第1章绪论 通信原理 第六版.ppt

1 2 教材 通信原理 第6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 JohnG 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 3 考核 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 4 内容 1 1通信的基本概念1 2通信系统模型1 3通信系统分类及通信方式1 4信息度量1 5通信系统主要性能指标 5 1 1通信的基本概念 消息 信息和信号通信通信发展概况 6 通信发展概况 1 古代 公元前800年 周朝 周幽王烽火戏诸侯 应用光通信的见证 最简单的二进制数字通信 7 通信发展概况 2 近代 1837年 莫尔斯发明电报系统 1876年 贝尔发明电话 8 通信发展概况 3 现代20世纪60年代后 数字通信技术进入高速发展阶段 近20多年 数字通信迅猛发展 光纤通信也携手同行 两者都成为现代通行网的主要支柱 9 通信发展概况 塞缪尔 莫尔斯 SamuelFinleyBreeseMorse1791 1872 10 通信发展概况 贝尔 1847 1922 美国电话发明者 11 通信发展概况 1876年3月10日 美国发明家贝尔发明世界上第一部电话 并获美国专利局批准的电话专利 这是2005年8月11日拍摄的美国新泽西州默里山贝尔实验室博物馆内的世界第一部电话 世界第一部电话 12 通信发展概况 麦克斯韦在物理学中的最大贡献是建立了统一的经典电磁场理论和光的电磁理论 预言了电磁波的存在 1873年 麦克斯韦完成巨著 电磁学通论 这是一部可以同牛顿的 自然哲学的数学原理 相媲美的书 具有划时代的意义 是牛顿以后科学史上的又一座丰碑 麦克斯韦 JamesClerkMaxwel1831 1879 英国物理学家 13 通信发展概况 赫兹 1857 1894 德国物理学家 赫兹对人类最伟大的贡献是用实验证实了电磁波的存在 这个证明成了近代科学史上的一座里程碑 赫兹的发现具有划时代的意义 它不仅证实了麦克斯韦发现的真理 更重要的是开创了无线电电子技术的新纪元 为了纪念他在电磁波发现中的卓越贡献 后人将频率的单位命名为赫兹 14 1 2通信系统模型 通信系统一般模型模拟通信系统模型数字通信系统模型 15 一 通信系统一般模型 通信系统 完成通信这一过程的全部设备和传输媒介 16 一 通信系统一般模型 通信系统 完成通信这一过程的全部设备和传输媒介 17 一 通信系统一般模型 通信系统 完成通信这一过程的全部设备和传输媒介 传输信号的物理媒质 包括无线信道和有线信道 18 一 通信系统一般模型 通信系统 完成通信这一过程的全部设备和传输媒介 完成发送设备的反转换 进行解调 译码 解码等 如收音机 电视机 19 一 通信系统一般模型 通信系统 完成通信这一过程的全部设备和传输媒介 传输信息的归宿点 作用为将复原的原始信号转换成相应的消息 如喇叭 显示器 20 一 通信系统一般模型 通信系统 完成通信这一过程的全部设备和传输媒介 21 信道中的信号 模拟信号 数字信号 22 二 模拟通信系统模型 频谱搬移 将基带信号变换成频带信号 将频带信号恢复成基带信号 23 三 数字通信系统模型 提高数字信号传输的有效性 模 数转换 数据扰乱 数据加密 进行差错控制 三种数字通信系统 数字频带 数字基带 模拟信号数字化传输 24 四 数字通信系统特点 优点 1 抗干扰能力强 可靠性高 2 体积小 功耗低 易于集成 3 便于进行各种数字信号处理 4 有利于实现综合业务传输 5 便于保密缺点 1 占用频带宽 2 对同步要求高 系统和设备比较复杂 25 1 3通信系统的分类及通信方式 按消息的物理特征按调制方式按信号特征按传输媒介按复用方式 一 通信系统的分类 26 1 按消息的物理特征 电报通信系统电话通信系统数据通信系统图像通信系统等等 27 2 按调制方式分类 将未经调制的信号直接传送 如音频市内电话 基带传输 频带传输 对各种信号调制后传输的总称 常见的调制方式见表1 1 28 表1 1常见的调制方式 29 续表 30 模拟通信系统 3 按信号特征分类 数字通信系统 31 4 按传输媒质分类 有线通信系统 无线通信系统 32 5 按信号复用方式分类 频分复用通信系统 时分复用通信系统 码分复用通信系统等等 33 二 通信方式 按消息传送的方向与时间分单工通信半双工通信全双工通信按数字信号码元排序方式分串行传输并行传输 34 1 4信息的度量 信息量的概念平均信息量的概念 如何度量信息 首先要解决的问题 35 一 信息量的概念 信息量与消息出现概率之间的关系 信息量是消息出现概率的函数 消息出现的概率越小 所包含的信息量就越大 若某消息由若干个独立消息所组成 则该消息所包含的信息量是每个独立消息所含信息量之和 36 例1 信息量的概念 进行一个具有16个等可能结果的随机试验 每一个结果具有的信息量为多少 37 例2 信息量的概念 设某消息由a b c d四种符号组成 其概率分别为求cabacabdacbdaabcadcbabaadcbabaacdbacaacabadbcadcbaabcacba的信息量 38 二 平均信息量的概念 平均信息量 指每个符号所含信息量的统计平均值 39 例3 平均信息量的概念 用平均信息量的概念来计算例2中消息所含的信息量 40 例4 平均信息量的概念 由二进制数字1 0组成的消息试推导以 为变量的平均信息量 并绘出 从0到1取值时的曲线 41 1 5通信系统的性能指标 通信系统主要性能指标 有效性和可靠性 有效性 指在给定信道内所传输的信息内容的多少 或者说是传输的 速度 可靠性 指接收信息的准确程度 也就是传输的 质量 42 一 模拟通信系统 有效性 用有效传输频带来度量 可靠性 用接收端最终输出信噪比来度量 说明 不同调制方式在同样信道信噪比下所得到的最终解调后的信噪比是不同的 两者是互相矛盾的 也是可互换的 43 二 数字通信系统 有效性 码元传输速率信息传输速率频带利用率可靠性 误码率 码元差错率 误信率 信息差错率 44 码元传输速率RB简称传码率 又称符号速率 表示 单位时间内传输码元 信号 的数目单位 波特 Baud 记为B 例如 若1秒内传2400个码元 则传码率为2400B 数字信号有多进制和二进制之分 但码元速率与进制数无关 只与传输的码元长度T有关 1 传输速率 45 信息传输速率Rb简称传信率 又称比特率 表示 单位时间内传递的平均信息量或比特数 单位 比特 秒 可记为bit s b s或bps 码元速率和信息速率的关系等概传输时 46 例如 若码元速率为600Baud 那么等概四进制时的信息速率为1200b s 相反 若信息速率为1800b s 那么等概八进制时的码元速率为600Baud 47 例如 已知四进制离散等概信源 0 1 2 3 求发送每一符号时所传送的信息量 若每个符号 码元 宽度为1ms 求相应的码元速率和信息速率 48 2 频带利用率 意义 比较不同通信系统的有效性时 单看它们的传输速率是不够的 还应看在这样的传输速率下所占的信道的频带宽度 真正衡量数字通信系统传输效率的应当是单位频带内的码元传输速率 即 或 49 3 差错率 误码率 码元差错率 指错误的码元在总码元数中所占的比例 即误信率 信息差错率 指错误接收的信息量在传送信息总量中所占的比例 即误码率和误信率的关系 50 例如 有一个4PSK数字通信系统 现传输20个码元 其中错了2个码元 那么误码率为10 如果每个错误码元有一个比特错误 那么误比特率为5 如果每个错误码元有两个比特错误 那么误比特率为10 51 例如 已知某四进制数字传输系统的信息传输速率为2400 bit s 接收端在半小时内共收到216个错误码元 试计算该系统的误码率 52 小结 1 通信系统构成 模拟通信系统结构框图及各部分功能简介 数字通信系统结构框图及各部分功能简介 与模拟系统的差异 数字通信系统的特点2 通信系