1、現代通信原理與系統學習的總體目的要求： 掌握數字通信系統的組成及工作原理； 深入理解數字通信系統各個部分的工作原理、特點及系統分析方法； 理解數字通信系統的關鍵技術特點； 掌握現代通信系統的相關標準，技術趨勢； 熟練運用多種分析方法，分析基帶與頻帶傳輸系統的特性，掌握同步系統的實現方法。通信原理緒論一、通信的目的及任務 交流、交換信息，傳遞信息。 克服距離障礙，迅速、準確的傳遞信息圍繞上述任務，通信技術經歷了相當長時期的發展二、通信技術的發展與演變 1、古老的通信方式烽火書信（快 馬），中繼方式驛站。 2、現代通信的發展模擬通信：1877年，貝爾實驗室發明電話數字通信：1836年，莫爾斯發明電

2、報通信發展的幾個階段第一階段：語言、人力、馬力；第二階段：文字發明、郵政；第三階段： 印刷術發明；第四階段： 電話、電報、廣播；第五階段： 信息時代，現代通信。通信和經濟的關系沒有現代通信，就沒有經濟的高速發展電話普及率發達國家：50臺/100人。我國： 73.8臺/100人。 我國的通信事業和設施需要跟上經濟發展的步伐，更需要趕上現代化發展速度！任務艱巨！ 近幾年，有了很大改善。通信發展簡史 1838 摩爾斯發明有線電報1864 麥克斯韋提出電磁輻射方程 1876 貝爾發明電話 1896 馬可尼發明無線電報 1906 發明真空管 1918 調幅無線電廣播、超外差接收機問世 1925 開始采用

3、三路明線載波電話、多路通信 1936 調頻無線電廣播開播 1937 發明脈沖編碼調制原理 1938 電視廣播開播19401945 二次大戰刺激了雷達和微波通信系 統的發展 通信發展簡史1948 發明晶體管，香農提出了信息論， 通信統計理論開始建立 。1950 時分多路通信應用于電話1956 敷設了越洋電線 1957 發射第一顆人造衛墾1958 發射第一顆通信衛星1960 發明激光1961 發明集成電路通信發展簡史1962 發射第一顆同步通信衛星；脈沖編碼調制 進入實用階段19601970 彩色電視問世；阿波羅宇宙飛船登 月；數字傳輸的理淪和技術得到了迅 速發展1970 1980 出現高速數字電

4、子計算機、大規模 集成電路、商用衛星通信、程控數字 交換機、光纖通信系統、微處理機等 迅速發展；1980 超大規模集成電路、長波長光纖通信系統 廣泛應用；綜合業務數字網崛起。星星 通信、星地通信。主要傳輸方式及發展的趨勢電纜，SSB/FDM，13200話路，6路電視微波中繼， SSB/FDM，6000路，可敷設電纜無法到達的地方光纖通信，百萬路以上/每纖芯衛星通信，國際衛星組織數十萬條話路，80100洲際衛星用于遠距離電視傳送，技術：模擬，FDMA；移動通信，集有線、無線于一體，數字化、微型化。我國是最大的市場。一、通信系統的組成1、通信系統的基本認識 通信的目的是傳送消息（信息）。消息不能直

5、接傳輸，需要借助相應的設備變換為適合通信信道傳輸的信號，所有完成信息變換及信息傳輸的設備的全體（有機組合）就構成了一個完整的通信系統。2、通信系統的組成 通信系統由信號源信號源、發送設備發送設備、信道信道、接收設備接收設備和受信者受信者組成，見圖1。其中，噪聲是信道或設備產生的一種隨機信號，在任何通信系統中，不可避免。3、通信過程是一個隨機過程。信號是隨機信號。信號源發送設備信道接收設備受信者發送端噪聲源接收端圖1 通信系統的模型二、通信系統特征 1、模擬通信系統 模擬通信系統信號特征：信號連續。需要兩種變換： a :連續消息原始電信號連續消息 b: 原始電信號具有低頻分量，不宜直接傳輸，需要

6、調制變換， 模擬通信系統特點： 處理時間連續信號，容易實現，主要缺點是易受干擾，對信道要求較高，難以實現大容量和超高速的信號傳輸。 模擬通信系統組成：如圖2。信號源調制器信道解調器受信者噪聲源圖2 模擬通信系統模型模擬信源調制器發濾波器信道收濾波器解調器信宿噪聲n(t)mi(t)A點ni(t)mo(t)no(t)B點 帶收發濾波器的模擬通信系統模型說明：模擬通信系統并非不能加密。幾個基本概念：基帶信號：原始電信號頻帶信號：基帶信號經調制變換、成為已調信號載波：調制信號：相互關系： 調制信號（基帶信號）載波已調信號（頻帶信號）調制過程示意圖基帶信號載波信號已調信號(AM)正弦:AM:FM:PM:

7、信號調制過程數字通信系統2、數字通信系統數字信號的特征：信號取值離散數字通信系統的特點：1）抗干擾能力強；2）便于加密；3）便于糾錯；4）能運用現代數字信號處理技術；5）可綜合傳遞各種消息，通信系統功能增強。 數字通信系統組成：見圖3。數字復接信息源加密器編碼器調制器信道解調器譯碼器解密器受信者信息源基帶信號形成器 信道接收濾波器受信者噪聲源圖3 數字通信系統模型噪聲源發端同步收端同步數字分接數字通信的特殊問題（1）差錯控制通過編碼實現，因而發送端需要編碼器，接收端需要解碼器；（2）需要保密時，發送端需加密，接收端則需要解密；（3）發送端按節拍傳送數字信號單元（碼元），接收端須按同樣節拍接收，

8、即要求嚴格“同步”。同步：有兩種同步，“碼元同步”或“位同步”；“碼組同步”或“群同步”、“幀同步”。三、通信系統分類分類方法：1、按消息物理特征分類，可分：電報通信系統；電話通信系統；數據通信系統；圖象通信系統等。2、按調制方式分類，有基帶傳輸；頻帶傳輸。3、按信號特征分類，有模擬通信系統和數字通信系統。4、按傳輸介質分，可分為有線和無線通信系統。5、按信號復用方式分類，可分為：頻分復用；時分復用；碼分復用。通信方式點對點通信：單工通信，消息只能單向傳輸（遙測、遙控）；半雙工通信，雙方能收、發，但不能同時收發（對講機等）；全雙工通信，雙方能同時收發（電話等）。數字通信中，還有串序傳輸并序傳輸

9、。幾種通信方式示意圖，見圖4。 發端 信道 收端 （a） 發端 收端 信道 發端 收端 （b） 發端 發端 收端 收端 信道 信道（c） 圖4 通信方式示意圖（a）單工通信 （ b）半雙工通信 （c）全 雙工通信 發送 設備 接收 設備101（a）發送設備發送設備（b） 圖5 串序與并序傳輸方式 （a）串序通信 （b）并序傳輸四、信息及其度量 通信的目的在于傳遞信息。信息可理解為消息中有意義的內容。 不同形式的消息，可以包含相同的信息。消息多種多樣，而度量信息量的方法，應對任何消息適用，和消息種類無關。 消息中所含信息量的多少，和消息描述的事件發生的概率p(x)有關，事件出現的概率越大，包含的

10、信息量I越少，反之，事件出現的概率越小，所含信息量則越大。 即 II(p(x) 信息量表示1( )log( )I xp x 由 n個獨立事件構成的聯合事件X對應的信息量I(X)應為n個單個事件信息量的和，即12()( )( )nI XI xIIx而聯合事件對應的概率為12()( )( )( )nP Xp xpxpx只有對數函數可以滿足上述關系，因此，若設事件X發生的概率為p(x)，則對應的信息量為哈特萊提出：信息量的單位)( 12log2/1/1 log22bitI)(2log/1/1 log22bitkMIk若傳送M進制波形，且M=2k，則I=k(bit)。即對數的底a=2時，單位為比特（b

11、it）；對數的底a=e時，單位為奈特（nit）對數的底a=10時，單位為哈特萊。定義：傳送兩個等概的二進制波形之一的信息量為1，單位為“比特”1log( )NiiiInP x 采用離散信源的平均信息量計算，即1( )( )log( )NiiiiH xP xP x 消息很長時，計算麻煩！上式稱為信源的熵！ 對于一串符號構成的消息，設有N個符號，每個符號出現n次，則有式中，P(xi)為第i個符號出現的概率。五、通信系統的性能指標1、影響性能指標的因素 有效性（消息傳輸速度）、可靠性（通信質量）、適應性、標準性、經濟性及維護使用等。2、模擬通信系統的性能傳輸速度。主要決定于消息所含的信息量和對連續消

12、息（信息源）的處理。消息傳輸速度可用單位時間內傳送的信息量衡量。均方誤差，衡量發送的模擬信號與接收端 恢復的模擬信號之間的誤差程度。 誤差由傳輸過程中疊加在信號上的噪聲和信道傳輸特性不理想產生。信噪比S/N3、數字通信系統的性能傳輸速率（1）碼元傳輸速率或傳碼率，定義為單位時間內傳送碼元的數目，單位為“波特”。（2）信息傳送速率或傳信率，定義為每秒時間內傳送的信息量。單位為“比特”。在二進制情形，碼元速率和信息速率在數值上相等。差錯率（1）誤碼率：錯誤接收的碼元占傳送總碼元數的比例；（2）誤信率：錯誤接收信息量占發送總信息量的比例。二進制和多進制數據傳輸率的關系 設二進制和多進制的碼元速率分別為：RB2RBN ，則2log(/ )bBRRNbit sRb表示信息速率。22log( )BBNRRNB 對于N進制，其信息速率和碼元速率的關系為二進制代碼二進制信號 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0四進制代碼四進制信號 1 -1 3 -3 1Ts2Ts2:二進制代碼寬度Ts