象。例如，机械振动产生力信号、位移信号及噪声信号；雷电过程产生声光信号；大脑、心脏运动分别产生脑电信号和心电信号；电气系统随参数变化产生电磁信号等。在通信系统中，信号是传递各种消息的工具，是通信传输的客观对象。通信系统原理第1章课件理解：信息、消息、信号消息消息 是一组有序符号是一组有序符号序列（如文字、语音、序列（如文字、语音、图像图像.） 信号信号 是消息的具体表是消息的具体表现形式（现形式（ 电信号、声电信号、声信号、光信号信号、光信号.） 信息信息

5、是消息和信号中包含是消息和信号中包含的某种有意义的抽象的东西的某种有意义的抽象的东西载体载体内涵 *通信的实质是传输信息，形式上传输的是消息，客观上传输的是信号, 因此信号分析方法是本课经常采用的基本分析方法。通信系统原理第1章课件进一步理解通信的概念 通信的实质是实现通信的实质是实现信息信息的的传输（与交换）传输（与交换）。n包含信息的消息形式多种多样，如声音、图像、数据、多包含信息的消息形式多种多样，如声音、图像、数据、多媒体等，这些形成了不同的通信业务。媒体等，这些形成了不同的通信业务。n传输一般是远距离的，可以是无线（微波、移动、卫星等）传输一般是远距离的，可以是无线（微波、移动、卫星

6、等）或有线（电力线、电缆、光缆等）传输。或有线（电力线、电缆、光缆等）传输。通信系统原理第1章课件对通信的一个形象的比喻：顺风耳、千里眼顺风耳、千里眼通信系统原理第1章课件1.21.2 通信系统的构成通信系统的构成 通信系统-指传输信息所需的一切技术设备的总合。可用下面的一般模型加以概括。通信系统的一般模型信源发送设备信 道接收设备信宿噪声源（发送端）（接收端）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原理第1章课件通信系统的构成（续）1. 信源与信宿： 信源是消息的产生者， 作用是把各种消息转换成原始电信号（称之为消息信号或基带信号）。电话机、摄像机和电传机、计算机等各种数字终

7、端设备属于信源。信宿与信源作用相反。 信源和信宿可以是人，也可以是机器设备(如电话机、计算机、传真机等)，因而既可以实现人-人通信，也可以实现人-机或机-机通信。信源发出的信号可以是语音信号，也可以是数字、符号、图像等非语音信号。 通信系统原理第1章课件通信系统的构成（续）* 2. 发送设备与接收设备： 发送设备对信源发来的信息进行加工处理，使之变换为适合于信道传输的形式，同时将信号功率放大，从信道发送出去。变换方式是多种多样的，在需要频谱搬移的场合，调制是最常见的变换方式。 接收设备与发送设备作用相反。通信系统原理第1章课件通信系统的构成通信系统的构成（续）3. 信道： 信道是信息的传输媒质

8、。从其物理特性来分，可将信道分为有线和无线两大类:q现代的有线信道包括明线、电缆和光缆；q无线信道又分为不同的频段，涉及到利用不同性能的设备和配置方法，可组成不同的无线通信系统，如微波中继通信、卫星通信、移动通信等。不同的信道传输性能不同，传送的信号形式也不同。通信系统原理第1章课件信道（续） 广义的信道还包括一些信号转换设备，如天线、馈线、调制、解调等。如微波天线从广义上也属于信道。通信系统原理第1章课件 4. 噪声源n在传输信号的同时，自然界存在的各种干扰噪声也作用在信道上。这里的噪声主要是各种电磁现象引起的干扰脉冲，如雷电、电晕、电弧等，另外还有邻近、邻频的其它信道的干扰。是信道中的噪声

9、及分散在通信系统其它各处的噪声的集中表示。n干扰噪声对信号的传输质量影响很大，如果噪声过强而又没有有效的抗干扰措施，轻则使信号产生失真，重则出错，甚至将有效信号完全淹没掉。正因为噪声的存在，接收设备除了应对接收到的信号进行与发送设备的信号加工过程相反的变换以外，还应具有强大的干扰抑制能力，能有效地去除噪声、抑制干扰，准确地恢复原始信号。n通信系统设计的任务就是：克服距离障碍和噪声影响，迅速、可靠地传递信息。通信系统的构成通信系统的构成（续）通信系统原理第1章课件 按信号特征不同可以将通信信号分为模拟信号和数字信号，因此相应的通信系统也分别对应模拟通信系统与数字通信系统。 传输模拟信号的系统为模

10、拟通信系统。传输数字信号的系统为数字通信系统。 其中数字通信成为发展的主流。1.2.2 模拟通信系统和数字通信系统通信系统原理第1章课件模拟通信系统的构成模拟通信系统的构成模拟通信系统的一般模型如下图 ： 信源 调制器调制器信 道 解调器解调器 信宿噪声源通信系统原理第1章课件数字通信系统的构成 数字通信系统的一般模型信源调制器信道噪声源信宿解调器信源编码信道编码信源译码信道译码加密解密信道接收滤波器 抽样判决器基带信号 形成器 噪声信宿信 源数字基带传输系统模型数字频带传输系统模型通信系统原理第1章课件1.2.3 实际通信系统 对通信系统的一般模型说明： 通信系统的一般模型，反映了通信系统的

11、共性，而实际的通信系统根据所传递消息的类型不同以及所采用的传输媒质不同，系统构成设备有很大的差别，但从原理上说，都符合一般模型，只是不同的实际通信系统,各个框的内容不同。信源发送设备信 道接收设备信宿噪声源（发送端）（接收端）通信系统原理第1章课件1. 数字微波通信系统远距离地面微波中继通信系统示意图数字微波通信系统的组成示意图 通信系统原理第1章课件数字微波通信系统设备组成示意图 通信系统原理第1章课件微波通信系统设备通信系统原理第1章课件2. 卫星通信系统通信系统原理第1章课件卫星通信线路的组成原理图 通信系统原理第1章课件气象卫星地面站通信系统原理第1章课件3.移动通信 移动通信系统一般

12、由移动台（MS）、基站(BS)及移动业务交换中心（MSC）组成。它与市话网通过中继线相连接，如图所示。 移动通信包括公用移动、寻呼、无绳电话、集群、无线本地环（小灵通）。通信系统原理第1章课件4.光纤通信系统 通信系统原理第1章课件光纤组网通信系统原理第1章课件5.电力线载波通信系统通信系统原理第1章课件电力线载波机通信系统原理第1章课件通信系统的构成通信系统的构成（续） 说明：上述图中只给出了点到点单向通信系统，实际在大多数场通信系统需要进行多路复用、双向进行，信源兼为受信者，通信设备包括发信设备和收信设备。此外，通信系统除了完成信息传递外，还必须进行信息的交换，传输系统和交换系统共同组成一

13、个完整的通信系统，乃至通信网。通信网中还涉及信令、协议和标准。 传输、复用、交换、网络为现代通信的四大技术。信源发送设备信 道接收设备信宿噪声源（发送端）（接收端）通信系统原理第1章课件1.2.4 通信网的概念及通信网构成 1.通信网的概念通信网的概念n通信网是在传统通信系统的基础上发展起来的。n传统的通信系统是传输系统与终端设备的总和，而通信网是传统的通信系统与交换系统及相关信令、协议的总和。n现在的公众通信系统不再是简单的点到点之间简单通信系统，通信系统与通信网的概念难以明确区分，人们常常不加区别混用，如全球移动通信(GSM)与码分多址(CDMA)移动本身都是一种通信网，但人们却称它为通信

14、系统。因此，如无必要，通常不必严格区分通信网与通信系统。通信系统原理第1章课件2. 通信网的组成n通信网由节点（包括通信终端节点、交换节点、转接点）和连接各节点的传输链路有机地连接起来，以实现在两个或更多的规定通信端点之间提供连接或非连接传输的通信体系。n通信网的构成要素包括交换系统、传输系统、终端设备以及实现互连互通的信令、协议和标准，即一个完整的通信网包括硬件和软件两部分。硬件包括终端设备、传输设备和交换设备，软件为支持这些硬件设备工作的信令、协议和标准。通信系统原理第1章课件3. 通信网的基本结构n通信网的连接千变万化，从而给用户的通信需要带来了方便；n一般来说，通信网络连接有网型、线型

15、、星型、总线型、环型几种网络结构，如图所示：(a)网型(d)总线型(e)环型(b)线型(c)星型通信系统原理第1章课件4.通信网的分类通信网的分类通信网的类型非常多，下面给出几种常用的通信网分类。(1)按业务不同可分为：电话网、电报网、数据通信网、传真通信网、图像通信网、有线电视网、IP网、综合业务数字网（ISDN）等。(2)按信号形式不同可分为：模拟通信网、数字通信网、数字/模拟混合网等。(3)按服务范围不同可分为：本地电信网、农村电信网、长途电信网、国际电信网等。(4)按传输媒质不同可分为：架空明线网、电缆通信网、光纤通信网、卫星通信网、移动通信网等。(5)按交换方式分为：电路交换网、报文

16、交换网、分组交换网、宽带交换网等。(6)按网络结构形式不同可分为：网状网、星形网、环形网、总线网等。 (7)按服务对象不同可可分：公用网和专用网，在某种公共网络平台之上，还可以开展虚拟专用网VPN（Vital Private Network）业务。 (8)按功能不同可分为：传输网、时钟网、信令网、管理网。 (9)按网络层次分：其一纵向分层，可将网络分为应用层、业务网、和传送网；其二水平分层可分为核心网、接入网和用户驻地网三部分。在电力系统中，还经常使用行政电话网、调度电话网、数据网、会议电视网等一些具体业务网络名称。 通信系统原理第1章课件现代通信网实例通信系统原理第1章课件通信网实例通信系统

17、原理第1章课件1.3 通信系统分类与通信方式通信系统分类与通信方式 1按消息的物理特征分类 电报通信系统 电话通信系统 数据通信系统 图像通信系统 多媒体通信系统 这些系统可以是专用的，但通常是兼容的或并存的，趋势是发展综合业务数字网、多媒体通信，各种类型的信息都能在一个统一的通信网中传输、交换和处理。1.3.1 通信系统的分类 通信系统原理第1章课件通信系统的分类 2按调制方式分类 通信系统原理第1章课件通信系统的分类 3. 按传输信号的特征分类 模拟通信系统 数字通信系统 其中数字通信成为发展的主流。 数字通信的优点： -无噪声累积，抗干扰能力强， -便于进行数字信号处理，实现集成化， -

18、便于加密及计算机处理，实现综合业务数字网。通信系统原理第1章课件通信系统的分类 4. 按传送信号的复用方式分类 频分复用（FDM） 时分复用（TDM） 码分复用（CDM） 波分复用（WDM） Oc1c2c3c n 其中频分复用主要用于传统的载波通信，时分复用广泛用于数字微波通信等，码分复用主要由于扩频通信和新型移动通信，如133 CDMA移动通信系统，波分复用主要用于光纤通信。m1(t)m2(t)通信系统原理第1章课件通信系统的分类通信系统的分类 5按传输媒质分类 有线通信系统 无线通信系统 有线通信系统还包括载波、电缆、光纤通信系统; 无线通信系统有调幅、调频广播、移动通信、微波接力、卫星通

19、信系统等。 各种传输媒质有其特定的工作频率，常用传输媒介的频率范围及用途如下表:通信系统原理第1章课件 常用传输媒质的频率范围及用途常用传输媒质的频率范围及用途 n n 通信系统原理第1章课件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 按消息传递的方向与时间关系， 通信方式可分为单工、半双工及全双工通信三种。 单工通信是指消息只能单方向传输的工作方式， 因此只占用一个信道， 如图（a) 所示。广播、遥测、遥控、无线寻呼等就是单工通信方式。 半双工通信是指通信双方都能收发消息， 但不能同时进行收和发的工作方式，如图 (b)所示。例如，使用同一载频的对讲机，收发报机等都是半双工通

20、信方式。 全双工通信， 是指通信双方可同时进行收发消息的工作方式。一般情况全双工通信的信道必须是双向信道，如图 (c)所示。普通电话、手机都是最常见的全双工通信方式， 计算机之间的高速数据通信也是这种方式。 1.3.2 通信方式-双向通信过程中涉及的信道共享问题通信系统原理第1章课件单工、单工、 半双工和全双工通信方式示意图半双工和全双工通信方式示意图通信系统原理第1章课件 -并行传输是将数字序列以成组的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输，如图 （a）所示。优点是节省传输时间，但需要传输信道多， 设备复杂， 成本高， 故较少采用， 一般适用于计算机和其他高速数字系统，特别适用于设备之间的

21、近距离通信。 2按数字信号排列顺序分-并行传输和串行传输 -串行传输是数字序列以串行方式一个接一个地在一条信道上传输， 如图 (b)所示。一般的远距离数字通信都采用这种传输方式。发送设备接收设备(a)发送设备接收设备101(b)通信系统原理第1章课件1.4 信息的度量 通信的目的在于传输信息，为了衡量通信系统的传输能力，需要对被传输的信息进行定量的描述，要涉及信息量的定义和相关计算 。 一个消息携带的信息量大小与消息出现的可能性有关，而可能性可以由消息的统计特性概率描述。 因此消息中所含的信息量I是出现该消息的概率P(x)的函数。即：I=IP(x)例1：比较以下两条消息包含的信息量I（1）去年

22、冬天下雪了，（2）今年夏天下雪了，通信系统原理第1章课件1. 离散信源的信息量离散信源的信息量 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=2时，时， 信息量的单位为比特信息量的单位为比特(bit)；a=e时，信息量的单位为奈特时，信息量的单位为奈特(nat)； a=10时，时， 信息量的单位为哈特莱。信息量的单位为哈特莱。 目前广泛使用的单位为比特。目前广泛使用的单位为比特。 消息的出现概率越小，它所含的信息量越大；反之，信息量越小，对于独立事件xi，若事件发生概率为P(xi)，则xi包含的信息量为,通信系统原理第1章课件 I(0)=I(1)=log2 =log22=1

23、(bit) 例 2. 设二进制离散信源 以相等的概率发送数字0或1，则信源每个输出的信息含量为 可见，传送等概率的二进制波形之一（P=1/2）的信息量为1比特。同理，传送等概率的四进制波形之一（P=1/4）的信息量为2比特，这时每一个四进制波形需要用2个二进制脉冲表示；传送等概率的八进制波形之一（P=1/8）的信息量为3比特，这时至少需要3个二进制脉冲。 进一步，对于离散信源，M个波形等概率（P=1/M）发送，每一个波形的出现独立，即信源是无记忆的，则传送M进制波形之一的信息量为：信息量计算举例通信系统原理第1章课件I=log2 =log2 =log2 M(bit) 式中， P为每一个波形出现

24、的概率， M为传送的波形数。 若M是2的整幂次，比如M=2k（k=1，2，3， ），则上式可改写为： 式中, k是二进制脉冲数目，也就是说，传送每一个M（M=2k）进制波形的信息量就等于用二进制脉冲表示该波形所需的脉冲数目k。 I=log2 2k=k (bit)通信系统原理第1章课件 如果是非等概情况，设离散信源是一个由n个符号组成的符号集， 其中每个符号xi(i=1, 2, 3, , n)出现的概率为P(xi)， 且有 P(xi)=1, 则x1, x2, , xn 所包含的信息量分别为 -log2 P(x1), -log2 P(x2)， ，-log2 P(xn)。于是，每个符号所含信息量的统

25、计平均值，即平均信息量为： 与热力学中的熵定义类似， 故通常又称它为信息源的熵，其单位为bit/符号。 2. 离散信源的平均信息量平均信息量H(x)=-P(x1)log2P(x1)+P(x2)log2P(x2)+P(xn)log2 P(xn)=当信源中每个符号等概独立出现时，信源的熵有最大值， H max =log2 M(bit/符号)=log2 2k=k (bit/符号) 通信系统原理第1章课件例 3.一离散信源由0， 1， 2， 3四个符号组成，它们出现的概率分别为3/8, 1/4, 1/4, 1/8，且各符号的出现独立。求消息232120120210的信息量。 解：此消息中，0出现23次

26、，1出现14次，2出现13次，3出现7次，共有57个符号，故该消息的信息量为平均信息量计算举例通信系统原理第1章课件每个符号的平均信息量为：若用熵的概念来计算， 得 ： 可见，两种算法的结果有一定误差，但当消息很长时， 用熵的概念来计算比较方便。 而且随着消息序列长度的增加， 两种计算误差将趋于零。改变条件：当四个符号独立等概出现时，熵为 最大值通信系统原理第1章课件信源的最大熵n当信源输出的符号等概出现且统计独立时，信源熵取得最大值，即信源熵与符号概率关系曲线 通信系统原理第1章课件平均信息量计算举例(续） 例4:某离散信源由A，B,C,D四种符号构成，其出现概率分别为1/4， 1/8，1/

27、8，1/2，各消息符号的出现相对独立,该信源的平均信息量为 ，要获得最大平均信息量，条件为 ,此时的平均信息量为 。 通信系统原理第1章课件连续信源的平均信息量通信系统原理第1章课件1.5 通信系统的主要性能指标通信系统的主要性能指标 在设计或评价通信系统时，往往涉及通信系统的性能指标，以衡量其性能的优劣，性能指标也称质量指标。 通信系统的性能指标涉及有效性、可靠性、适应性、标准性、经济性、维护使用等。但从研究信息的传输来说，主要有两个，即： *有效性-消息传输的速度问题 *可靠性-消息传输的质量问题 二者是一对矛盾，通常根据实际应用求得相对的统一。即 : 在满足一定可靠性指标下，尽量提高消息

28、传输速度；或在维持一定有效性指标时，使消息传输质量尽可能提高。-对于不同通信系统，指标具体表现也不对于不同通信系统，指标具体表现也不同同通信系统原理第1章课件 1 1模拟通信模拟通信通信系统的主要性能指标通信系统的主要性能指标有效性-信号传输带宽B。可靠性-信噪比(So/No)，通信系统接收端的输出信号功率与噪声功率比(SNR,Signal Noise Ratio)。 B越小，占用信道带宽越少，有效性越好； So/No越大，信号质量高，可靠性越好。 通信系统原理第1章课件理解各种带宽*需要说明的是：信号带宽、系统带宽与信道带宽是有区别的：n信号带宽由信号频谱密度或功率谱密度在频域的分布规律决定

29、；n系统带宽，由电路系统的传输特性决定；n信道带宽由信道的传输特性决定；n实际工作中用到比较多的是信号带宽和信道带宽。n其中信号带宽越小有效性越好，如后面第4章的单边带（SSB）信号有效性优于调频（FM）信号; n而信道带宽越大越好，如同轴电缆、光纤传输媒质比电话线带宽大，传输能力强。n信号带宽和信道带宽的关系可以比喻成高速公路上的车与路的宽度, 车越小, 路上容纳的车就越多, 路的利用率越高。通信系统原理第1章课件理解信噪比n输出信噪比So/No越大越好，如：q语音通信质量10分贝以下质量很差；q10-25分贝中等；q25-35分贝（dB）良好；q40分贝以上优质。n一般通信系统输出信噪比按

30、30 dB设计，特殊场合要求更高。n输入信噪比（也称信道信噪比Si/Ni）越小越好，能降低设备设计难度。n通信系统设计目标是以小输入信噪比得到大输出信噪比。通信系统原理第1章课件2 2数字通信数字通信通信系统的主要性能指标通信系统的主要性能指标 有效性-传输速率，又分成: （1）码元传输速率(RB)： 单位时间能够传送的码元数(波特,Baud，简称B)。若每个码元传输所占用的时间TB（秒，S） 为码长,则RB=1/TB (Baud，)。若码元为二进制 RB 对应RB2 ,若为M 进制 RB 对应RBM，RB2=RBMlog2 M 二者关系：Rb=RBlog2M 比特/秒 RB =Rb/log2

31、M 波特 （2）信息传输速率(Rb): 单位时间传输的信息量(比特/秒，bit/s，或简称b/s,bps)。 通信系统原理第1章课件传码率与传信率的关系RB Rb，因为多进制码元要用多位二进制表示，所需传输时间长，传输速率降低。通信系统原理第1章课件对传输速率的理解n对于信源，速率越低越有效，例各种压缩，使利用网络即时收听音乐、收看影片成为可能。l对于信道，速率越高越好，例主干网络的光纤化使用户得到更好的服务。通信系统原理第1章课件关于数字通信系统的有效性指标, 需要说明：1）带宽与速率。在许多资料上带宽与传输速率混用，例如说某信道的带宽为56kb/s, 也就意味着该信道的数据传输速率为56k

32、b/s。2）频带利用率。比较不同通信系统的有效性时，只看它们的传输速率还不够，还应看该传输速率下所占用的带宽，故经常用频带利用率即单位频带内的码元传输速率来衡量数字通信系统的有效性，频带利用率定义为：3）注意区分数字信号速率与信道数据传输速率，数字信号速率就是每秒要传输的信源信号二进制信息的位数，对于数字通信系统而言，信号的速率越小，传输时占用的带宽就越小，有效性越好；信道数据传输速率表示信道的传输数据的能力，它越大越好。越大，有效性越好通信系统原理第1章课件速率计算举例例1.给定八进制速率RB=1600B，其信息速率为（A）4800b/s （B）2400b/s （C）14400b/s （D）

33、9600b/s 例2.对MQAM，M越大，则（A）频带利用率越高 （B）频带利用率越低（C）抗干扰能力低 （D）A和C 通信系统原理第1章课件数字通信系统的主要性能指标数字通信系统的主要性能指标（续）（续）可靠性-错误概率（差错概率），又分为： Pe 可靠性好 Pb Pe （1）误码率Pe = 接收的错误码元数/发出的总码元数； （2）误比特率Pb = 接收的错误比特数/发出的总比特数；n误码率越小越好，一般数字通信达到10-6或更高。n控制误码率有各种措施，如提高发信功率、合理选择调制、解调方式、最佳接收机设计、纠错编码（信道编码）等。通信系统原理第1章课件根据定义计算误码率例3. 码长0.

34、1us,2.5s产生一个错码，求Pe（A）5*10-6 （B）4*10-8 （C）2*10-7 （D）2*10-8例4.四进制信息速率为2400bit/s，30分钟内接收端收到216个错码，计算误码率Pe 例4答案(10-4)例5.二进制传输信息速率为2400bit/s，30分钟内接收端收到216个错码，计算误信率Pb。 例5答案(5*10-5)通信系统原理第1章课件进一步理解通信系统的主要性能指标例6. 通信系统的两个重要的性能指标为n 模拟通信系统的两个重要的性能指标为n 数字通信系统的两个重要的性能指标为n 模拟通信系统的有效性指标为n 数字通信系统的有效性指标为n 模拟通信系统的可靠性

35、指标为n 数字通信系统的可靠性指标为n *比较SSB与FM的有效性指标n *比较2ASK与2DPSK的可靠性指标通信系统原理第1章课件1.6 现代通信发展趋势 纵观通信的发展历史，结合当今社会对通信的需求，了解通信的发展趋势。n19世纪后期至20纪初期，莫尔斯发明了电报、贝尔发明了电话、马可尼发明了无线电， 这三大发明标志着通信的开创。 n20纪20年代起，通信建设和应用在全世界广泛发展，大致有下列几个主要里程碑。 q30-40年代起，无线电技术原理促使通信发展加快速度，铜线传输多路载波电话，长途通信迅速发展。q50年代后期起，半导体晶体管成功地在很多通信设备的电子电路中替代电子管。 q60年

36、代后期起，计算机应用增多，数据通信兴起，电话数字编码和时分多路成功，模拟通信向数字通信过渡。 通信系统原理第1章课件现代通信发展趋势（续）q70年代后期起，玻璃光纤拉制成功，由于它性能优越，导致电缆通信向光纤通信过渡。 q80-90年代，电话、图像和数据信息应用普遍增多，通信网开始由电话网向综台业务数字网(ISDN)过渡，压缩编码技术成熟，数字电视开始在广播和通信领域广泛应用，城市蜂窝网无线移动通信向公众开放，导致了个人通信发展。q90年代中期起，Internet的兴起引起众多计算机用户踊跃上网，导致数据通信业务量急剧增长，而光通信的波分多路复用技术和电的时分多路复用技术的发展，有力地保证了大

37、容量传输和宽带通信网的发展需要。通信系统原理第1章课件现代通信发展趋势（续）n长期以来，人类社会为了工作和社交需要通信，感到电话非常适用，实时的双方会话比单向投递电报方便得多。对此，国家设置了公用交换电话通信网(PSTN)，提供市内、长途和国际通信业务，而众多单位又各自设置专用分组交换机(PBX)，提供内部相互间的电话通信。电话交换技术和设备从人工制演进至自动制，从机电式演进至程控式，通信效率提高。n近年来，各城市分别设置了无线蜂窝网，让用户利用便携手机互通移动电话，又利用高空运行的卫星，提供远地和国际电话通信。n在固定通信网方面，有很多用户需要使用传真和图像通信，甚至计算机数据通信，为此，电

38、话通信网向兼顾音频、视频和数据通信的方向发展，成为ISDN，但仍以电话通信为主，相应地，随着通信业务量的增长，国家的固定通信网正准备向宽带网发展，进一步利用同步数字系列(SDH)和异步转移模式(ATM)，以满足这些以电话为主的数字通信的需要，一个国家通信建设的普及和发达程度，常常用这个国家每百人平均装设的电话机数量为标志。当然，全世界的趋势是各国的电话机数不断增多，电话通信的业务量不断加大，以致通信网的容量和规模逐年扩大。通信系统原理第1章课件现代通信发展趋势（续）n最近几年的事实表明，虽然电话通信业务量仍保持每年继续增长，但Internet数据通信业务量的每年增长率远大于电话业务量的每年增长

39、率，尽管现在每年的世界数据通信业务总量还没有象电话通信业务总量那样大，但据可靠测算，数据通信业务总量会超过电话通信业务总量，国家的通信业务重点从传统的电话通信转移至新兴的数据通信。 n建设新型的、以数据为重心和以分组为基础的核心网，必将是大容量的宽带网，而且随着年代的推移，网络容量势必越来越大，不仅传输线路需要大容量， 而且网络本身的各结点(Node)及其各种设备也是大容量。对此，波分复用(WDM)和密集波分复用( DWDM)，技术可以应用于通信网内部，整个通信网的进化，由电通信网过渡至全光通信网( AON)，导致更高的通信网容量，适合未来通信业务发展的需要，国家的固定通信网有可能从电通信网进

40、化为全光通信网，这是以WDM为基础的、透明的、可提供更大容量的通信网。通信系统原理第1章课件现代通信发展趋势（续）n近20年，城市无线蜂窝网在世界各地风起云涌，发展非常迅速，给行驶的汽车和步行的个人提供通信，深受欢迎，个人用户随身携带一部无线手持机，可以随时呼叫与对方用户互通电话，Internet兴起受到广大计算机用户欢迎，同样它吸引了无线移动用户用膝上计算机上网查询和浏览数据信息。对此，蜂窝网无线电基台的设备经过改进，可以向移动用户提供不对称传输，从基站至用户终端的下行线路可以有较长时间传送网上的大量数据信息。另外， 在36000km高空地球静止轨道(GEO)上运行的卫星，以及在1000 k

41、m低轨道(IEO)和10000km中轨道(MEO)上运行的卫星群，都能成功地对任何地点的移动个人提供远地通信、甚至全球通信。 通信系统原理第1章课件现代通信发展趋势（续）n到目前为止移动通信的发展已经有3代，第一代(1G)主要以模拟通信为主要特征业务是语音业务; 第二代(2G)是数字通信主要的代表为GSM和基于窄带CDMA技术的;经过演进又有了所谓的2.5代(2.5G)的GPRS和CDMA20001x, 其业务主要是语音业务和低速的数据业务; 第三代移动通信(3G)主要以CDMA技术为核心, 标准由最初的WCDMA、TD-SCDMA以及CDMA2000增加了WiMAX 标准，它主要提供中高速的

42、数据业务; 第四代移动通信(4G)的标准征集已经结束，第四代移动通信系统网络被称为广带接入和分布网络, 该系统网络具有非对称的超过2Mbit/s的数据传输能力及不同速率间的自动切换能力，是多功能集成的宽带移动通信系统宽带接入IP系统, 包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和互操作的广播网络, 集成了不同模式的无线通信移动用户，可以自由地从一个标准漫游到另一个标准，在不同的固定无线平台和跨越不同频带的网络中，第四代移动通信系统可提供无线服务，可以在任何地方以宽带接入互联网，并能够提供信息通信以外的数据采集、定位定时、远程控制等业务功能。通信系统原理第1章课件现代通信发展趋势（续）n

43、与3G以及B3G移动通信系统相比，4G移动通信系统具有高数据率、高频谱利用率、低发射功率、灵活的业务支撑等能力，是未来无线移动通信发展的必然趋势。n从技术层面来看，3G移动通信系统主要是以CDMA为核心技术，4G移动通信系统技术则以OFDM、MIMO、智能天线（AAA）、软件无线电为核心技术最受瞩目。nOFDM是一种无线环境下的高速传输技术; MIMO技术利用发送端和接收端的多个天线来对抗无线信道衰落, 从而在不增加系统带宽和天线发射功率的情况下可以有效地提高无线系统的容量；AAA是一种基于自适应天线原理的移动通信技术,具有抑制信号干扰、自动跟踪以及数字波束调节等智能功能。SDR是利用数字信号

44、处理技术，在一个通用可编程控制的硬件平台上将无线电的标准化、模块化硬件功能单元利用软件加载方式来实现的一种具有开放式结构的技术。各功能模块如基带处理、高频、中频还有控制协议等全部由软件来完成，即通过下载不同的软件程序，在硬件平台上可以实现不同的功能。通信系统原理第1章课件现代通信发展趋势（续）n随着信息技术的快速发展和社会信息化需求的增加, 包括通信网和互联网、广电网的融合以及下一代网的产业融合已经成为产业发展的主流趋势, 三网融合促进新的业务形态不断涌现, 同时也正在重构传统的广电和电信产业链, 进而将给国民经济和社会发展带来深刻变化。n近两年，物联网受到广泛关注，物联网是通过RFID技术、

45、无线传感器技术以及定位技术等自动识别、采集和感知获取物品的标识信息、物品自身的属性信息和周边环境信息，借助各种信息传输技术将物品相关信息聚合到统一的信息网络中，并利用云计算、模糊识别、数据挖掘以及语义分析等各种智能计算技术对物品相关信息进行分析融合处理，最终实现对物理世界的高度认知和智能化的决策控制。物联网的应用会促进三网融合的步伐。通信系统原理第1章课件现代通信发展趋势（续）n随着全球社会经济的发展，用电需求增加，电网规模不断扩大，影响电力系统安全运行的不确定因素和潜在风险也随之增加，而用户对电力供应的安全可靠性和质量要求越来越高，电力发展所面临的资源和环境压力越来越大，市场竞争迫使电力经营

46、者不断提高企业运营效率。n21世纪初智能电网在欧美的发展，为全世界电力工业在安全可靠、优质高效、绿色环保等方面开辟了新的发展空间。智能电网通过高速、先进的分布式控制和电子商务应用来实现实时数据的显示和提交。n智能电网建设为通信技术迅速发展提供了更好的舞台，电力通信是电网的核心业务，国家电网取得了电力光纤到户关键技术的重大突破，电力光纤到户既能满足智能电网自身发展的需要，又能全面支撑三网融合，电力光纤内含多芯光纤，除电网企业自身使用外，还可用于构建完全开放的公共网络平台，为电信、互联网、广播电视传媒和其他企业提供接入服务，将统筹使用，既符合国家推进网络基础设施共建共享的思路，还可大幅度降低三网融合的投入。通信系统原理第1章课件现代通信发展趋势（续）n数字化、宽带综合化、个人化、智能化，最终实现全球个人通信。n光纤通信、移动通信是目前发展的主流。 通信系统原理第1章课件