数字通信原理..

用于导航的 VLF通信 民用调频广播;业余无线电 短波广播通信 军用通信 移动通信 雷达 空间通信
1.1.2 通信的分类
表 1 - 1 通信使用的频段及主要用途
1.1.2 通信的分类
续表
1.1.2 通信的分类
4. 按调制方式分
基带传输:
基带传输是指信号没有经过调制而直接送到信道中去传输 的一种方式 频带传输: 频带传输是指信号经过调制后再送到信道中传输，收端有相应 解调措施的通信系统。
1 I loga loga P( x ) P( x )
1.4.2 信息及其量度
信息量I的单位与对数的底数a有关： a=2 单位为比特(bit，简写为b)；
a=e 单位为奈特(nat，简写为n)；
通常使用的单位为比特。
1.4.2 信息及其量度
例 1-1 试计算二进制符号等概率和多进制 (M进制)等概率 时每个符号的信息量。
问题：你能举出一个生活中通信的例子吗？
1.1通信的基本概念
信道:
由于通信双方之间的距离客观存在,必 须在两地之间建立信息传递的通道.这种有 形或无形的用于传递信息的通道称为信道.
信号: 我们一方面要研究信道,同时还要寻找能 适合在信道中传输的信息载体,也就是信号.
1.1.2 通信的分类
1. 按传输媒质分
(6) 标准性。 指系统的接口、 各种结构及协议是否合乎国家、
国际标准。
1.4.2 信息及其量度
信息可以理解为消息中包含的有意义的内容。我们把 传输信息的多少用“信息量”进行衡量 (1) 消息中所含信息量I是消息出现的概率P(x)的函数，即
I I [ P( x)]
(2) 消息出现的概率愈小， 它所含信息量愈大； 反之信 息量愈小。 且
1.3.2 通信技术的现状和发展趋势
3. 移动通信
移动通信是现代通信中发展最为迅速的一种通信手段，它是 随着汽车、飞机、轮船、火车等交通工具的发展而同步发展起来 的。 近 10 年来， 在微电子技术和计算机技术的推动下，移动 通信从过去简单的无线对讲或广播方式发展成为一个把有线、 无线融为一体，固定、移动相互连通的全国规模，甚至全球范围 的通信系统。 移动通信的发展方向是数字化、微型化和标准化。 20 世纪 90 年代将是蜂窝电话迅速普及的年代。但目前世界上存在八种 不同的技术体制，互不兼容，因此标准化成为当务之急。数字化 的关键是调制、纠错编码和话音编码方式的确定。微型化的目标 是研制重量非常轻的个人携带的手机。
1.3.2 通信技术的现状和发展趋势
4. 微波中继通信
微波中继通信始于20世纪60年代，它较一般电缆通信具有 易架设，建设周期短等优点。它是目前通信的主要手段之一， 主要用来传输长途电话和电视节目，其调制主要采用 SSB/FM/FDM等方式。 微波中继通信的主要发展方向是数字微波，同时要不断 增加系统容量，增加容量的途径是向多电平调制技术发展。目 前 采 用 的 调 制 方 式 有 16QAM 和 64QAM ， 并 已 出 现 256QAM 、 1024QAM等超多电平调制的方式。采用多电平调制，在40 MHz 的标准频道间隔内，可传送1920至7680路PCM数字电话。
示。码元速率是指单位时间(每秒钟)内传输码元的数目，单位
为波特 (Baud) ，常用符号“ B” 表示。例如，某系统在 2 秒内共 传送4800个码元，则系统的传码速率为2400B。
数字信号一Fra Baidu bibliotek有二进制与多进制之分，但码元速率RB
与信号的进制数无关，只与码元宽度Tb有关。
有线通信 : 传输媒质为导线、电缆、光缆
见 无线通信: 电磁波 媒质为看不见、 摸不着
媒质能看得
2. 按信道中所传信号的不同分
数字通信: 信道中传送的信号为数字信号
模拟通信: 信道中传送的信号为模拟信号
1.1.2 通信的分类
3. 按工作频段分 长波通信: 如 中波通信: 如 短波通信: 如 微波通信: 如
转接站
1.2 通信系统的组成
通信系统基本模型 通信的任务是完成消息的传递和交换要实现这一过程 必须具有以下三个部分: 发送端--信道--接收端
信息源 发送设备 发送端 噪声源 信道 接收设备 接收端 受信者
图1-4
1.2.1 模拟通信系统
信道中传输模拟信号的系统称为模拟通信系统。 与基本模型相比增加了调制与解调.目的是将基带 信号转换为频带适合在信道传输的信号也就是调 制.
1.4.2 信息及其量度
例 1-2 试计算二进制符号不等概率时的信息量(设P(1)=P)。
1.4.3 有效性指标的具体表述
数字通信系统的有效性具体可用传输速率来衡量、传输速 率越高，系统的有效性越好。通常用以下三个方面来衡量 1. 码元传输速率 码元传输速率通常又可称为码元速率、用符号RB来表
数字通信原理
主讲：钟立华 微信ID：wagor2012 钟意学习@THXY群：223266536
参考书：
通信原理/樊昌信，曹丽娜编著:国防工 业出版社 通信原理:精简本/樊昌信，曹丽娜编著: 国防工业出版社 通信原理与通信技术 张卫钢主编：西 安电子科技大学出版社 通信原理学习指导 张辉，曹丽娜编著 ： 西安电子科技大学出版社 通信概论 (美)Lillian Goleniewski， (美)Kitty Wilson Jarrett著：电子工业出 版社 2010
1.4数字通信系统的主要性能指标
衡量、比较和评价一个通信系统的优劣时，必然要涉及系统的 主要性能指标
1.4.1 一般通信系统的性能指标
(1) 有效性。 指通信系统传输消息的“速率”问题， 即快慢 问题。
(2) 可靠性。 指通信系统传输消息的“质量”问题， 即好坏 问题。
(3) 适应性。 指通信系统使用时的环境条件。 (4) 经济性。 指系统的成本问题。 (5) 保密性。 指系统对所传信号的加密措施.
来控制
(3) 保密性好: 与模拟信号相比更容易加密和解密
(4) 易于与现代技术相结合。目前的终端接口均是数字
信号
1.2.3 数字通信的主要优缺点
2. 数字通信的缺点
(1) 频带利用率不高。数字信号占用的频带宽
以电话为例，一路数字电话一般要占据约 20-60kHz 的带
宽，
而一路模拟电话仅占用约4 kHz带宽。 (2) 需要严格的同步系统。 故设备复杂、成本高、体积较大。
P 1时 P 0时
I 0 I
1.4.2 信息及其量度
(3) 若干个互相独立事件构成的消息， 所含信息量等于各 独立事件信息量的和， 即
I [P ] I [P 1 ( x) P 2 ( x) 1 ( x)] I [ P 2 ( x)
可以看出I与P(x)间应满足以上三点， 则它们有如下关系式：
1.2.2 数字通信系统
3. 模拟信号数字化传输通信系统 在日常生活中大部分信号为模拟信号,实现模拟信号在数字系统 中的传输 则必须 发端 进行 A/D 收端进行D/A
模 拟 信息源
由抽样、量化、 编码组成的模 数转换器
数字通 信系统
数 模 转换器
受信者
1.2.3 数字通信的主要优缺点
1. 数字通信的主要优点 (1)抗噪声性能好:信号的取值只有两个,容易判别和处理. (2) 差错可控: 通信中出现的差错可通过纠错编码技术
1.1.3 通信方式
1.按消息传送的方向 和时间划分的通信方式

A 信道 (a) B
A
信道 (b)
B
(a) 单工方式 (b) 半双工方式 (c) 全双工方式
A
信道 (c)
B
问题：你能举出一个以上的例子吗？
1.1.3 通信方式
2. 按数字信号排序分
a) 串行传输方式; (b) 并行传输方式
1 发 送 设 备
信 息 源 加 密 器 编 码 器 调 制 器 信 道 解 调 器 译 码 器 解 密 器 受 信 者
噪声源
1.2.2 数字通信系统
2. 数字基带传输通信系统
没有调制器和解调器的数字通信系统称为数字基带传输通信系统
基形 带成 信器 号 接 收 滤 波 器 取 样 判 决
信 息 源
信 道
受 信 者
cp 噪声源
1.3 通信技术发展概况
（2）近代通信阶段。从1948年到20世纪80年代光纤通信 系统等投入使用共30多年，主要是通信统计理论、数字 传输理论及技术、彩色电视、卫星通信等方面的发展 , 此阶段模拟通信用于普通产品，数字通信用于高端产品。 （3）现代通信阶段。20世纪80年代商用通信卫星、程控 数字交换机、光纤通信系统等陆续投入使用至今共 20多 年 , 主要是卫星通信、光纤通信、移动通信、多媒体通 信等方面的发展，数字通信进入寻常百姓家庭。 3. 通信技术发展史上的重大事件 现把从1838年到20世纪80年代通信发展上的重大事 件列于表1-2，从中可清楚地看到通信的发展过程。
采用光纤通信新技术。
1.3.2 通信技术的现状和发展趋势
2. 卫星通信
卫星通信的特点是通信距离远， 覆盖面积广， 不受地
理条件限制，可以大容量传输，建设周期短，可靠性高等。 自 1960 年第一颗卫星发射成功以来，卫星通信发展特别迅猛。 目前， 卫星通信的使用范围已遍及全球，仅国际卫星通信组 织就拥有数十万条话路。卫星通信的广泛应用，使国际间重 大活动能及时得以实况转播， 它使全世界人与人之间的“距 离”缩短。
0
1 接 收 设 备 发 送 设 备 接 收 设 备
…
(a)
(b)
1.1.3 通信方式
3. 按通信网络形式分
(a) 两点间直通方式 (b) 分支方式 (c) 交换方式
终端A (a ) 终端B 终端 A 终端 B 终端 C 终端 A 终端 B (b ) 图1-3 终端 C … 终端 N (c) 终端 N 交换设备
信息源 调制器 信道 解调器 受信者
噪声源
1.2.2 数字通信系统
信道中传输数字信号的系统称为数字通信系统 数字通信系统主要的三种通信模式:
1.数字频带传输通信系统 2.数字基带传输通信系统 3.模拟信号数字化传输通信系统
1.2.2 数字通信系统
1. 数字频带传输通信系统 说明: 加密器----为了实现保密通信对基带信号的扰乱 编码器----信道的噪声对数字信号的传输造成的差错 通过编码器/解码器来控制 同步 ----该环节因为其位臵往往不是固定未画出,但 在该系统中是不可缺少的.
表 1 2 通 信 重 大 事 件 表
-
1.3.2 通信技术的现状和发展趋势
1. 光纤通信
光纤通信具有容量大、成本低等优点，且不怕电磁干扰， 与同轴电缆相比可以大量节约有色金属和能源。因此，自 1977 年世界上第一个光纤通信系统在芝加哥投入运行以来，光纤通 信发展极为迅速，新器件、新工艺、新技术不断涌现，性能日 臻完善。由于长波长激光器和单模光纤的出现 ，使每芯光纤通 话路数可高达百万路，中继距离将达到 100 km ，市话中继光纤 成本也连续大幅度下降。 我国近几年来光纤通信已得到了快速发展，目前光缆长度 累计近几十万 km 。我国已不再敷设同轴电缆，新的工程将全部
本节课解决两个问题
• 1、本门课是关于什么的？
• 2、为什么要学习本门课？
第一章
主要内容
•
数字通信技术概述
1.1 通信的基本概念
•
• •
1.2 通信系统的组成
1.3 通信技术发展概况 1.4 数字通信系统的主要性能指标
•
1.5 数字通信的主要技术
1.1通信的基本概念
1.1.1 通信的定义 通信: 就是利用电子等技术手段,借助电/光信号实现 从一地向另一地进行消息的有效传递和交换. 例如: 人与人之间的对话 人与人之间手机联络 都是通过声音来传递消息
1.3 通信技术发展概况
1.3.1 通信发展简史
1. 通信的萌芽 古代战场的“点烽火为号”可能是最原始的数字通信， 此外古代航海中使用的旗语也可以认为是数字通信的萌芽。 2. 通信发展的三个阶段 借助电信号实现从一地向另一地进行消息传递的通信 （电信）的历史可追溯到17世纪初期，从1600～1750年研究 电磁现象开始到19世纪40年代，为通信理论基础准备阶段。 从19世纪40年代开始通信才进入实用阶段。 实用阶段大致 可划分为三个阶段。 （1） 通信的初级阶段。 从1838年摩尔斯发明有线电 报到1948年香农提出信息论共110年，主要是有线通信、无 线通信、广播电视、雷达和微波通信等方面的发展，此阶段 以模拟通信为主。