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1 通信原理 周又玲 电话: 66278682 (办) 66257348 (家)

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2 1 通信原理 周又玲 电话: (办) (家)

3 2 教材:  《通信原理》(第 5 版),樊昌信 等编著, (北京)国防工业出版社 参考文献:  数据通信原理, R.W. 勒基 等著,人民邮电 出版社  现代通信原理,曹志刚、钱亚生 编著,清 华大学出版社  通信原理,周炯槃、庞沁华 等编著,北京 邮电大学出版社  现代通信原理与技术,张辉、曹丽娜 编著, 西安电子科技大学出版社  数字通信, John G. Proakis 著,张力军、张 宗橙、郑宝玉译,电子工业出版社  通信原理,黄载禄、殷蔚华 编著,科学出 版社

4 3  考核方式为考试。  平时成绩占总成绩 30 %,由 考勤、作业、课堂讨论、实 验构成,其中实验占 20 %, 其它占 10 %;  期末闭卷笔试,占总成绩 70 %。

5 4  1.1 引言  1.2 通信系统的组成  1.3 通信系统的分类及通信方式  1.4 信息及其度量  1.5 主要性能指标

6 5  通信就是信息的传输与交换  历史回顾 1844 莫尔斯发明有线电报通信 1876 贝尔利用电磁感应原理发明了电话机 1864 麦克斯韦预言电磁波辐射的存在 1887 赫兹通过实验加以证实 20 世纪初,电子管等器件出现,电报和电话 通信获得迅速发展,相继有了较高水平的 有线通信及长波,中波和短波一类的无线 电通信。 电通信 起源的 标志 无线电通信 的理论依据 1.1 引 言

7 6  20 世纪 30 年代开始,在通信理论上,先 后形成:过滤和预测理论,香农信息论, 纠错编码理论,信源统计特性理论,信号 与噪声,调制理论,信号检测理论等。  通信体制上,由于晶体管,集成电路的发 展,出现了具有广阔发展前景的数字通信  通信种类上,相继出现了脉码通信,微波 通信,卫星通信,激光通信和计算机通信, 计算机技术,通信系统和自动化系统构成 的完整信息交换系统,全数字化的综合业 务数字网 ISDN 是目前通信界所关注和研 究的新动向。

8 7 1.2 通 信 系 统 的 组 成 噪 声 源 模拟通信系统模型

9 8 1.2 通 信 系 统 的 组 成 噪 声 源 数字通信系统模型

10 9  分类 1. 按消息的物理特征分类: 电报,电话,数据,图象 2. 按调制方式分类: 线性: AM , SSB , DSB , VSB 。 非线性: FM , PM 数字: ASK , FSK , PSK , DPSK ,脉冲调制等。 3. 按信号特征分类: 模拟通信系统,数字通信系统 4. 按传输媒介分类:有线,无线 5. 按信号复用方式分类: FDM , TDM , CDM

11 10  信道:信号传输的通道  调制:将原始电信号转换成适合信 道传输的信号。  解调:在接收端进行的与调制相反 的变换。  基带信号:发送端调制前和接收端 解调后的信号。  频带信号:已调信号。  同步:环节不固定,是数字通信系 统的必有的一个重要环节。位同步, 群同步,载波同步

12 11  信源编码: A/D ,减少原始消息 的冗余度,将数据进行压缩编 码,提高传送的有效性。  信道编码:人为地按一定规律 加入多余的数字码以达到接收 端可以发现和纠正误码的目的。 又称抗干扰编码,解决数字通 信的可靠性。

13 通 信 方 式  对于点与点之间的通信,按消息传送 的方向与时间关系,通信方式可分为 单工,半双工,全双工通信。  单工:消息只能单方向传输  半双工:通信双方都能收发消息,但 不能同时进行  全双工:通信双方可同时进行收发消 息  数字通信:串序传输,并序传输

14 13 发收发收收发 发收发收 收发收发

15 信 息 及 其 度 量  消息中所含的信息量 I 与消息出现的 概率 P ( x )的关系式应反映如下规律: 1. I=I[P ( x ) ] 2. P ( x ) ↓→I↑ 反之亦然 P ( x ) =1 , I=0 3. 若干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 I[P(x 1 )P(x 2 ) …]=I[P(x 1 )]+I[P(x 2 )]+… ∴ I= ㏒ a = - ㏒ a P(x) a=10 哈特莱 a=e 奈特 a=2 比特

16 信 息 及 其 度 量  当 P ( x ) = I=1bit ?位二进制脉冲传送  当 P ( x ) = I=2bit ?位二进制脉冲传送  当 P ( x ) = I=3bit ?位二进制脉冲传送 当消息的信息量用比特表示时, 它所包含的信息量可以用传送它 所需要的最少二进制脉冲数来表 示。

17 信 息 及 其 度 量  平均信息量 离散信源有 n 个符号, x 1 , x 2 , … , x n ,出 现的概率为 P ( x 1 ), P ( x 2 ), … , P ( x n ) H (x)=- (bit/ 符号) 信源的熵 ( Entropy ) 消息等概 P ( x 1 ) =P ( x 2 ) = … =P ( x n ) = H ( x )具有最大值 H max = ( bit/ 符号)

18 主 要 性 能 指 标  模拟通信系统: 消息传送速度,均方误差 (加性干扰产生的误差,信噪比)  数字通信系统: 传输速率,差错率 传输速率可用传码率( R B B )或 传信率( R b bit/s )表示

19 主 要 性 能 指 标 R b =R B ·H 二进制下: R B =R b N 进制下: R b =R B · ㏒ 2 N 差错率也相应分为误码率和误信率。

20 19  某数字通信系统用正弦载波的四个 相位 0 、 、 π 、 来传输信息, 这四个相位是互相独立的。 (1) 每秒钟内 0 、 、 π 、 出现的次 数分别为 500 、 125 、 125 、 250 ,求 此通信系统的码速率和信息速率; (2) 每秒钟内这四个相位出现的次数 都为 250 ,求此通信系统的码速率 和信息速率。

21 20 = 信息速率 R b =(1000×1 (2) 此时四个符号出现的概率相等,故 H(X)=2 bit/ 符号 R b =(1000×2)bit/s=2000 bit/s 解 (1) 每秒钟传输 1000 个相位,即每秒钟 传输 1000 个符号,故 R B =1000 Bd ,每个符号 出现的概率分别为 P(0)= P(π)= P P = = , 每个符号所含的平均信息量为 H(X)=( ×1+×3+ ×2)bit/ 符号 =1 bit/ 符号 )bit/s=1750 bit/s

22 21  数字通信的优点有哪些?  125 S 内传输 256 个四进制码元, 传信率为多少?若 2S 产生 3 个误码 误码率为多少? 1. 抗干扰能力强,可消除噪声累积 2. 差错可控,传输性能好 3. 便于与各种数字终端接口 4. 便于集成化 5. 便于加密。 R b =256 × ㏒ 2 4/125μS=4.096×10 6 R B =256/125 μ S = 2.048×10 6 B P e =3/ ( 2.048×10 6 ×2 ) =0.73×10 -6


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