通信原理第一章緒論1.1

通信的基本概念1.2通信系統(tǒng)組成1.3通信系統(tǒng)的分類及通信方式1.4信息及其度量1.5主要性能指標(biāo)

1.1通信的基本概念1.什么叫通信？

通信:信息（或消息）的傳輸和交換。（要求準(zhǔn)確、迅速）消息：信息的物理表現(xiàn)形式。如語言、文字、數(shù)據(jù)或圖像等。信息：消息的內(nèi)涵，即信息是消息中所包含的人們原來不知而待知的內(nèi)容。2.通信系統(tǒng)傳的是什么？

3.通信所包含的種類1.2通信系統(tǒng)模型

1．2．1通信系統(tǒng)模型基于點(diǎn)與點(diǎn)之間的通信系統(tǒng)的模型信息源（信源）：發(fā)送設(shè)備:信道:接收設(shè)備：信宿：即受信者噪聲源：模擬信號波形(a)連續(xù)信號；(b)抽樣信號1.2.2模擬通信與數(shù)字通信系統(tǒng)模型傳輸?shù)男盘枺簲?shù)字信號（信號的參量離散取值）。模擬信號（信號的參量連續(xù)取值）。數(shù)字信號波形(a)二進(jìn)制波形；(b)2PSK波形按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。模擬通信系統(tǒng)模擬通信的主要特點(diǎn)1）抗干擾能力差2）不易于保密通信3）設(shè)備不易于大規(guī)模集成4）不適應(yīng)飛速發(fā)展的計(jì)算機(jī)通信的要求5）簡單、易于實(shí)現(xiàn)。2數(shù)字通信系統(tǒng)信源編碼與譯碼：信道編碼與譯碼：加密與解密：數(shù)字調(diào)制與解調(diào)：同步：數(shù)字通信的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)抗干擾能力強(qiáng)，且噪聲不積累傳輸差錯可控便于處理、變換、存儲便于將來自不同信源的信號綜合到一起傳輸易于集成，使通信設(shè)備微型化，重量輕易于加密處理，且保密性好缺點(diǎn)：需要較大的傳輸帶寬對同步要求高1.3通信系統(tǒng)的分類及通信方式1.3.1通信系統(tǒng)分類按消息物理特征分類：電報(bào)通信系統(tǒng)、電話通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)、圖像通信系統(tǒng)。按調(diào)制方式分類:基帶傳輸和頻帶傳輸。按信號特征分類:模擬通信和數(shù)字通信.按傳輸媒質(zhì)分類:有線通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng).按信號復(fù)用方式分類:頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用和碼分復(fù)用。按工作波段分類:長波通信、中波通信、短波通信、遠(yuǎn)紅外通信等。表1-1常見的調(diào)制方式調(diào)制方式用途連續(xù)波調(diào)制線性調(diào)制常規(guī)雙邊帶調(diào)幅AM廣播抑制載波雙邊帶調(diào)制DSB立體聲廣播單邊帶調(diào)幅SSB載波通信、無線電臺、數(shù)傳殘留邊帶調(diào)幅VSB電視廣播、數(shù)傳、傳真非線性調(diào)制頻率調(diào)制FM微波中繼、衛(wèi)星通信、廣播相位調(diào)制PM中間調(diào)制方式數(shù)字調(diào)制幅度鍵控ASK數(shù)據(jù)傳輸續(xù)表

調(diào)制方式

用途脈沖數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制相位鍵控PSK、DPSK、QPSK等數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)字微波、空間通信其他高效數(shù)字調(diào)制QAM、MSK等數(shù)字微波、空間通信脈沖模擬調(diào)制脈幅調(diào)制PAM中間調(diào)制方式、遙測脈寬調(diào)制PDM(PWM)中間調(diào)制方式脈位調(diào)制PPM遙測、光纖傳輸脈沖數(shù)字調(diào)制脈碼調(diào)制PCM市話、衛(wèi)星、空間通信增量調(diào)制DM軍用、民用電話差分脈碼調(diào)制DPCM電視電話、圖像編碼其他語言編碼方式ADPCM、APC中低速數(shù)字電話

表1–2通信波段與常用傳輸媒質(zhì)

頻率范圍波長符號傳輸媒質(zhì)用途3Hz~30kHz104~108m甚低頻VLF有線線對長波無線電音頻、電話、數(shù)據(jù)終端長距離導(dǎo)航、時(shí)標(biāo)30~300kHz103~104m低頻LF有線線對長波無線電導(dǎo)航、信標(biāo)、電力線通信300kHz~3MHz102~103m中頻MF同軸電纜短波無線電調(diào)幅廣播、移動陸地通信、業(yè)余無線電3~30MHz10~102m高頻HF同軸電纜短波無線電移動無線電話、短波廣播定點(diǎn)軍用通信、業(yè)余無線電30~300MHz1~10m甚高頻VHF同軸電纜米波無線電電視、調(diào)頻廣播、空中管制、車輛、通信、導(dǎo)航續(xù)表（2）頻率范圍波長符號傳輸媒質(zhì)用途300MHz~3GHz10~100cm特高頻UHF波導(dǎo)分米波無線電微波接力、衛(wèi)星和空間通信、雷達(dá)3~30GHz1~10cm超高頻SHF波導(dǎo)厘米波無線電微波接力、衛(wèi)星和空間通信、雷達(dá)30~300GHz1~10mm極高頻EHF波導(dǎo)毫米波無線電雷達(dá)、微波接力、射電天文學(xué)107~108GHz3×10-5~3×10-4cm紫外可見光紅外光纖激光空間傳播光通信1.3.2通信方式1．按消息傳遞的方向與時(shí)間關(guān)系分單工、半雙工及全雙工通信三種。單工通信、半雙工通信、全雙工通信2．按數(shù)字信號排列順序分并行傳輸和串行傳輸。串行傳輸、并行傳輸：1.4信息及其度量1.什么叫“信息”？消息中所含有的“新”成分2.信息如何度量？信息與那些因素有關(guān)？3.若干個互相獨(dú)立事件構(gòu)成的消息，所含信息量等于各獨(dú)立事件信息量之和，也就是說，信息具有相加性，即

I［P(x1)P(x2)…］=I［P(x1)］+I［P(x2)］+…1）離散消息信息量信息量的單位與對數(shù)底數(shù)a的關(guān)系。a=2時(shí)，信息量的單位為比特(bit)；a=e時(shí)，信息量的單位為奈特(nit)；a=10時(shí)，信息量的單位為哈特萊(hartley)。2）離散信源的平均信息量對構(gòu)成信源的所有符號所具有的信息量求數(shù)學(xué)期望

H(x)=P(x1)［-log2P(x1)］+P(x2)［-log2(x2)］

+…+P(xn)［-log2P(xn)］通常又稱它為信息源的熵，單位bit/符號。例1–1設(shè)二進(jìn)制離散信源，以相等的概率發(fā)送數(shù)字0或1，則信源每個輸出的信息含量為4進(jìn)制等概時(shí)每個輸出(符號)含信息量為2比特.M進(jìn)制等概時(shí)每個輸出(符號)含信息量的信息量為log2

M(bit)若M是2的整冪次，則顯然，當(dāng)每個符號等概出現(xiàn)時(shí)3）總信息量，如發(fā)m個符號有效性和可靠性模擬通信系統(tǒng)：有效性：可用有效傳輸帶寬來度量?？煽啃裕嚎捎媒邮斩俗罱K輸出信噪比來度量。

數(shù)字通信系統(tǒng)有效性：用傳輸速率和頻帶利用率來衡量。碼元傳輸速率（波特率、傳碼率）定義為單位時(shí)間傳送碼元的數(shù)目：單位為波特（Baud），簡記為B。 式中T－碼元的持續(xù)時(shí)間