通 信 原 理,朱海凌,課程要求：一周一交，超一天扣一分，三天扣完；,課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課 、必修課學分：5,考試方式：總評成績=理論考試成績*50%+實訓記錄成績*30%+平時成績*20%。,參考資料：1、現(xiàn)代通信原理陶亞雄等編， 電子工業(yè)出版社，2005年12月2、通信原理（第5版）樊昌信等編著，國防工業(yè)出版社，2001年5月,本課程內(nèi)容,一、通信原理概述二、信號分析三、模擬信號的調(diào)制傳輸四、模擬信號的數(shù)字化五、數(shù)字信號的基帶傳輸六、數(shù)字信號的頻帶傳輸七、差錯控制編碼八、同步原理,基礎(chǔ)（8）,調(diào)制傳輸（15）,信道編碼（4）,通信系統(tǒng)的協(xié)調(diào)（1）,實驗內(nèi)容,與理論溝通的橋梁（8個實驗）,第一章 通信原理概述,1、了解通信、通信系統(tǒng)的一般概念，通信的發(fā)展歷史2、了解通信系統(tǒng)的分類3、掌握通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標4、了解通信的頻段劃分和現(xiàn)代通信的發(fā)展方向,課程目標,1.1 通信的基本概念及發(fā)展簡史,一、 通信的定義,通信:,是指不在同一地點的雙方或多方之間進行迅速、有效的信息傳遞。,其目的是實現(xiàn)信息的傳遞。,現(xiàn)代通信技術(shù)是指用現(xiàn)代科學技術(shù)手段如電子、光技術(shù)實現(xiàn)信息傳遞的一門技術(shù)學科。,二、通信發(fā)展史,現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展從1838年摩爾斯發(fā)明電報至今有100多年的歷史了，,1838年，摩爾斯發(fā)明有線電報并于1844年建立了第一條試驗性電報線路,1876年，貝爾發(fā)明有線電話,1898年，發(fā)明無線電報技術(shù),1906年，真空電子管出現(xiàn)并首先應用于通信,1918年，出現(xiàn)無線電廣播,1938年，電視廣播開始,1940年，研制出雷達與微波通信系統(tǒng),1946年，第一臺電子管計算機誕生,1948年，香農(nóng)提出信息概念，奠定了經(jīng)典信息論基礎(chǔ),1956年，發(fā)明了晶體管，這是電子器件領(lǐng)域內(nèi)的重大革命,1956年，第一條越洋（大西洋）海纜建成,1958年，第一顆通信衛(wèi)星上天,1961年，發(fā)明集成電路，它的問世對通信技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的影響,1962年，第一顆同步通信衛(wèi)星上天，1965年第一顆國際通信衛(wèi)星進入商業(yè)運行，并在上世紀70年代開始廣泛地進入商業(yè)應用,1960年，激光器問世，1977年底第一個光纜通信系統(tǒng)投入使用,20世紀80年代，超大規(guī)模集成電路、移動通信、光纖通信得到廣泛應用，綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)迅速崛起,1990年后，衛(wèi)星通信、移動通信和光纖通信進一步飛速發(fā)展，高清晰度彩色數(shù)字技術(shù)不斷成熟，全球定位系統(tǒng)（GPS）得到廣泛應用,1.2 通信系統(tǒng)的組成,一、通信系統(tǒng)的構(gòu)成通信系統(tǒng) ：為完成通信任務(wù)所需要的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)所構(gòu)成的總體稱為通信系統(tǒng)。,新的通信媒體,有線通信方式的服務(wù),信道,交 換 機,電話網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖 為用戶,構(gòu)成網(wǎng)的基本要素： 終端設(shè)備，傳輸鏈路，交換設(shè)備。（硬件）,交 換 機,終端,終端,噪聲,局間傳輸,局內(nèi)傳輸,局內(nèi)傳輸,圖1-3 通信系統(tǒng)的一般模型,各處的噪聲之和,信號源,發(fā)送設(shè)備,信 道,接收設(shè)備,受信者,噪聲源,發(fā)送端,接收端,1.3 通信系統(tǒng)的分類及通信方式1.3.1信號的分類,1、模擬信號和數(shù)字信號2、確知信號和隨機信號3、周期信號和非周期信號4、功率信號和能量信號,圖1.3.1 模擬信號和數(shù)字信號,1、模擬信號和數(shù)字信號,（a）確知的正弦波信號,（b）隨機信號,圖1.3.2 確知信號和隨機信號,2、確知信號和隨機信號,3、周期信號和非周期信號,4、功率信號和能量信號,信號f（t）（電壓或電流）在1歐姆電阻上所消耗的能量定義為信號的歸一化能量，簡稱能量，表示為：,若能量為有限值，即,，則此信號f（t）稱為能量信號。,當信號能量趨于無窮大時，其平均功率是有限的，稱此信號為功率信號?？杀硎緸椋?在此T取時間平均的區(qū)間，P平均功率。,正余弦信號是功率信號，非周期性矩形脈沖信號（門函數(shù)）是能量信號。周期性信號一定是功率信號，非周期性信號可以是功率信號，也可以是能量信號。,復習,1、通信的目的是什么？2、通信系統(tǒng)是有哪些部分組成？3、信號常用的分類形式有哪些？4、畫出通信系統(tǒng)的一般模型,1.3 .2通信系統(tǒng)的分類,根據(jù)傳輸媒質(zhì)：有線通信系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)根據(jù)消息的物理特征分類：電報通信系統(tǒng)，電話通信系統(tǒng)，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，圖像通信系統(tǒng)等。根據(jù)調(diào)制方式分類：基帶傳輸和頻帶傳輸；p6根據(jù)傳輸信號的性質(zhì)：模擬通信系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng) 模擬基帶傳輸系統(tǒng)通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)模擬調(diào)制傳輸系統(tǒng) 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字調(diào)制傳輸系統(tǒng),模擬通信系統(tǒng),信號源,調(diào)制器,解調(diào)器,受信者,信 道,基 帶 信 號,頻 帶 信 號,圖1.2 FM收音機的工作原理,通信系統(tǒng)的一般模型,頻帶信號,基帶信號,數(shù)字系統(tǒng)框圖,編 碼 器,噪 聲 源,加 密 器,信 息 源,調(diào) 制 器,信 道,受 信 者,解 密 器,譯 碼 器,解 調(diào) 器,注：缺省同步系統(tǒng)。,1.3.3、通信方式,根據(jù)信號在信道中的傳輸方式從不同的角度考慮，可以有多種：,單工傳輸、半雙工傳輸和全雙工傳輸,串行傳輸和并行傳輸,同步傳輸和異步傳輸,兩點間直通傳輸、分支傳輸和交換傳輸,1、單工傳輸、半雙工傳輸和全雙工傳輸,（a）單工傳輸,（b）半雙工傳輸,（c）全雙工傳輸,2、串行傳輸和并行傳輸,發(fā)送設(shè)備,接收設(shè)備,1,0,1,0,發(fā)送設(shè)備,接收設(shè)備,1,0,1,0,1,0,(a)串行傳輸,(b)并行傳輸,3、同步傳輸和異步傳輸(數(shù)字通信),異步傳輸,異步傳輸也叫起止式傳輸，是利用起止法來達到收發(fā)同步的。,特點：每個字符都是獨立和隨機的，以不均勻速率發(fā)送，方法簡單。,缺點：傳輸效率低。,（a）面向字符型幀,（b）面向比特型幀,同步傳輸,4、兩點間直通傳輸、分支傳輸和交換傳輸（點點通信，一點對多點通信及多點間的交換）,（a）點點,（b）一點對多點,（c）多點之間的選址通信,1.4 通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標,質(zhì)量指標：有效性、可靠性、適應性、標準型、經(jīng)濟性、維護使用等等。有效性：傳輸一定的信息量所消耗的信道資源數(shù)（帶寬或時間）；可靠性：接收信息的準確程度。,模擬、數(shù)字通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標,模擬通信系統(tǒng)有效性：用有效傳輸帶寬來度量。可靠性：用接收端最終的輸出信噪比來度量。,數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸速率：單位時間傳輸?shù)男畔⒘俊２铄e率：錯誤比特（或碼元）與傳輸總比特（或總碼元數(shù)）之比。,碼元：,傳輸速率 1.定義單位時間傳輸?shù)拇a元數(shù)為碼元速率(baud) 2.定義單位時間傳輸?shù)男畔⒘繛樾畔⑺俾?bit/s) 差錯率 1.誤比特率=錯誤比特數(shù)/傳輸總比特數(shù) 2.誤碼元率=錯誤碼元數(shù)/傳輸總碼元數(shù),1.5 現(xiàn)代通信的發(fā)展方向,1、光纖通信2、移動通信3、衛(wèi)星通信,作業(yè),1、p14頁，一、二、三、四在書上做2、第五題，計算題做到作業(yè)本上，下周交,