通信原理教程1.ppt

通信原理教程（第2版）第1章概论
1.1通信的发展
古代通信的起源
两类通信方式
近代通信的发展
1.2消息、信息和信号
消息：语音、文字、图形、图像…
信息：消息的有效内容
不同消息可有相同内容
信号：消息的载体
通信系统中传输的是信号信息的度量：
*制定度量方法考虑的原则
货物 消息
货运量 信息量
有多种 有多种
和种类无关 和类型无关
和贵重程度 和重要程度
无关 无关
总量是单件 总量是单件独立
货运量之和 消息的信息量之和 *制定度量信息的方法

#消息“量”信息量
#例：“明天降雨量将有一毫米”--信息量小
“明天降雨量将达到一米”--信息量大
“明日太阳将从东方升起”--信息量零
#信息量I=I[P(x)]，P(x)--发生概率
#定义：I=loga[1/P(x)]=-logaP(x)
#通常取a=2,此时单位为“比特”。
#对于一个等概率、二进制码元：
I=log2[1/P(x)]=log2[1/(1/2)]=1比特#对于一个等概率、M进制码元：
I=log2[1/P(x)]=log2[1/(1/M)]
=log2M 比特
若M=2k，则I=k比特1.3数字通信
1.3.1基本概念
两类信号
模拟信号：取值连续，例如语音
数字信号：取值离散，例如数据
模拟信号与数字信号两类通信系统
模拟通信系统
要求－高保真度
准则－信号噪声功率（电压）比
手段－参量估值方法
数字通信系统
要求－正确
准则－错误率
手段－统计判决理论1.3.2数字通信的优点
取值有限，能正确接收。可采用纠错和检错技术，大大提高抗 干扰性。
可采用高保密性能的数字加密技术。
可综合传输各种模拟和数字输入信号
易于设计、制造，体积小、重量轻。
可作信源编码，压缩冗余度，提高信 道利用率。
输出信噪比随带宽按指数规律增长。
数字通信系统模型模拟通信系统模型1.3.4数字通信系统的主要性能指标误字率Pw=错误接收字数/总传输字数
误码率和误比特率的关系
Pb=PexM/[2(M-1)]Pe/2
误字率和误比特率的关系
对于二进制，
若一个字由k比特组成，则
Pw＝1–(1–Pe)k

频带利用率
能量利用率1.4信道
1.4.0信道的定义： 1.4.1无线信道
无线电通信的起源
电磁波发射对波长的要求
频段（波长）划分频段（波长）划分频段（波长）划分频段（波长）划分频段（波长）划分对流层地波D层：高60~80km
E层：高100~120km
F层：高150~400km
F1层：140~200km
F2层：250~400km
晚上：D层、F1层消失
E层、F2层减弱
天波

电离层高度：60～300km
单跳最大距离：4000km
多跳可以环球
频率：2～30MHz视线传播无线电中继静止卫星中继通信平流层中继通信频率(GHz)
(a)氧气和水蒸气（浓度7.5g/m3）的衰减散射通信蜂窝网1.4.2有线信道
明线
对称电缆
同轴电缆
有线电信道电气特性光纤
结构
损耗1.4.3信道模型
调制信道模型:对于单“端对”信道

eo(t)=f[ei(t)]+n(t)

式中ei(t)－输入的已调信号；
eo(t)－输出信号；
n(t)－加性噪声，它与ei(t)相互独立。
f[ei(t)]－与输入有关的一个函数,
表示信道对于信号的影响。通常，f[ei(t)]可以表示为：k(t)ei(t)，
此时，eo(t)=k(t)ei(t)+n(t)
其中k(t)表示时变线性网络的特性，称为乘性干扰。
k(t)－一个复杂的函数，反映信道的衰减、线性失真、非线性失真、延迟…等。
最简单情况：k(t)=常数，表示衰减。

当k(t)=常数，称为恒(定)参(量)信道
例如，同轴电缆
当k(t)常数，称为随(机)参(量)信道
例如，移动蜂窝网通信信道编码信道模型:
二进制信号、无记忆信道，

其中，P(0/0),P(1/1)－正确转移概率
P(0/1),P(1/0)－错误转移概率
转移概率－决定于编码信道的特性
P(0/0)=1-P(1/0)
P(1/1)=1-P(0/1)

四进制
1.4.4信道特性对信号传输的影响频率失真的补偿相位~频率特性:

理想特性:相位()=k;
群迟延()=d()/d=k
畸变的影响:波形失真（相位失真）、码间串扰。
线性失真:频率失真和相位失真：属于线性失真
可用“线性补偿网络”纠正，－“均衡”
非线性失真: