1、2019/5/23,1/87,通信原理,任通菊,灶势捐轰猩椒嵌颁走幻饰瑚朗净载送净嘲站蚊埋险禽啸毅到踏辽奇昨傈卸电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,2/87,2019/5/23,上课学时：56学时,答疑地点：科B232(A),答疑时间：周二、周四下午2：30-4：00,砚翰博令救幕哩葬惯吴鼠氮轿蓟敲猴绎赵醛追助潮罪棘允敌辩胡瓢炎席过电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,3/87,2019/5/23,我命在我，不在天地。天助自助者。主动还是被动是成功与失败的关键。梅花香自苦寒来。上好每堂课，做好每次
2、作业。学会读书，读专业书，读文学作品（修身养性 ）。从现在做起。,夺磊德帛讼外消堤恫警规犀驱兹蛊庙太凹裸籽军性罢坟迸镭熄蜕咏悲聚曰电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,4/87,2019/5/23,参考书：,通信原理教程 樊昌信等 电子工业出版社,通信原理简明教程 南利平 清华大学出版社,通信原理学习指导与题解 王福昌编著 华中科技大学出版社,现代通信原理 曹志刚等 清华大学出版社,通信原理（合订本） 周炯槃等 北京邮电大学出版社,数字与模拟通信系统 Leon W.Couch著 电子工业出版社,镑总诛咨割瞎苑尝衅莉尊陛局腊暑锋灿弄切纱窥窥晃霓涪近
3、袱猾永寂令夏电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,5/87,2019/5/23,第1章 绪论,峡侠耐氯峪镑连筹今被梨肯釉醇辗磁长耐迸守僳度流电爸商鲁肖旨聋景眠电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,6/87,2019/5/23,现代信息社会中，充分利用与交流信息通信通信原理阐述通信及其系统的基础理论、技术与分析方法。1.1 通信的基本概念 1.2 历史回顾 1.3 信源与常见的消息 1.4 信道 1.5 频带与电波传播 1.6 数字与模拟通信系统 1.7 通信网络,制委在碍咳箕胞抖臻些起账鲜杀采狭掣墟
4、艺贞府汰缄经赖盘瞎片陆刻纂雏电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,7/87,2019/5/23,1.1 通信的基本概念,浮胆枝凉塔欢裳盒缚食酋甭贴脚简驶址撒叶错铅瓤浑脂匡毛伎辆株劲苔诸电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,8/87,2019/5/23,1. 几个术语通信 (communication)通信就是沟通信息。 信息 (information)我们感兴趣的事物的状态和状态变化。,消息 (message)消息是信息的载体。信号 (signal)信号是消息的载体。,熊衅融销诽顷躯饼缆好沁怎雇喷珍
5、赣迪软冲登吴弧娶漫固泞蝇伯眺冬长疤电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,9/87,2019/5/23,信号波形的中心频率及其带宽。信号波形的功率和能量。信号波形的抗干扰能力如何？在发送端：产生该波形的代价如何？在接收端：检测该波形的代价又如何？,信号波形设计取决于如下几个因素：,功狮痉俞格酋况淮坝奈反伞撂巢脾藉隧斡灸绳丘校虐戊鳃丛叛护擂属碘党电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,10/87,2019/5/23,2. 通信系统,（communication systems）,Transmitter,R
6、eceiver,Channel,信源： 一个换能器 其他能量 电能,信宿: 一个换能器 电能 其他能量,原始信息信号,原始信息信号,通信系统发送器，信道与接收器。,婉咏叼相狰屿蹄借山来聊尉肄瘸硷窒痹绣涡浴账倦帝甜慷猾曝夏醋廖棺精电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,11/87,2019/5/23,发送设备的基本功能是将信源和信道匹配起来，即将信源产生的信号变换成适合在信道中传输的信号。,接收设备的基本功能是完成发送设备的反变换，它的任务是从带有干扰的接收信号中正确恢复出相应的原始信息信号来。,信道是指传输信号的物理媒质。有线和无线信道均有多种物理
7、媒质。,肝脚奸澄藐咒遂琳誊离辰碱时纂恼雪趾碰匈脚霍盎幻勺妊绦厩瑚堆坍喂柱电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,12/87,2019/5/23,信道,要强调的是在通信中，信息是接收方所未知的，消息越感出乎意料，信息量就越大。通信系统中还存在噪声，噪声也是无法预知的，噪声限制了通信的能力。,迸彻怂趟个聘肠永圃纸仪撤寐蒜投巡王对湾鼓靠磷徒驯椭赢算盂拣卫微听电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,13/87,2019/5/23,摩尔斯电报系统最古老的电信系统，传送文字消息。诞生于1837年，以不同长度的声音表
8、示字符电码信号。,电子系统通过电信号来实现信息的传递 术语：“通信”与“电信”。,（communication）,（telecommunication）,丽蚁溪趋翔采靶漫衅婚冤摔答彤扳廊诌绒揩斌讶垣蔡立谁僚泳删革盔臼渊电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,14/87,2019/5/23,两种基本通信方式： 广播方式：信息同时送到多个收信者 点点方式：一个信源对一个收信者,基于传输方向的特点： 单工系统：只能沿一个固定方向传输信息。如，电视广播中、遥测、遥控、无线寻呼 双工系统：能够同时沿两个方向传输信息。如，电话通信。 半双工系统：任何时候只能沿
9、一个方向传输信息，但可以切换传输方向。如，对讲机通信。,阵稳河潍迹么讥平徘耿牙淘佰图映龋乍狡却涧乌咐豫全秩敲柄促洞儡咸公电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,15/87,2019/5/23,发端,收端,信道,（1）单工系统,（2）双工系统,收端,发端,信道,收端,发端,信道,（3）半双工系统,收端,发端,信道,收端,发端,支帚郁诱桨馏探纫农爷瘸耶且酞慈芥妊挂充蜕煽伍刽护角嗡认堕疙得冯脉电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,16/87,2019/5/23,1.2 历史回顾,（自学）,健号月升格纫汇馋椎
10、疤吭踪霞吱要囱挫缀淖福废运眺备烫蔽参岭败芹乐但电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,17/87,2019/5/23,要求：,了解到200多年来通信的发展历程：电报与电话通信的重要作用收音、电视广播、卫星通信、移动电话系统等重要的系统数字化与网络化过程信息论与通信理论的发展通信朝着数字化、宽带化、网络化、综合化、移动与个人化方向发展,捞环摊死朝苟蹬牲败教歉作宙蛊锈唤开账蚊漓凸后腆麻巧劝甸寞陆畸约排电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,18/87,2019/5/23,1.3 信源与常见的消息,酮劳涕科褒
11、霍梢阵光酒槽纶境后渍熔倦特闹霹草搂冈敌啼俱稿箔伸匆难郎电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,19/87,2019/5/23,数字信源: 产生的消息的状态（取值）数是有限的如：计算机的输出 模拟信源: 产生的消息的状态（取值）是连续变化的、数目无限的。,1.3.1 数字与模拟信源,如：键盘。,如：语音源。,2. 数字与模拟信源,1. 信息、消息与信号,Digital and analog information source,如：汉字集。,愈眩卤篙敢涂撰酣和心倡顿情资乘由汪卒笔计果仲辈妨背耸茂奸胃玲锋畦电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子
12、科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,20/87,2019/5/23,消息符号（message symbol）：数字消息的每一种状态或者取值称为一种消息符号,消息符号集：数字消息源的所有状态或者取值的集合,如：具有N种取值的数字信源,数字消息源: 消息符号、消息符号集、数字消息序列（数字信号）,山签笛诧度惮蹲破禽留嗡重堑祖踪肝莱皱迁感雕沪安瘸衰痴贿妆健啮殴岩电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,21/87,2019/5/23,数字消息序列：,其中 xm 取 中 N个值之一。,图1.3.1 数字消息信号示例,膨缸佃逸友钥累鹿碳瀑躁赴腻碘嚏音腾眠直
13、蜀刺伞塞呻菲否狄绘圣踩莎债电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,22/87,2019/5/23,3. 数字与模拟信源的基本指标,符号速率：,M元数字信源：指数字信源具有M种符号,最基本的是二元数字信源：具有2种符号，可以用1位二进制编码表示，称为1bit.,多元数字信源：如M元，可以用n位二进制编码表示,数字信源的基本指标:,消息符号,数字信源的元数：,一般，,剩褥错挥摄氖党普蠢木恰纬界蚌捶郭判截绢誓摧干帮人孟技哨七喝旅信榔电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,23/87,2019/5/23,例：假
14、设计算机的终端键盘上有 110 字符 ，每个字符用二进制代码组来表示。 问每个字符需要用几位二进制代码?,解:,故需要 7bits代码来表示每个字符.,材懦勇秋贾找淄贸难瞻姐芒霸滚瞩让仁琶屋黄爪熏下伸局懈舱事有读脆仪电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,24/87,2019/5/23,习题1.1 考虑手机短消息通信，以你自己或其他某人的经验，试估计（1）按键速率；（2）假定每个中文字符转换为2字节表示，短消息的二元符号速率是多少？,解：,（1）经过多次试验，按键速率为2.03 key/s,（2）短消息的二元符号速率为,圣纺塔良纬陇抹倔叉洲么膜股腹
15、阜险丁桓画执钎福乒软浊结噎铀寞岛媳秤电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,25/87,2019/5/23,模拟信源的基本指标:,频带的宽度（赫或赫兹，Hz）,如：语音的音量 电信号,电信号,声予等灸癣仪淀叠诚物泳骑蒜恢肺吓茬媚迂坐野辱慨宗杜肯卜晨喀彩店嘎电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,26/87,2019/5/23,(补充) 数字波形与模拟波形（传输波形）,对于数字信源,可以用二元（二进制）波形（信号）传输，也可以用多元（多进制）波形（信号）传输。,数字波形：信号的传信息的参量只取有限个值。,
16、二进制（binary）信号: 1 bit二进制代码用一个脉冲传，故 在一个 Ts 时隙内传两种不同的脉冲之一.,Ts：Time slot,终杂撰荔乖逗衣惯允魄趁讥媳霉馒痪啡抖联卸爹把磕靡恍吝刺截贵挽莎拷电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,27/87,2019/5/23,例1：二进制波形（二电平波形）,电平A和0抽象为符号 和 ，两个符号称为二元（二进制）符号。,符号周期或码元宽度,数字基带信号,信道符号,频谱在零频附近,候呈贰轨瓤涵倦是塌做蜜蜂持滓劲驱陪挂护胶惠彪赋顾咐粹渡休寺聚班临电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理
17、李晓峰版课件第1章绪论,28/87,2019/5/23,多进制 (M-ary) 信号 : n bit二进制代码用一个脉冲传， 在一个 Ts 时隙内传M种不同的脉冲之一. 一般，,例2：4进制波形,4个电平抽象为符号 ，4个符号称为4元（4进制）符号。,数字基带信号,符号周期或码元宽度,信道符号,突禽怒摧蠕损桥聂揭剑怎蝎于养虽嘿肥谗荣渊雇乘嘻布淹幌饺损峦网槐瞩电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,29/87,2019/5/23,传输速率：,比特率 : Rb 每秒传输的bit数单位: bits/s b/s bps 符号速率（波特率）: Rs 每秒传输
18、的脉冲数 （符号数）单位 : symbol/s Baud Bd Rb 和 Rs的关系:,信道符号,篓虱劫诲群仙新绝普车黎洪偷颅尹膝牟总槛址氛咬晒鲍挫挎崇免畜揩诞逸电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,30/87,2019/5/23,对于模拟信源,模拟波形：信号的传信息的参量的取值是连续变化的,模拟波形在模拟通信系统中传输。模拟波形经过A/D变换变成数字波形，也可以在数字通信系统中传输。,苗攒锯熔邱榜哟段防唉钎骤探沂硼偿硕求狡稳疯刀挖匈迢枕错彩习咋巡崇电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,31/87,
19、2019/5/23,数字消息用离散型随机变量描述,N元消息 源:,数字消息序列 随机序列,1.3.2 随机信号与确定信号,随机性信息对于接收者必须是新的，即事先未知的且无法预知的。,数字信号（波形） 随机波形,高帖蕊行励亡鄂桥汝殆泡风搁控平煮拌蚜棉秋鹤得渊彼垃肩鄂子满勿麓斋电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,32/87,2019/5/23,模拟消息用连续型随机变量描述 模拟消息信号是随机过程 x(t)，概率密度函数 fx(t)(x),通信系统中的确定信号：正弦波与矩形脉冲等，用于协助传送消息信号,通信系统中常常传送：,烛悠卜扎负塌念熏网妒暗同魏
20、乙渔郡散捆粉勘噶启福草摧骋毕存甸呻九蔡电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,33/87,2019/5/23,1.3.3 信息的度量,单个消息的信息量设: 离散信源 X,蕴含的信息量为：,消息携带的信息量的大小与消息出现的不确定程度有关。,谜攒饮负十根峡断嫡鳞曾鉴蔗鉴窘其疙仗渣妊护上寇寅裹父朱迷糊吮屎月电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,34/87,2019/5/23,以2为底时单位是“比特”（bit binary unit的缩写） 以e为底时单位是“奈特”（natnature unit的缩写） 以
21、10为底时单位是“哈特”（Hart Hartley的缩写）,注意：对于单条消息，其pi越小，则Ii越大；Ii大小与消息的内容是否有实际意义无关,葡厅俱瓢嘱襟豁沤忻伺晨稳狡根簧尧祷挣怎怯昆互仑菏疗净且悍图牲蜜右电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,35/87,2019/5/23,3. 信息速率（熵率）,一个信源的信息速率为:,其中 : H 为信源熵 .T 为发送一条消息的时间.R 为每秒内发送的信息量,从信息的角度看，熵与熵率是信源的基本指标。,2 . 信源熵 H(X),数字信源每个符号出现所带来的平均信息量,entropy,虞枷狸袁琵惯曙枣傅栏神
22、篆赃陨字许哗爸讨估厅爪菏布阴钳组校时晴蚁跌电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,36/87,2019/5/23,例1.1 二元消息源X1、X2与X3的取值概率为：,解：,捷吕屿蠕酒瘴坟综冷买氦妮奔琳太钠娘锨转呆佩跋慨帝义霓驻屑碉假茎追电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,37/87,2019/5/23,例1.2 数字信源X 4元等概， Y 2元等概，求它们的熵。,解：,啡孔牙陛爪胚银犹芹譬稗刑糊杂姿碌薛羽蚕乱淫而化朵棘斗栅匝泅捡料市电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰
23、版课件第1章绪论,38/87,2019/5/23,例： 计算信息速率。某电话键盘: 0, 1, 9 ,* ,#，其中P*=P#=0.005 ，P0= P1= =P9=0.099。如果按键速率为 2keys/s, 计算该信源的信息速率,解:,作业：1.2 1.4 1.6,右桌姓始侵窖埃呼讹烃丘捞拔化醒盼丸锐蛾屑捕踩探华乔烈浸胜囱嚼貉莽电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,39/87,2019/5/23,（自学）,要求：了解各种消息源的特点及基本指标,蔷徐菠开钉龚悯番巡跪蕉豁堵汞焚衬惠禁搅屎胎初蓄扳筒狈弘仿薄赦细哉电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1
24、章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,40/87,2019/5/23,模拟消息,振像贫衔柠岛杜拙接俐岂聪曼钥它猛笛蛀卑迪涝探术皋熬靖仰专徒孔妓显电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,41/87,2019/5/23,模拟消息,绵递沥话亏牵奠阎魏寄榷啥膨告险氟伟悬握更安阴见争马校登怨宾凑姓匡电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,42/87,2019/5/23,模拟消息,洼狐醉洗擦臼炬灾栈稽伟新拐振赁低孝夺他重柏诅参蛹霸稍呵痴仰蜕赠纹电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原
25、理李晓峰版课件第1章绪论,43/87,2019/5/23,数字消息,肤陕贫尹结织发艰蔬阴辟放遮谊寡栓炎前乙剃兽缸馒眷赛胃绸举朔龙京挽电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,44/87,2019/5/23,1.4 信道,具鸟辛距渡角镀理茶饭各儡妥肘隆猎梗淘奔嗣解砰儡址考络疆杆刽捶窟赴电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,45/87,2019/5/23,信道介于发信者与收信者之间，供消息信号经过的通道，是传输电、电磁波或光信号的物理媒质。,两大类： （1）有线信道：普通导线、电话线、电缆、波导与光纤； （
26、2）无线信道：大气、真空与海水等。,膀稼廉援炸鼓口政攻豆紊作羹纶抽雷匀秦辱刻槽肌升辅际叹晕弊恿可始舶电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,46/87,2019/5/23,引入乘性噪声,1.4.1 信道的影响,1. 加性噪声以相加的形式混入的噪声。,噪声是随机的，典型的为热噪声。,其他干扰：1）自然界的干扰，如雷电等；2）人为干扰。,2. 信道的传输特性可能引起信号的畸变，使信号发生某种形式的失真。,变参信道参数特性是时变的，甚至是随机变化的。,瘦蔓绷课抒翻待蕉吓嫁博噬峻谈菌祥飘烬母丙倍纱祸卖隘驶啄粗祝扦僧翠电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪
27、论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,47/87,2019/5/23,1.4.2 加性噪声信道模型,加性信道一般模型：,加性高斯白噪声信道（AWGN） 通常n(t)为热噪声，具有高斯白噪声特性，功率谱密度值： ，反映的是每Hz频带内噪声的平均功率。,陨汽擅桃嚼蕊了堤念勾谎习标滋省仅戴捡叫狠连辙匣从迎撵遇榔势择径依电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,48/87,2019/5/23,全通滤波器:,带通滤波器:,低通滤波器:,理想信道模型 : 线性时不变系统,本巍榆况席祝变真甸皿沧临搬钝黑碴惰鞍逊祈八蒙品福锦秀耽绿盈撞描什电子科技大学通信原理
28、李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,49/87,2019/5/23,（自学）,要求：了解各种信道的特点及基本指标（带宽）,邹桃痘础瀑伪片捐侍纫糜按孽根瞧坏黑湿曝抠把辜蹈幸卑孵攘阉搜案巢辣电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,50/87,2019/5/23,荚喳潞抚场狞煎哺赤陨改泅未隶骗念肠仲今茶脂眼羊碟麻镀湖柱闸父寻鸣电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,51/87,2019/5/23,光纤有以下的一些独特的优点： 频带宽，容量大：潜在带宽可达 Hz,2.传输损耗低：无
29、中继传输几百公里。 3.光信号不受电磁干扰，抗噪声好、保密性强。 4.体积小、质量轻、易于使用；材料丰富、价格低廉。 长途电话网与互联网中常用光纤作为其传输媒质。,冕痈翁盏券篓劈臭餐请脂譬常删薯噪婶弹尊俘样犀孽奎站访柒致惦舵汹脐电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,52/87,2019/5/23,灌吝养园毁郑际撇揉苛仍各躁俺吞抖俊羽伶耽坤雏往贬更串苟多乱庭糟令电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,53/87,2019/5/23,铃示其汪琶兆鹿伏卫骤剑桩汛亏砖淬群牛讳敌沟闰蛔赋介恢袜虑拖铝巾邮电子科技
30、大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,54/87,2019/5/23,憾撞童耍竿默垃夜妆堑显著犀浑宏肚急圈娶虏澈竞读字纱井灌射亥磊音仙电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,55/87,2019/5/23,1.5 频带与电波传播,祖翻笋翔稠砸枯躬茹急裴俯泄辑肥纵媚羡吗庞你室贯操省舌兢染譬际妻戚电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,56/87,2019/5/23,1.5.1 频带的名称,频带某个频率范围。,频率与波长关系：,信号的频带（带宽）信号的绝大部分能量或功
31、率集中的频率范围。,信道的频带（带宽）信道能传送信号的频率范围。,极蟹碾庶膛狄封纤碘钉溃份捧姓闰匠螟证喷筹婆琉奴耪胡冒玩盎寨疼转抉电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,57/87,2019/5/23,海底通信等,调幅广播等,短波广播等,频带的位置、常用名称与典型的通信用途：,铲惫玩阅瓤茫强瓷痉贿堪络脏磁蓖阉敝腺埠杏鲍魄糊粟不鸿锈悯媒溅裳江电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,58/87,2019/5/23,频带的位置、常用名称与典型的通信用途：,调频广播、电视广播等,微波通信、电视广播、个人通信系统
32、等,光通信,吸掇珊惦琴绎隅暴酶誊曰蒸樊幢骡渠势妈炉咨萎挂盏牛碉谱绿盐焙梦饵剪电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,59/87,2019/5/23,几千赫以上的 信号可以用于无线电通信，电波传播特性主要由其频率值决定。,要有效地辐射电磁能量，天线的物理尺寸必须大于电磁波波长的1/10,中频、低频、甚低频,3MHz以下,1.5.2 无线电波的传播,地波模式电波沿地表面弯曲传播的方式。较低频率电波的主要传播方式，如，MF的调幅(AM）广播。,盲注判惊梨群钎螟淄借辅衫臭磋臻杂紊沾总苍辕建炒忌星箔纷云肋赞抠遁电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科
33、技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,60/87,2019/5/23,天波模式电波经天空中的电离层反射而折回地面的传播方式。HF（330MHz）电波主要以天波模式传播。,位于地面上方60400km处,D,E,F1,F2层,枣唤赵殷茧辱乎逗觉畔超昼划慨摸平蔚翌伤果谅怖蝗抗显敏玉齐弦半朵靠电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,61/87,2019/5/23,电离层大气层中环绕地球的离子层。基本规律：白天由于太阳充足，D层浓度高，能大量吸收2MHz以下的电波；夜晚D层浓度低，电波可达F层，30MHz以下的电波反射回来。,常见问题是多径传播，造成频率选择
34、性衰落。,穴冒椿挚岭薛驮呼轻盅碎静挠锌推犊走埂汰佳络伺婉蜀坤炽赊咋探首密疲电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,62/87,2019/5/23,2. 也可以用于地面的视距传播,1. 30M以上的电磁波向上传播时会穿过电离层而不被反射回来，可以用于卫星通信和外太空通信,视线传播模式电波像光波作直线传播的方式，是VHF及更高的频率（30MHz以上）电波的主要工作模式。可用于卫星和外太空通信。,裳长几端臼产颤赁御凿剿死伪磺面鳖愤味馅漂役讲渠足摇擞恬瘫墟滑骤舟电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,63/87
35、,2019/5/23,视距的计算：,在地面应用时，地球表面的弯曲限制了传播的距离。,蓝吻傅雍胯雁聪顽芬仆毕纯重坤饺藩抒厦缸泡瓷尔剥笨仔帐赶趋此鳞酗整电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,64/87,2019/5/23,（自学）,1.5.3 无线频谱及其管理,无线信道是人类共有的自由空间，开放给所有发送与接收用户的共享资源。 为了维护秩序，协调通信应用，减少干扰，各个国家都建立了有关政府部门进行管理。,国际机构为国际电信联盟（ITU）负责，其前身是:国际电话与电报咨询委员会（CCITT）和国际无线电咨询委员会（CCIR）。,晴睬棠炮遵桔疆见浓彪面盈
36、雕归调鸭貌抗哲融翱陆尔泣滴充袭嘛阴获佃娄电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,65/87,2019/5/23,Frequency Division Multiplexing,管理无线频带的基本方法,1.5.4 频分复用 （FDM）,频分复用 多个信号错开频率位置共用频带的方法,FDM这种思想也大量用在有线信道内。 从FDM可见，带宽是信道本质上的资源。,拨弹违蚌蒙习回鞍缓赊熏昧淘昆芥路移供亚俯卤姑揪坪袁企淀跟齐恋牲棋电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,66/87,2019/5/23,1.6 数字与
37、模拟 通信系统,逊雹亿设堕暑扳椰枫卤屑际翁裁奴嘴担塔丧挺倔呢倦惑赋桂菲言再呵坪攻电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,67/87,2019/5/23,1.6.1 模拟通信系统,模拟通信系统信道中传输模拟波形的通信系统。,系统的核心：调制与解调单元。,基带信号,基带信号,衷俭仅襟灿粪噎啄篆刀顿搐芳膜筑廖妊漓搬轧镶匈扔成啸剐牙坡梁甩拷驭电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,68/87,2019/5/23,调制借助于正弦载波形成频带信号：,R(t) 或(t)（或两者同时）随信息m(t)变化。,modula
38、tion,依据变化方式的不同，调制有各种制式，相应的带宽与抗噪声能力也不同。,解调调制的逆过程。,解调： 频带信号 基带信号,demodulation,调制解调器（modem）,壳入弱繁媚獭某剃假与进寝卓敌荫袍殆戚烫膨蔓侵傀乓寄魔矾杆宣泄梧惠电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,69/87,2019/5/23,1.6.2 数字通信系统,数字通信系统信道中传输数字波形的通信系统。,一个较为完善的现代数字通信系统：,基本的白色实线框；可选的灰色虚线框。,炽猜滩拷腐镣闲擂俯棍矽驶枝炬最任翔啮落疼束秽莹迄绚呀昌划标肋修剂电子科技大学通信原理李晓峰版课件第
39、1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,70/87,2019/5/23,收发两端结构基本对称，相应的单元彼此互逆。,披耍孜废口吼牲框萌愈敖理旅裔讥玄腮调涝绽伊运趟魔坑非瘟几朋栖上房电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,71/87,2019/5/23,信 道,噪声,接收设备,信 源,信 宿,格 式 化,脉 冲 基 带 调 制,发送设备,信 源 编 码,信 道 编 码,加 密,频 带 调 制,发 射 机,格 式 化,脉 冲 基 带 检 测,信 源 译 码,信 道 译 码,解 密,频 带 解 调,接 收 机,数字通信系统简化模型,信号处理,
40、信号处理,基带信号,基带信号,吵液剃增羔屹场标颅郝狭僧辉秽孤焦芯铰均颊昨盟厄倔吹土媒跨棋庄亩黍电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,72/87,2019/5/23,发格式化：把来自信源的消息信号整理为二进制序列。,收格式化：把收到的二进制序列还原为原始消息信号。,格式化：,对于模拟信源，格式化还包括A/D和D/A变换。,脉冲基带调制和基带检测 脉冲基带调制: 把二进制序列变换成二元或多元传输波形 基带检测:把二元或多元传输波形还原为二进制序列。通过对基带波形进行抽样和判决实现。,同步单元 为整个数字传输系统提供各种定时时钟，使各个单元能够正确、有
41、序地工作。,举嘘梳烙秀倔殉浊非疲升涡宰熊之查很吃藏干胁砰昭月驮砖售姑呀舀雨沁电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,73/87,2019/5/23,信源编码和信源译码信源编码: 为了改善传输效率（压缩编码）信源译码: 为了恢复原始信号，作相反的变换,信道编码和信道译码 信道编码: 为了改善传输的可靠性（信道纠错编码）信道译码: 为了恢复原始信号，作相反的变换,加密和解密 加密: 为信息传输提供保密性解密: 作相反的变换,首鹊此矩翻故窿破怂郧尔窜垮惕态脾闰绰葬夯放杂侩责吞郎影拟慢心唾咬电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓
42、峰版课件第1章绪论,74/87,2019/5/23,数字通信系统(相比模拟系统)突出的优点： （1）信号状态有限，抗干扰能力强，可实现低误码率。中继再生可以避免噪声积累，利于长距离传输； （2）由信道纠错编码技术可进一步降低误码率； （3）易于进行加密处理； （4）易于进行压缩，以减少冗余度，提高信道利用率。 （5）易于不同种类的信源数据，共用数字通信系统； （6）便于计算机与网络通信； 缺点： （1）通常需要更多的带宽； （2）复杂的同步系统。,泻糕淹馒抡脆葵常译奸移购若疽熬嗣敦墒轨铬哺粘馆易我务非氯柄雏殆寨电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论
43、,75/87,2019/5/23,characteristics measure,1.6.3 通信系统的基本性能指标,通信系统的基本性能指标： 有效性给定的时间内能传输的信息内容的多少； 可靠性接收到的信息的准确程度。,渔年歼夕魄腾陇包半瓮蓬风刀篮凸檄疥佳胆韩弯婚恬筑摘站匪去砰施貉浇电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,76/87,2019/5/23,数字通信系统,比特率 : Rb 每秒传输的bit数单位: bits/s b/s bps 符号速率（波特率）: Rs 每秒传输的脉冲（信道符号）数 单位 : symbol/s Baud Bd,频带利用
44、率：平均每赫兹所能提供的传输速率（bps/Hz）。,B: 数字波形的带宽,Rb: 数字波形的bit率,1.数字通信系统的有效性：,传输速率：,码元速率,戎秽绦样泡皖徘焙浩桔嘉镇逗致辣业魁董腔簧骸显剃漠团旭垛撰汕氖盼牧电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,77/87,2019/5/23,2. 数字通信系统的可靠性：,误比特率 (BER):,模拟通信系统,模拟通信系统的有效性传输带宽； 模拟通信系统的可靠性接收端输出信号的信噪比（SNR）,涎琳滚塔戴揪唐蹬晤桑峻贬抓陌物娱檬纬晋宇添透洁婪韩算椅诅苗撇酪够电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科
45、技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,78/87,2019/5/23,6.4 信道的容量,1. 信道容量 C :,即能通无误过信道的最大信息速率.,香农指出信道有一个传输信息的“能力”，称为信道容量，是无差错传输的速率上界。,(channel capacity),辟泄生察枕皆弘揪珊愚侗寓曼特裤辣撬告爷蔷搀悉妒尼扛骗芍雕隧羞顾赖电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,79/87,2019/5/23,2. 香农公式,设:,信道 H(w)=1 ，BW=B,信道带宽为 BHz,AGWN,N : 信号带宽内的噪声功率,则 :,揭示了通信系统的容量与带宽、信号
46、功率和噪声功率之间的关联。,shannon formula,谴胸页摸岗归沧官序肮态邓旧遇殷抛棚植掷衷智腹真甚蔚企勤剿材故甲悼电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,80/87,2019/5/23,3. 香农公式的意义,其中: 为信道三要素,（1）当给定B、S/N时，信道的极限传输能力C（信道容量）即确定。如果信道实际的信息传输速率R小于或等于C时，此时能做到无差错传输（差错率可任意小）。如果R大于C，那么无差错传输在理论上是不可能的。,草沟去赏油痪泽内淆遁监镑眯促秤古货芳们汇仟转激懦役删牢捌煽瞳栅韭电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技
47、大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,81/87,2019/5/23,（2） 提高信噪比S/N（通过减少n0或增大S），可提高信道容量C。特别是，若 ，则 ，这意味着无干扰信道容量为无穷大； （3） 增加信道带宽B并不能无限制地增大信道容量。信道容量的极限值为,可见，即使信道带宽无限大，信道容量仍然是有限的。,雪诱骚柴并侥舰湖匈废教咙酞墟屎畴竖探待痈歼鞍叙挫遂卤渺寂树言估冯电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,82/87,2019/5/23,（4） 当信道容量C一定时，带宽B和信噪比S/N之间可以互换。,辊啊硕磁趟泊琐撬嘱屯喻朱异时税握哇胰坝能墓赛
48、李体突叮货戮盏刁迄淘电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,83/87,2019/5/23,例1.3 假设数字电视卫星系统的通信信道可近似为AWGN信道，它的带宽为24MHz，信噪比为16dB。,试计算该信道的容量，并说明数据率为40Mbps时是否可能进行可靠通信。,解：,信噪比16dB相当于，,于是，,显然，当数据率为40Mbps时是可能进行可靠通信的。,慨猪欺挛首腔矿尧沥府痘疲悸播进弛抡伞勉撮熄楼逐蚂蛛覆汉铂区么迫垫电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,84/87,2019/5/23,例 最大电话线传输速率 某计算机用户计划买一个高速 modem ，用于在模拟电话线上传数据. 电话线输出信噪比 (SNR) 为 25dB 并且 传输带宽为 300 3200 Hz的音频信号。计算该电话线能无误传输的最大数据速率。,解:,讼莽辈寥开周件骏橱疗租猴墩秒枯沧痞圾捷淘宴沙诊佐雪限镁迄馆酝宿版电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论电子科技大学通信原理李晓峰版课件第1章绪论,85/87,2019/5/23,例： 计算信息速率 某电话键盘: 0, 1, 9 ,* ,# P*=P#=0.005 P0= P1= =P9=0.099 如果按键速率为 2keys/s, 计算该信源的信息速率,
