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： 66278682 （办） 66257348 （家） E-Mail zhouyl@hainu.edu.cnzhouyl@hainu.edu.cn

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 2001.5 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 12 1.3 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 14 1.4 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 15 1.4 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 16 1.4 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 17 1.5 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 18 1.5 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