通信原理第1章概论

1、概 论通信原理通信原理赵玉萍赵玉萍北京大学电子学系北京大学电子学系Email：236/71大纲n通信技术概述通信技术概述n通信技术历史回顾通信技术历史回顾n关于课程安排关于课程安排*336/71通信技术应用无处不在远程教育远程教育远程医疗远程医疗电子政务电子政务企业信息化企业信息化家庭信息化家庭信息化移动通信移动通信个人信息化个人信息化移动办公移动办公智能交通智能交通卫星通信卫星通信电子电子商务商务微波通信微波通信光纤通信光纤通信工业自动化工业自动化军队信息化军队信息化436/71通信网络概念n按技术分类按技术分类p固定网固定网p移动网移动网p无线网无线网n按区域分类按区域分类p骨干网骨干网p

2、城域网城域网p本地网本地网p接入网接入网n按功能分类按功能分类p传输网传输网p支撑网支撑网p智能网智能网n按业务分类按业务分类p电话网电话网p电视网电视网p数据网数据网p多媒体网多媒体网光纤通信、移动通信、无线通信、卫星通信、微波通信光纤通信、移动通信、无线通信、卫星通信、微波通信536/71电话续接原理 1/7n电话续接电话续接p交换机：实现任意两个用户之间通话交换机：实现任意两个用户之间通话p中继：延伸任意两个通话用户之间的距离中继：延伸任意两个通话用户之间的距离p信令：对用户通话过程进行控制固定电话网信令：对用户通话过程进行控制固定电话网用户线用户线用户线用户线出中继出中继入中继入中继中

3、继线中继线交换交换机机A交换交换机机B636/71电话续接原理 2/7n用户电路功能（用户电路功能（BORSCHT）T：测试：测试R：振铃（：振铃（75V/25HZ交流）交流）O：过压保护：过压保护B：馈电（：馈电（-48V直流）直流）H：二：二/四线混合电路四线混合电路S：监视：监视C：编译码：编译码TRBOHCS736/71电话续接原理 3/7n固定电话网固定电话网PSTN骨干网三级结构骨干网三级结构DC1DC1DC2DLDTmDTmDLDC2DC1DC1国际交换中心国际交换中心ISC长长途途网网本本地地网网DC1：一级长途交换中心一级长途交换中心DC2：二级长途交换中心二级长途交换中心D

4、Tm： 本地汇接局本地汇接局DL：本地端局本地端局836/71电话续接原理 4/7n固定电话网固定电话网PSTN本地网二级结构本地网二级结构DTmDTmDLDLDLDL远端模块远端模块PABXDTmDTmDTm： 本地汇接局本地汇接局DL：本地端局本地端局PABX： 专用自动用户交换机专用自动用户交换机936/71电话续接原理 5/7n固定电话网固定电话网PSTN大城市本地网分区双汇接大城市本地网分区双汇接DTm21DTm11DLADLB汇接区汇接区1汇接区汇接区2DTm12DTm22DLCDLDDLE1036/71电话续接原理 6/7n固定电话网固定电话网PSTN中等城市汇接局全覆盖中等城市

5、汇接局全覆盖1汇接局汇接局（DTm）122N端局端局（DL）1136/71电话续接原理 7/7n固定电话网固定电话网PSTN不同运营网关口局设置不同运营网关口局设置移动移动NGWGW联通联通其它其它1其它其它2固定固定中间中间GWGW1236/71光纤通信：概念n基本概念基本概念p原理：电信号光调制后光纤传输原理：电信号光调制后光纤传输p光纤原材料：石英玻璃（光纤原材料：石英玻璃（SiO2）p窗口：窗口：0.85、1.3和和1.55 mp光源：光源：LD、LEDp探测器：探测器：PIN、APDn特点特点p容量大：带宽容量大：带宽50THzp损耗低：损耗低：0.2dB/kmp抗电磁干扰：不受强电

6、干扰、抗电磁干扰：不受强电干扰、电气化铁道干扰电气化铁道干扰 和雷电干扰，和雷电干扰，抗电磁脉冲能力很强抗电磁脉冲能力很强p保密性好：无电磁辐射保密性好：无电磁辐射p资源丰富，成本低，节约有色资源丰富，成本低，节约有色金属：采用硅材料金属：采用硅材料 p体积小，重量轻，柔软性好：体积小，重量轻，柔软性好：利于施工和运输利于施工和运输1336/71光纤通信：系统n模拟系统模拟系统p输入放大输入放大p信号调制信号调制p合路合路p发射机发射机p信道信道p接收机接收机p分路分路p信号解调信号解调p输出放大输出放大n数字系统数字系统p信源编码信源编码p复用复用p信道编码信道编码p发射机发射机p信道信道p

7、接收机接收机p信道解码信道解码p解复用解复用p信源解码信源解码1436/71光纤通信：网络1536/71移动通信：概念n基本概念基本概念p系统类别：系统类别：2G：GSM/GRPS/EDGE，CDMA 1x3G：WCDMA，CDMA2000，TD-SCDMAp接入方式：接入方式：TDMA、CDMAp频带：频带：450MHz、900MHz、1800MHzn特点：特点：p频谱效率：高效调制器、信道编码、交织、均衡和语音编码频谱效率：高效调制器、信道编码、交织、均衡和语音编码p容量：容量：每个信道传输带宽增加，使同频复用要求降低；每个信道传输带宽增加，使同频复用要求降低；引入新型话音编码与采用自动话

8、务分配，减少了越区切换次数，使系统引入新型话音编码与采用自动话务分配，减少了越区切换次数，使系统容量效率（每兆赫每小区的信道数）提高容量效率（每兆赫每小区的信道数）提高p话音质量：高于门限值话音质量达到相同水平，并与无线传输质量无关话音质量：高于门限值话音质量达到相同水平，并与无线传输质量无关p开放接口：不仅限于空中接口开放接口：不仅限于空中接口p安全性：采用鉴权、加密和安全性：采用鉴权、加密和TMSI号码的使用号码的使用p互连互通：与互连互通：与ISDN、PSTN等；等；p漫游：在漫游：在SIM卡基础上实现漫游（用户可以从一个网络自动进入另一个卡基础上实现漫游（用户可以从一个网络自动进入另一

9、个网络）网络）GPRS：General Packet Radio Service， 通用分组无线业务通用分组无线业务EDGE：Enhanced Data Rate for GSM Evolution ，增强型数据速率，增强型数据速率 GSM演进演进GSM频段频段 GSM 900频段频段中国移动：中国移动： 885909MHz（上行）（上行）930954MHz（下行）（下行）中国联通：中国联通： 909915MHz（上行）（上行）954960MHz（下行）（下行） GSM1800频段频段中国移动：中国移动：17101725MHz（上行）（上行）18051820MHz（下行）（下行）中国联通：中国

10、联通：17451755MHz（上行）（上行）18401850MHz（下行）（下行）CDMA频段频段 主要频段：主要频段：825835MHz（上行）（上行）870880.870.00MHz+0.03MHz(N-1023)（下行）（下行） 中国联通频点：中国联通频点：283、242、201、160、119、78、37（共七个频点）（共七个频点）3G频段频段 中国电信中国电信cdma2000：1920-1935 MHz（上行）（上行） 2110-2125 MHz（下行）（下行） 中国联通中国联通WCDMA：1940-1955 MHz（上行）（上行）2130-2145 MHz（下行）（下行） 中国移动

11、中国移动TD-SCDMA：1880-1900 MHz（频段（频段1）2010-2025 MHz（频段（频段2）*1636/71移动通信： GSM系统AUC：Authentication Center，鉴权中心，鉴权中心 BSC：Base Station Controller，基站控制器，基站控制器BSS：Base Station Subsystem，基站子系统，基站子系统 BTS：Base Transceiver Station，基站，基站DPPS：Data Post-processing System，数据后处理系统，数据后处理系统 EIR：Equipment Identity Regist

12、er，移动设备识别寄存器，移动设备识别寄存器HLR：Home Location Register，归属位置寄存器，归属位置寄存器 ISDN：Integrated Services Digital Network ，综合业务数字网，综合业务数字网MS：Mobile Station，移动终端，移动终端 MSC：Mobile Switching Center，移动交换中心，移动交换中心NMC：Network Management Center，网络管理中心，网络管理中心NSS：Network Switching Subsystem，网络交换子系统，网络交换子系统OMC：Operation Maint

13、enance Center，操作维护中心，操作维护中心OSS：Operations Support Sub-system, 操作支持子系统操作支持子系统PCS：Personal Communications Service，个人通讯服务，个人通讯服务PDN：Public Data Networks，公用数据网，公用数据网PSTN：Public Switched Telephone Network，公用交换电话网公用交换电话网SEMC：Security Management Center，安全性管理中心，安全性管理中心 VLR：Visitor Location Register，来访用户位置寄存

14、器，来访用户位置寄存器 1736/71移动通信：网络2G： CDMA12.5G： CDMA200 1RTT3G： CDMA200 1ED00/DVSignaling InterfaceUser InterfaceCommon SpecificationAAA：鉴权：鉴权/授权授权/计帐服务器计帐服务器AN：接入网：接入网BSC：基站控制器：基站控制器 BTS：基站：基站FA：外部代理：外部代理FW：防火墙：防火墙GMSC：网关移动交换中心：网关移动交换中心HA：归属代理：归属代理HLR：归属位置寄存器：归属位置寄存器MSC：移动交换中心：移动交换中心PCF：分组：分组控制功能块控制功能块PDS

15、N：分组数据业务节点：分组数据业务节点PSTN: 公共交换电话网络公共交换电话网络1836/71卫星通信：概念n基本概念基本概念 p实质上是一种微波通信，以卫星作为中继站转发微波信号，在多个地面实质上是一种微波通信，以卫星作为中继站转发微波信号，在多个地面站之间通信，实现对地面的站之间通信，实现对地面的“无缝隙无缝隙”覆盖覆盖p卫星通信系统组成：卫星通信系统组成：卫星段：中继站的作用（把地面站发上来的电磁波放大后再返送回另一地面站）卫星段：中继站的作用（把地面站发上来的电磁波放大后再返送回另一地面站）地面段：卫星系统与地面公众网的接口，地面用户也可以通过地面站出入卫星系统形成地面段：卫星系统与

16、地面公众网的接口，地面用户也可以通过地面站出入卫星系统形成链路（包括地面卫星控制中心及其跟踪、遥测和指令站）链路（包括地面卫星控制中心及其跟踪、遥测和指令站）用户段：各种用户终端用户段：各种用户终端n特点特点p覆盖范围广：对地面环境（如高山海洋等）不敏感，在覆盖区内任意地覆盖范围广：对地面环境（如高山海洋等）不敏感，在覆盖区内任意地点均可通信，且成本与距离无关点均可通信，且成本与距离无关p工作频带宽：可用频段从工作频带宽：可用频段从150MHz30GHz（已开始开发（已开始开发 Q、V 波段波段（4050GHZ），），ka波段可支持波段可支持155Mbit/s数据业务数据业务p通信质量好：电磁

17、波主要在大气层以外传播，电波传播非常稳定通信质量好：电磁波主要在大气层以外传播，电波传播非常稳定p布网速度快、成本低：除建地面站外，无需地面施工，运行维护费用低；布网速度快、成本低：除建地面站外，无需地面施工，运行维护费用低；p信号传输时延大：高轨道卫星的双向传输时延达到秒级，用于话音业务信号传输时延大：高轨道卫星的双向传输时延达到秒级，用于话音业务时会有非常明显的中断时会有非常明显的中断p控制复杂：卫星位置不断变化，控制系统较为复杂（控制方式：星间协控制复杂：卫星位置不断变化，控制系统较为复杂（控制方式：星间协商和地面集中控制）商和地面集中控制）1936/71卫星通信：系统与组网Ku-频段频

18、段共享网络共享网络SCPC连接连接 C-频段共频段共享星形享星形/网网状网络状网络Ku-频频段专网段专网SCPC：Single Carrier Per Channel，单通道单载波，单通道单载波用户专网用户专网星形星形/网状网拓扑网状网拓扑星形网拓扑星形网拓扑SCPC远端远端路由器路由器2036/71微波通信：概念n基本概念基本概念p视距微波中继无线通信：采用微波（视距微波中继无线通信：采用微波（0.1mm-1m)实现两点间直线实现两点间直线距离内无障碍信息传送距离内无障碍信息传送p频段：频段：L、S、C、X、K频段频段p中继距离：中继距离：50kmp系统组成：天线、收发信机、调制器、多路复用

19、设备以及电源设系统组成：天线、收发信机、调制器、多路复用设备以及电源设备、自动控制设备等备、自动控制设备等n特点特点p频带宽、容量大：频带宽、容量大： 2 155Mbit/s（SDH） 140Mbit/s（PDH）p良好的抗灾性能：一般自然灾害不受影响，可用于应急通信良好的抗灾性能：一般自然灾害不受影响，可用于应急通信p抗干扰性能差：空中传送易受干扰；在同一微波电路上不能使用抗干扰性能差：空中传送易受干扰；在同一微波电路上不能使用相同频率于同一方向，需要无线电管理部门严格管理相同频率于同一方向，需要无线电管理部门严格管理p视距限制：由于微波直线传播的特性，在电波波束方向上，不能视距限制：由于微

20、波直线传播的特性，在电波波束方向上，不能有高楼阻挡有高楼阻挡2136/71微波通信：系统与组网用户终端用户终端：直接为用户所使用的终端设备直接为用户所使用的终端设备交换机交换机：数字程控交换机。数字程控交换机。数字终端机数字终端机：将将多路信号变换为多路信号变换为TDM信号信号并并送往数字微波传输信道送往数字微波传输信道；将；将收到收到的的TDM信信号反变号反变 换为交换机所需的信号换为交换机所需的信号数字分路终端机：数字分路终端机：分插复用器（分插复用器（ADM）数字微波终端站：数字微波终端站：发送端完成主信号的发信基带处理、调制、发信混频及发信功率放大等；发送端完成主信号的发信基带处理、调

21、制、发信混频及发信功率放大等；收信端完成主信号的低噪声接收、解调、收信基带处理。收信端完成主信号的低噪声接收、解调、收信基带处理。数字微波中继站：数字微波中继站：完成信号的双向接收和转发完成信号的双向接收和转发数字微波分路站：数字微波分路站：具有具有上下话路功能的中继站，必须与上下话路功能的中继站，必须与SDH的分插复用设备连接的分插复用设备连接微波中继站微波中继站微波终端站微波终端站微波分路站微波分路站微波分路站微波分路站微波终端站微波终端站微波中继站微波中继站数字终端机数字终端机交换机交换机交换机交换机交换机交换机交换机交换机微波中继站微波中继站微波终端站微波终端站数字终端机数字终端机用户

22、终端用户终端交换机交换机微波终端站微波终端站用户终端用户终端用户终端用户终端用户终端用户终端用户终端用户终端数字终端机数字终端机数字分路终端机数字分路终端机数字分路终端机数字分路终端机数字终端机数字终端机2236/71通信系统关键问题信源信源发送设备发送设备信道信道接收设备接收设备受信者受信者噪声源噪声源接收端接收端信道信道发送端发送端服务质量、传输带宽、传输距离、性价比服务质量、传输带宽、传输距离、性价比2336/71大纲n通信技术概述通信技术概述n通信技术历史回顾通信技术历史回顾n关于课程安排关于课程安排2436/71通信发展里程碑 1/2n1834年：摩尔斯（年：摩尔斯（Morse）发明

23、电磁电报机）发明电磁电报机n1864年：麦克斯韦（年：麦克斯韦（Maxwell）预言电磁辐射预言电磁辐射n1876年：贝尔（年：贝尔（ell）发明电话发明电话n1896年：马可尼（年：马可尼（Marconi）发明无线电报发明无线电报n1904年：佛莱明（年：佛莱明（Fleming）发明真空二极管发明真空二极管n1907年：佛瑞斯特（年：佛瑞斯特（Forest）发明真空三极管发明真空三极管n1918年：发明超外差接收年：发明超外差接收n1920年：实现无线广播年：实现无线广播n1924年：奈奎斯特（年：奈奎斯特（Nyquist）提出现代数字通信提出现代数字通信n1925年：实现三路明线载波电话（

24、多路通信）年：实现三路明线载波电话（多路通信）n1936年：实现调频无线电广播年：实现调频无线电广播n1937年：提出脉冲编码调制年：提出脉冲编码调制n1938年：实现年：实现电视广播电视广播2536/71通信发展里程碑 2/2n1948年：发明晶体管，香农（年：发明晶体管，香农（Shannon）提出信息论提出信息论n1950年：实现时分复用通信年：实现时分复用通信n1956年：铺设越洋电缆年：铺设越洋电缆n1957年：年：发射第一颗人造卫星发射第一颗人造卫星n1958年：发射第一颗通信卫星年：发射第一颗通信卫星n1960年：年：发明激光器发明激光器n1961年：年：发明集成电路发明集成电路n

25、1962年：发射第一颗同步通信卫星，脉冲编码调制实用化年：发射第一颗同步通信卫星，脉冲编码调制实用化n1960-70年：年：彩电问世，发明光纤，高速数字电子计算机彩电问世，发明光纤，高速数字电子计算机问世，数字技术迅速发展问世，数字技术迅速发展n1970-80年：年：大规模集成电路、商用卫星通信、程控数字大规模集成电路、商用卫星通信、程控数字交换机、光纤通信系统、微处理器交换机、光纤通信系统、微处理器等迅速发展等迅速发展n1980年后：年后：超大规模集成电路、光纤通信系统与网络、综超大规模集成电路、光纤通信系统与网络、综合业务数字网合业务数字网等崛起等崛起2636/71通信技术发展的驱动力n上

26、世纪上世纪80年代之前技术进步是发展的主要驱动力：年代之前技术进步是发展的主要驱动力：理论研究与工程实践相辅相成理论研究与工程实践相辅相成p从从Maxwell到无线广播与无线通信到无线广播与无线通信p从傅立叶到频谱的认识和广泛利用从傅立叶到频谱的认识和广泛利用p从高斯、瑞利、莱斯、多普勒到克服噪声、多径和快从高斯、瑞利、莱斯、多普勒到克服噪声、多径和快速移动对通信的影响速移动对通信的影响p从从Nyquist到数字通信到数字通信p从电话的发明到现代程控交换机从电话的发明到现代程控交换机p从从Shannon定理到现代调制与编码技术定理到现代调制与编码技术p从从Winer到现代信号检测与估计到现代信

27、号检测与估计p从控制论的提出到通信中同步系统的完善从控制论的提出到通信中同步系统的完善n近十多年来社会需求是发展的主要驱动力近十多年来社会需求是发展的主要驱动力2736/71大纲n通信技术概述通信技术概述n通信技术历史回顾通信技术历史回顾n关于课程安排关于课程安排2836/71课程目标n理解通信技术的基础知识理解通信技术的基础知识n理解通信系统的基本原理理解通信系统的基本原理n了解通信领域的基本需求和进展情况了解通信领域的基本需求和进展情况n了解通过建立数学模型进行理论研究的基本方法了解通过建立数学模型进行理论研究的基本方法n建立在工程实践中发现问题、分析问题和解决问建立在工程实践中发现问题、

28、分析问题和解决问题的概念题的概念n建立数学基础、理论研究、工程实践相融合的工建立数学基础、理论研究、工程实践相融合的工作理念作理念2936/71课程要求n基础要求基础要求p基本理论课程基本理论课程高等数学高等数学电磁场与微波电磁场与微波概率论与随机过程概率论与随机过程信号与系统信号与系统线性代数线性代数p工程类课程工程类课程电子线路、数字电路电子线路、数字电路通信线路（高频电子线路）通信线路（高频电子线路）n学习要求学习要求p掌握基本概念、术语、基本公式和基本分析方法掌握基本概念、术语、基本公式和基本分析方法p理论分析与工程实践两方面思考问题理论分析与工程实践两方面思考问题p以通信系统关键问题

29、为主线，分析、提高和创新以通信系统关键问题为主线，分析、提高和创新p共同研究共同研究3036/71教学计划n上课时间上课时间p双周周二：第双周周二：第1,2节；节； 每周周四，第每周周四，第3,4节节n上课地点上课地点p三教三教508n考试时间考试时间p2013年年1月月10日（周四）上午日（周四）上午8:3010:303136/71课程大纲1/2（习题课另行安排）n概论和基础知识（课时数：概论和基础知识（课时数：8）p概论概论p随机信号分析随机信号分析p信息论基础信息论基础n模拟线性调制（课时数：模拟线性调制（课时数：4） p线性模拟调制的基本原理线性模拟调制的基本原理p线性模拟调制的抗噪声

30、性能线性模拟调制的抗噪声性能n模拟角度调制模拟角度调制（课时数：（课时数：4）p模拟角度调制的基本原理模拟角度调制的基本原理p模拟角度调制的抗噪声性能模拟角度调制的抗噪声性能n模拟信号数字化及脉冲编码调制模拟信号数字化及脉冲编码调制（课时数：（课时数：4） p抽样、量化、编码抽样、量化、编码pPCM及其基本原理及其基本原理3236/71课程大纲2/2 （习题课另行安排）n数字基带系统（课时数：数字基带系统（课时数：6）p数字基带传输常用码型及其频谱特性数字基带传输常用码型及其频谱特性p码间串绕问题及奈奎斯特准则码间串绕问题及奈奎斯特准则p数字基带系统的抗噪声性能数字基带系统的抗噪声性能n二进制

31、数字调制系统（课时数：二进制数字调制系统（课时数：4）p二进制数字调制系统原理二进制数字调制系统原理p二进制数字调制系统抗噪声能力分析和性能比较二进制数字调制系统抗噪声能力分析和性能比较n最佳接收系统（课时数：最佳接收系统（课时数：4） p最佳接收机的概念及有关准则最佳接收机的概念及有关准则p最佳接收机的性能比较最佳接收机的性能比较n多进制数字调制系统（课时数：多进制数字调制系统（课时数：4） p基本多进制数字调制系统基本多进制数字调制系统p现代调制系统简介现代调制系统简介n锁相同步原理（课时数：锁相同步原理（课时数：2） 3336/71教学计划周次周次 日期日期 周二（周二（8:00-9:5

32、0） 主讲老师主讲老师 日期日期 周四（周四（10:10-12:00） 主讲老师主讲老师 19-13绪论绪论赵玉萍赵玉萍29-18基础知识（一）基础知识（一） 赵玉萍赵玉萍9-20基础知识（二）基础知识（二） 赵玉萍赵玉萍39-259-27基础基础 知识（三）知识（三）赵玉萍赵玉萍410-2（国庆放假）（国庆放假）10-4（国庆放假）（国庆放假）510-910-11模拟线性调制（一）模拟线性调制（一） 赵玉萍赵玉萍610-16模拟线性调制模拟线性调制（二）（二） 赵玉萍赵玉萍10-18模拟角度调制（一）模拟角度调制（一）赵玉萍赵玉萍710-2310-25模拟角度调制（二）模拟角度调制（二）赵玉

33、萍赵玉萍810-30模拟信号数字化（一）模拟信号数字化（一）赵玉萍赵玉萍11-1模拟信号数字化模拟信号数字化（二（二）赵玉萍赵玉萍911-611-8模拟部分习题课模拟部分习题课助助 教教1011-13数字基带调制（一）数字基带调制（一）赵玉萍赵玉萍11-15数字基带调制（二）数字基带调制（二）赵玉萍赵玉萍1111-2011-22数字基带调制（三）数字基带调制（三）赵玉萍赵玉萍1211-27二进制调制（一）二进制调制（一）赵玉萍赵玉萍11-29二进制调制（二）二进制调制（二）赵玉萍赵玉萍1312-412-6最佳接收（一）最佳接收（一）赵玉萍赵玉萍1412-11最佳接收（二）最佳接收（二）赵玉萍赵

34、玉萍12-13多进制调制（一）多进制调制（一）赵玉萍赵玉萍1512-1812-20多进制调制（二）多进制调制（二）赵玉萍赵玉萍1612-25锁相与同步技术锁相与同步技术赵玉萍赵玉萍12-27数字部分习题课数字部分习题课助助 教教171-11-3总复习课总复习课 赵玉萍赵玉萍171-8最后答疑最后答疑赵玉萍赵玉萍1-10期末考试期末考试 赵玉萍赵玉萍3436/71教学相关问题n安排两次作业课，不安排期中考试安排两次作业课，不安排期中考试n安排四次随堂测试，时间安排四次随堂测试，时间15-20分钟分钟n期末考试占期末考试占60%n平时作业占平时作业占20%n随堂测试占随堂测试占20%nPPT文件只

35、用于支持讲课需要，顺序与体系结构文件只用于支持讲课需要，顺序与体系结构可能存在问题，课下以读参考书为主。可能存在问题，课下以读参考书为主。3536/71参考书n中文版本中文版本p现代通信原理现代通信原理 清华清华 曹志刚曹志刚 经典经典 版本旧版本旧 p通信原理通信原理 国防国防 樊昌信樊昌信 经典经典 模拟少模拟少 p通信原理简明教程通信原理简明教程 清华清华 南利平南利平 清晰简洁清晰简洁 深度稍浅深度稍浅p现代通信原理与技术现代通信原理与技术 西电西电 张辉张辉 清晰简捷清晰简捷p通信原理学习指导通信原理学习指导 西电西电 张辉张辉 便于作题和考研便于作题和考研 n原版或翻译版本原版或翻

36、译版本pLeon W.couch：Digital and Analog Communication System；经典；经典pJohn G.Proakis：Digital Communications；经典、有深度、难度大；经典、有深度、难度大pBernard Sklar ：Digital Communications Fundamentals and Application；经典、全面经典、全面pRoy Blake：Electronic Communications System：系统与电路：系统与电路n其它参考书其它参考书p随机过程随机过程p信号与系统信号与系统p信息论与编码信息论与编码p

37、J G Proakis：Contemporary Communication System Using MATLAB 3636/71联系方式n主讲教师主讲教师p赵玉萍赵玉萍p电话：电话：62752836pEmail：n助教助教p万阳沙万阳沙手机：手机mail： 办公室：理科办公室：理科2号楼号楼2411p刘秋妍刘秋妍手机：手机mail： 办公室：理科办公室：理科2号楼号楼2321第一章 概论通信原理通信原理赵玉萍赵玉萍北京大学电子学系北京大学电子学系Email：3836/71大纲n通信系统模型通信系统模型n通信系统分类通信系统分类n常见调制方

38、式常见调制方式n通信信号频段通信信号频段n通信系统主要性能指标通信系统主要性能指标n通信系统模型示例通信系统模型示例3936/71通信系统一般模型n一般模型一般模型n信源速率示例信源速率示例业务业务比特率比特率（bit/s)bit/s)业务业务比特率比特率（kbit/s)kbit/s)业务业务比特率比特率（Mbit/s)Mbit/s)业务业务比特率比特率（Mbit/s)Mbit/s)打字40语音（GSM）9.6一次群（24路基群）1.544二次群（120路基群）8.448电传50语音（增量调制）32一次群（32路基群）2.048卫星转发器50电报150语音（PCM）64黑白电视6.3彩色电视9

39、0阅读400高保真音乐400二次群（96路基群）6.312大屏幕电视1000信息源发送设备信道接收设备受信者噪声源发送端接收端4036/71模拟通信系统模型1/2n模拟信号（连续信号）模拟信号（连续信号）p定义：凡信号参量的取值是连续的或取无穷多个值的，定义：凡信号参量的取值是连续的或取无穷多个值的，且直接与消息相对应的信号且直接与消息相对应的信号p含义：信号某一参量可以连续变化，或在某一取值范含义：信号某一参量可以连续变化，或在某一取值范围内可以取无穷多个值，而不一定在时间上也连续围内可以取无穷多个值，而不一定在时间上也连续p示例：电话机送出的语音、电视摄像机输出的图像示例：电话机送出的语音

40、、电视摄像机输出的图像4136/71模拟通信系统模型2/2n系统模型系统模型n系统示例：输入放大、信号调制、合路、发射机、系统示例：输入放大、信号调制、合路、发射机、信道、接收机、分路、信号解调、输出放大信道、接收机、分路、信号解调、输出放大信息源调制器信道解调器受信者噪声源4236/71数字通信系统模型1/4n数字信号（离散信号）数字信号（离散信号）p定义：凡信号参量只能取有限个值，并且常常不直接定义：凡信号参量只能取有限个值，并且常常不直接与消息相对应的信号与消息相对应的信号p含义：信号某一参量是离散变化的，而不一定在时间含义：信号某一参量是离散变化的，而不一定在时间上也离散上也离散p示例

41、：电报信号、计算机输入示例：电报信号、计算机输入/输出信号、输出信号、PCM信号信号4336/71数字通信系统模型2/4n系统特点系统特点p抗干扰能力强抗干扰能力强p便于信号处理便于信号处理差错控制编码可提高传输可靠性差错控制编码可提高传输可靠性易于加密处理易于加密处理p数字接口易于标准化数字接口易于标准化p易于集成化易于集成化p成本低成本低p代价代价占用带宽大占用带宽大示例：一路模拟电话通常只占据示例：一路模拟电话通常只占据4kHz带宽，但一路接近同样带宽，但一路接近同样话音质量的数字电话可能要占据话音质量的数字电话可能要占据 2060kHz的带宽的带宽4436/71数字通信系统模型3/4n

42、系统模型系统模型信息源信源编码器信道编码器数字调制器信道数字解调器信道译码器信源译码器受信者噪声源4536/71数字通信系统模型4/4n系统示例：信源编码、复用、信道编码、发射机、系统示例：信源编码、复用、信道编码、发射机、信道、接收机、信道解码、解复用、信源解码信道、接收机、信道解码、解复用、信源解码4636/71大纲n通信系统模型通信系统模型n通信系统分类通信系统分类n常见调制方式常见调制方式n通信信号频段通信信号频段n通信系统主要性能指标通信系统主要性能指标n通信系统模型示例通信系统模型示例4736/71通信系统分类n按信息分类：话音通信、图象通信、等等按信息分类：话音通信、图象通信、等

43、等n按调制分类：基带传输、频带传输按调制分类：基带传输、频带传输n按信号分类：数字通信、模拟通信按信号分类：数字通信、模拟通信n按复用分类：频分复用、时分复用、码分复用按复用分类：频分复用、时分复用、码分复用n按介质分类：有线通信（双绞线、电缆、光纤）、按介质分类：有线通信（双绞线、电缆、光纤）、无线通信（微波通信、移动通信、卫星通信、其无线通信（微波通信、移动通信、卫星通信、其它无线通信）它无线通信）n按波段分类：长波通信、中波通信、短播通信、按波段分类：长波通信、中波通信、短播通信、微波通信、微波通信、THz通信、光波通信、等等通信、光波通信、等等n按传送分类：单工、半双工、全双工按传送分

44、类：单工、半双工、全双工n按排列分类：并行传输、串行传输按排列分类：并行传输、串行传输4836/71通信方式全双工方式全双工方式半双工方式半双工方式单工方式单工方式4936/71并行与串行传输方式n串行传输串行传输n并行传输并行传输5036/71大纲n通信系统模型通信系统模型n通信系统分类通信系统分类n常见调制方式常见调制方式n通信信号频段通信信号频段n通信系统主要性能指标通信系统主要性能指标n通信系统模型示例通信系统模型示例5136/71常见调制方式：模拟调制调调 制制 方方 式式 用途用途 连连续续波波模模拟拟调调制制模拟线性调制模拟线性调制常规双边带调制常规双边带调制AM广播广播 抑制载

45、波双边带调抑制载波双边带调幅幅 DSB立体声广播立体声广播 单边带调幅单边带调幅SSB 载波、无线电台、数传载波、无线电台、数传 残留边带调幅残留边带调幅VSB 电视广播、电视广播、 数传、数传、 传真传真 模拟角度调制模拟角度调制（非线性调制）（非线性调制）频率调制频率调制FM 微波、卫星通信、广播微波、卫星通信、广播 相位调制相位调制PM 中间调制方式中间调制方式 5236/71常见调制方式：数字调制调调 制制 方方 式式 用途用途 连连续续波波数数字字调调制制数字调制数字调制幅度键控幅度键控ASK 数据传输数据传输 相位键控相位键控FSK数据传输数据传输 相位键控相位键控PSK、 DPS

46、K、 QPSK等等 数据传输、数据传输、 数字微波、数字微波、 空间通信空间通信 其他高效数字调制其他高效数字调制QAM、 MSK等等 数字微波、数字微波、 空间通信空间通信 5336/71常见调制方式：脉冲调制 调调 制制 方方 式式 用途用途 脉脉冲冲调调制制脉冲模拟脉冲模拟调制调制脉幅调制脉幅调制PAM 中间调制方式、中间调制方式、 遥测遥测 脉宽调制脉宽调制PDM(PWM) 中间调制方式中间调制方式 脉位调制脉位调制PPM 遥测、遥测、 光纤传输光纤传输 脉冲数字脉冲数字调制调制脉码调制脉码调制PCM 市话、市话、 卫星、卫星、 空间通信空间通信 增量调制增量调制DM 军用、军用、 民

47、用电话民用电话 差分脉码调制差分脉码调制DPCM 电视电话、电视电话、 图像编码图像编码 其他语言编码方式其他语言编码方式ADPCM、 APC、 LPC 中低速数字电话中低速数字电话 5436/71大纲n通信系统模型通信系统模型n通信系统分类通信系统分类n常见调制方式常见调制方式n通信信号频段通信信号频段n通信系统主要性能指标通信系统主要性能指标n通信系统模型示例通信系统模型示例5536/71通信信号频段1/35636/71通信信号频段2/3频率范围频率范围 波长波长 符号符号 传输媒质传输媒质 用途用途3 Hz30 kHz 104108 m 甚低频甚低频VLF 有线线对长波无线电有线线对长波

48、无线电 音频、电话、数据终端长距离音频、电话、数据终端长距离导航、时标导航、时标 30300 kHz 103104 m 低频低频LF 有线线对长波无线电有线线对长波无线电 导航、导航、 信标、信标、 电力线通信电力线通信 300 k3 MHz 102103 m 中频中频MF 同轴电缆短波无线电同轴电缆短波无线电 调幅广播、移动陆地通信、业调幅广播、移动陆地通信、业余无线电余无线电 330 MHz 10102 m 高频高频HF 同轴电缆短波无线电同轴电缆短波无线电 移动无线电话、移动无线电话、 短波广播定点短波广播定点军用通信、军用通信、 业余无线电业余无线电 30300 MHz 110 m 甚

49、高频甚高频VHF 同轴电缆米波无线电同轴电缆米波无线电 电视、电视、 调频广播、调频广播、 空中管制、空中管制、 车辆、车辆、 通信、通信、 导航导航 300 M3 GHz 10100 cm 特高频特高频UHF 波导波导/分米波无线电分米波无线电 微波接力、微波接力、 卫星和空间通信、卫星和空间通信、 雷达雷达 330 GHz 110 cm 超高频超高频SHF 波导波导/厘米波无线电厘米波无线电微波接力、微波接力、 卫星和空间通信、卫星和空间通信、 雷达雷达 30300 GHz 110 mm 极高频极高频EHF 波导波导/毫米波无线电毫米波无线电 雷达、雷达、 微波接力、微波接力、 射电天文学

50、射电天文学 105107GHz 3 10-30.3mm紫外紫外/可见光可见光/红外红外 光纤光纤/激光空间传播激光空间传播 光通信光通信 5736/71通信信号频段3/3超高频超高频SFH和极高频和极高频EHF频段划分频段划分频频 段段频率（频率（GHz）波长波长(cm)L123015S24157.5C487.53.75X812.53.752.4Ku12.5182.41.67K1826.51.671.132R26.5401.1320.75F40600.750.5E60900.50.33V901400.330.21T14010THz0.210.035836/71大纲n通信系统模型通信系统模型n通信系统分类通信系统分类n常见调制方式常见调制方式n通信信号频段通信信号频段n通信系统主要性能指标通信系统主要性能指标n通信系统模型示例通信系统模型示例5936/71通信系统性能度量n服务质量服