通信原理教程ppt

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,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(nat)； 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、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,30,1. 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,