第1章绪论 通信原理 第6版 教学课件

1 通信原理 教材 通信原理 第6版 樊昌信等 国防工业出版社 2 考核方式 期末考试60 期中考试20 第9周 平时成绩 包括考勤 作业 10 实验10 5个实验 按时 按顺序 按要求书写实验报告 3 通信发展简史通信系统组成通信系统分类及通信方式信息及其度量通信系统主要性能指标 第一章绪论 4 一 通信发展简史 初级阶段 110年 1837有线电报 莫尔斯 1876电话 贝尔 1894无线电报1918AM广播1936FM广播1938TV广播1940 1945雷达 微波通信 5 近代通信阶段 35年 1948香农 信息论 1958通信卫星60年代IC 彩电 数字通信 电子计算机70年代LSI 大规模集成电路 商用通信卫星 数字程控交换机 分组交换网协议 6 现代通信阶段 80年代VLSI 光纤通信 移动通信 ISDN网研制 因特网主干网90年代各种先进的通信网络类型多样化 规模大型化 业务综合化信息高速公路21世纪电信网将发生革命性变化NGN 下一代网络技术上更为先进的网络提供更为先进业务的网络 7 通信的目的是传递消息 包括传输和交换 二 通信系统组成 一般通信系统模型 8 模拟通信与数字通信 通信系统 数字通信系统 基带传输系统 调制传输系统 基带传输系统 调制传输系统 模拟通信系统 9 模拟通信系统模型 10 数字通信系统模型 11 三 通信系统分类及通信方式 按通信业务分类 话务通信和非话务通信非话务通信主要是计算机通信 数据库检索 电子信箱 电子数据交换 传真存储转发 可视图文及会议电视 图像通信等 按调制方式分类 基带传输和频带 调制 传输按信号特征分类 模拟通信系统 数字通信系统 12 通信系统分类 按传输媒介分类 有线通信和无线通信按信号复用方式分类 频分复用 时分复用和码分复用 表1 1常见的调制方式 表1 2通信波段与常用传输媒质 17 通信方式 对于点与点之间的通信 按消息传递的方向与时间关系 通信方式可分为单工 半双工及全双工通信三种 单工通信 指消息只能单方向传输的工作方式 因此只占用一个信道 广播 遥测 遥控 无线寻呼等 18 半双工通信 通信双方都能收发消息 但不能同时进行收和发的工作方式 使用同一载频的对讲机 收发报机以及问询 检索 科学计算等数据通信 全双工通信 指通信双方可同时进行收发消息的工作方式 一般情况全双工通信的信道必须是双向信道 普通电话 手机 计算机之间的高速数据通信 通信方式 19 四 信息及其度量 通信系统通过传输信号而传递了消息 其传输能力该如何度量 20 4 1信息的概念 通信系统传输的具体对象是消息 其最终的目的在于通过消息的传送使收信者获知信息 信息 指的是收信者在收到消息之前对消息的不确定性 信息与消息的关系 消息是具体的 而信息是抽象的 21 4 1信息的概念 为了对通信系统的传输能力进行定量的分析和衡量 就必须对信息进行定量的描述 不同的消息含有不同数量的信息 同一个消息对不同的接收对象来说信息的多少也不同 对信息的度量应当是客观的 22 4 1信息的概念 信息量 衡量信息多少的物理量为信息量 关于信息量的理解 1 信息量的大小与消息所描述事件的出现概率有关 信息量是消息出现概率的单调递减函数 2 如果收到的不是一个消息 而是若干个互相独立的消息 则总的信息量应该是每个消息的信息量之和 3 对于由有限个符号组成的离散信源来说 随着消息长度的增加 其可能出现的消息数目却是按指数增加的 23 若xi出现的概率为 则其信息量为 单位比特 bit 单位奈特 nit 单位哈特莱 Hartly 24 例1 1表1 2给出英文字母出现的概率 求字母e和q的信息量 表1 2英文字母出现的概率解 由表1 2可知e的出现概率为P e 0 105 可计算其信息量I e 即有q的出现概率P q 0 001 其信息量 4 2平均信息量设N种信息源中第i种信息出现ni次 且其出现的概率为 则整个消息该信息的信息量为 平均信息量为 通过平均信息量计算总信息量 利用下式 信息源中各种符号等概出现信息量最大 即 26 例1 2一离散信源由A B C D四种符号组成 设每一个符号的出现都是独立的 1 当四种符号出现概率分别为1 4 1 4 1 8 3 8时 求信源的平均信息量 2 当四种符号等概出现时 求信源的平均信息量 解 1 不等概时信源的平均信息量为 1 91 bit 符号 2 等概时信源的平均信息量为最大值 即 bit 符号 27 五 通信系统的质量指标 有效性与可靠性一 模拟通信系统的质量指标有效性 带宽 可靠性 信噪比 SNR 28 二 数字通信系统的质量指标 有效性 1 传输速率码元速率 波特率 Rs信息速率 比特率 RbRb Rslog2M bit s M 为M进制码元 B为带宽 单位为Hz 29 2 频带利用率两个传输速率相等的系统如果使用的带宽不同则传输效率也不同 所以频带利用率更本质地反映了数字通信系统的有效性 定义单位频带内的码元传输速率为码元频带利用率 即定义单位频带内的信息传输速率为信息频带利用率 即此式应用更为广泛 如果不加以说明 频带利用率均指信息频带利用率 30 可靠性可靠性用差错率来衡量1 误比特率 误信率 PbPb 错误接收比特数 传输总比特数2 误码元率 误符号率或误码率 PsPs 错误接收码元数 传输总码元数 例1 某一数字传输系统传送二进制码元的速率为2400Bd 试求该系统的信息速率 若该系统改为传送16进制信号码元 码元速率不变 则这时的系统信息速率为多少 设各码元独立等概率出现 解 1 Rb Rs 2400 bit s 2 Rb Rslog2M 2400 log216 9600 bit s 例题 32 例2 设某数字系统码元速率为Rs 103Bd 试问在系统传递函数的截止角频率为4 103rad s的情况下 系统的频带利用率 s是多少 若改用截止角频率为2 103rad s的传输系统 其频带利用率 s又为多少 解 B 4 103 2 2 103 Hz s Rs B 103 2 103 0 5 Bd Hz 当截止角频率为2 103rad s时 B 2 103 2 103 Hz 此时 s Rs B 103 103 1 Bd Hz 33 例3已知某四进制数字传输系统的信息速率 传信率 为2400bit 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Pe 解 码元速率 传码率 为Rs Rb log2M