1、1,数字通信原理,2,课程定位,是电信类专业的一门重要专业基础课程， 也是该专业的一门核心主干课。是“信息与通信工程”学科研究生入学考试课。,3,课程目标,掌握通信系统的基本概念、基本理论、基本技术和系统性能分析方法；为本领域的进一步学习和研究奠定基础。,4,教 材 通信原理教程 （第二版） 作者：樊昌信 出版社：电子工业出版,5,理论教学内容(54学时) 第一章 概论 第五章 基带数字信号的表示和传输 第六章 基本的数字调制系统 第三章 模拟调制系统 第四章 模拟信号的数字化 第七章 同步 第九章 多路复用和多址技术 第十章 信道编码和差错控制,6,实验教学内容(18学时) 基带数字信号 数
2、字调制 模拟信号的数字化 模拟调制 同步 信道编码和差错控制,7,成绩评定 平 时 30% 期末考试 70%,8,作业 双周周一上交,1.1 通信的发展1.2 消息、信息和信号1.3 数字通信1.4 信道1.5 信道中的噪声,第一章,9,1.1 通信的发展,烽火台,光信号的应用- 最简单的二进制数字（光）通信,11,“上帝创造了何等的奇迹!”,塞缪尔莫尔斯 （Samuel Finley Breese Morse，1791-1872）,1838年 莫尔斯-有线电报,12,贝尔（1847-1922）美国电话发明者,13,1864年 麦克斯韦尔 电磁辐射方程,麦克斯韦在物理学中的最大贡献是建立了统一
3、的经典电磁场理论和光的电磁理论，预言了电磁波的存在。,麦克斯韦(James Clerk Maxwel 18311879)英国物理学家,14,赫兹 验证了电磁波的存在,赫兹 （1857-1894）德国物理学家,1888年，赫兹用实验证实了电磁波的存在。为了纪念他在电磁波发现中的卓越贡献，后人将频率的单位命名为赫兹。,15,15,利用电磁波技术的发展,无线电报 （1894年） 无线电广播 （1906年） 无线电导航 （1911年） 无线电话 （1916年） 短波通讯 （1921年） 无线电传真 （1923年） 电视 （1929年） 微波通讯 （1933年） 雷达 （1935年）,1.1 通信的发展
4、,17,1.2 消息、信息和信号,1.消息表现形式：语音、文字、数据、图形、图像.,天气预报 “明天是晴天”,字幕“明天是晴天” 文字,播音员说“明天是晴天” 语音, 图形,2.信号-运载消息的工具。例如：电信号、光信号.,18,-是指消息中所包含的对接收消息者有意义的内容（或有效内容）。,3. 信息,用不同形式表现的同一消息载有相同的信息； 消息中所包含的信息量与消息发生的不确定程度有关，而与消息的重要程度无关。,19,如何度量信息？,信息量的定义,设 P(x)为消息发生的概率，I是从该消息获悉的信息量，则, a= 2时， 信息量的单位为比特(bit)； a= e时， 信息量的单位为奈特(n
5、at)； a=10时， 信息量的单位为哈特莱。目前广泛使用的单位为比特。,20, P(x)越小，I越大；反之，I越小。P(x)1时， I0； P(x)0时， I,例 设某消息X出现的概率为P(X)=0.25,试求X的信息量。解 X的信息量为: I = 2 ( bit),21,如果消息由若干个互相独立的事件构成，则该 消息所含的信息量等于各独立事件所含信息量之和，即：IP(x1)P(x2)= IP(x1)+IP(x2)+,例 某离散信源的符号集由A、B、C、D和E组成，设每一符号独立出现，其出现概率分别为1/16、l/4、l/16、1/2和1/8，试求该信息源各符号所包含的信息量及信源所包含的总
6、信息量。解 I1 =4 ( bit ), I2 = 2 ( bit ),I3 =4 ( bit ),I4 =1 ( bit ), I5 = 3 ( bit ) ， I =14 ( bit ),22, 若离散信源M个符号等概率出现，即 P(1)= P(2)= P(M)= 1/M则 I 1 = I2 = = IM = log2 M 当M = 2时，I1=I2= log2 2 =1(bit)。 当M = 4时，I1=I2=I3=I4= log2 4 =2(bit)。 当M = 8时，I1=I2=I3=I4=log2 8=3(bit)。,等概率出现的离散消息的信息量,23,例 某离散信源的符号集由A、
7、B、C、和D组成，设每一符号独立出现，（1）若各符号出现概率分别为1/2、l/4、l/16和1/16，试求该信息源各符号所包含的信息量及信源所包含的总信息量。（2）若各符号等概率出现，试求该信息源各符号所包含的信息量及信源所包含的总信息量。解 （1）I1 =1 ( bit ), I2 = 2 ( bit ),I3 =I4 =3 ( bit ), I = 9 ( bit ) （2） I = 8 ( bit ),24,1.3 数字通信,模拟信号例：语音信号，图像信号数字信号例：代表文字的编码，计算机数据信号,注意：区分准绳为：考查取值是否连续，而不是看时间。,1.3.1 基本概念,25,模拟信号和
8、数字信号,模拟信号,数字信号,码元,26,1.3.2 数字通信的特点,一、优点,取值有限，能正确接收。可采用纠错和检错技术，提高抗干扰性。可采用数字加密技术，提高保密度。可综合传输各种模拟和数字输入消息，且便于存 储和处理。,27,1.3.2 数字通信的特点,占用带宽大解决方法：压缩、光纤通信。同步要求高。,二、缺点,28,通信系统的一般模型,信源,输入变换器,信道,输出变换器,信宿,噪声源,将消息转 换成原始 电信号,将原始电信号转换成适合在信道中传输的信号,传输信号的通道,系统内部的噪声和干扰,从接收到的信号中恢复原始电信号,将原始电信号转换成消息,29,1.3.3 数字通信系统模型,30
9、,1. 信源：将消息转换为原始电信号的设备。 例：电话话筒,数字通信系统模型- 发送端,2. 信源编码：降低数字信号的冗余，提高数字信号的有效性。,31,3. 信道编码：增加冗余字符，纠错编码，提高传输的可靠性。,数字通信系统模型- 发送端,4.调制：使编码信号特性与信道特性相适应，以通过信道传输。,32,5. 信道：传输信号的通道。例：光缆，无线电波等6. 噪声：进入信道的外部加性噪声。例：起伏噪声、 脉冲干扰、人为干扰。7. 同步：发端、收端间需要共同的时间标准，以实现同步接收,33,模拟通信系统模型,34,35,一般通信系统的性能指标： 1、可靠性：指系统传输消息的质量问题2、有效性：指系统传输消息的速率问题3、经济性：指系统的成本问题 4、适应性：指系统适用的环境条件5、标准性：指系统的接口、各种结构和协 议是否合乎国家、国际标准。,1.3.4 数字通信系统的主要性能指标,36,36,作业1.1 1.2,
