通信原理第1章

东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年通信原理电子教案通信原理教学组编写东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年课程介绍明确：为什么要学？学什么？如何学？哪里可学？东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年课程介绍通信原理是通信工程专业一门重要的专业基础理论课程。本课程系统深入地阐述现代通信系统的基本原理，其中包括模拟通信和数字通信，并以数字通信为主。一、课程性质本课程通过课堂教学、习题练习、实验与课程设计等教学环节，旨在使学生系统地掌握通信系统的基本原理及其性能的基本分析方法，了解现代通信技术与理论的发展状况。东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年课程介绍课程定位电信类专业的一门重要专业基础课程，包括：通信工程、电子信息工程、无线电工程计算机通信、图像处理与传输等专业是必修课、核心主干课是一门专业的标志性课程是“信息与通信工程”学科研究生入学考试课程起着承前启后的作用占有重要的教学地位东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年二、与其它课程的关系课程介绍先修课程：后续课程：信号与线性系统移动通信系统概率论与随机过程光纤通信系统信息论基础SDH技术模拟电子技术卫星通信系统数字电子技术现代通信网高频电子线路接入网技术东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年三、教学内容第一章绪论2学时第二章随机信号分析8学时第三章信道8学时第四章模拟调制系统6学时第五章数字基带传输系统10学时第六章数字调制系统10学时第七章模拟信号的数字传输10学时第八章数字信号的最佳接收6学时第九章差错控制编码0学时第十章正交编码与伪随机序列第十一章同步原理6学时东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年课程介绍课程特点具有理论性强、知识综合、难度大等特点；是一门理论性和实践性都很强的专业基础课学习时要注意数学分析方法，更要注意数学分析所得结论的物理意义、物理概念；学习时要注意用系统的观点、模型的观点、工程的观点、辩证的观点，思考问题、分析问题、解决问题。东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年课程介绍课程目标使学生掌握通信系统的基本概念、基本理论、基本技术和系统性能分析方法；掌握基本的系统设计思想和方法；熟悉仿真工具的应用；了解现代通信技术的发展状况；使学生具备动手实践的能力；为本领域的进一步学习和研究奠定坚实基础东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年课程介绍课程学习课堂教学：70学时实验教学：10学时课程设计：4周注意：充分利用课程网站、图书馆、数字图书馆资源，做好预习、复习；认真做作业、认真做实验、认真做设计。既要打好基础，又要提高能力。东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年课程介绍课程考核方式最终总成绩包括：平时成绩：15%实验成绩：15%考试成绩：70%东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年课程介绍四、教材与参考资料《通信原理（第六版）》，樊昌信等编著，国防工业出版社2006.5《通信原理》上、下册，周炯槃等编著，北京邮电大学出版社2002.11《现代通信原理》，曹志刚等编著，清华大学出版社，1992《通信原理教程》，樊昌信等编著，电子工业出版社，2005《现代通信原理与技术》，张辉编著，西安电子科技大学出版社，2006《数字通信系统的SystemView仿真与分析》，青松等，北京航空航天大学出版社，2001《通信原理学习指导与题解》，王福昌，华中科技大学出版社,2002《通信原理学习指导》，张辉等编著，西安电子科技大学出版社，2003《通信原理学习与考研指导》，沙济彰，科学出版社,2004东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年课程介绍西安电子科技大学通信原理：北京邮电大学通信原理网站：东南大学通信原理网站：北京交通大学通信原理网站：南京邮电大学通信原理网站：麻省理工学院移动通信在线无线资讯网：中国通信资源网通信人家园东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年通信原理电子教案第一章通信原理绪论东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年第一章绪论★1.1通信技术发展简史★1.2通信系统的组成★1.3通信系统的分类及通信方式★1.4信息及其度量★1.5主要性能指标东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年本章学习目标了解通信技术的发展；掌握消息、信息、信号的定义；掌握数字通信的概念，理解数字通信的优点；掌握通信系统模型及其主要性能指标；重点：1.信息的度量；2.数字通信系统模型的理解与掌握。难点：数字通信系统性能指标的理解与计算；东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年1.1通信技术的发展简史古代：公元前800年(周朝)，周幽王烽火戏诸侯。光通信雏形；最简单的二进制数字通信。近20多年：移动通信、无线宽带网、光纤通信、卫星通信、通信信号处理、通信网与交换技术、NGN近代：1838年：莫尔斯将有线电报推向实用。1876年：贝尔发明电话，模拟通信的开始1960年以后：数字通信技术发展迅速。东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年1.1通信技术的发展简史1838莫尔斯有线电报1948晶体管香农IT通信统计理论建立1864麦克斯韦尔电磁辐射方程1950时分多路通信应用于电话1876贝尔电话1956越洋电话铺设1896马克尼无线电报1957第一颗人造卫星发射1906真空管1958第一颗通信卫星发射1918调幅广播超外差接收机1960发明激光1925三路明线载波电话多路通信1961发明集成电路1936调频广播1962同步通信卫星PCM进入实用1937脉冲编码调制1960彩电数字传输理论高速计算机1938电视广播1970LSI商用卫星程控交换光纤通讯1940二战刺激雷达和微波系统发展1980SLSI长波光纤通信ISDN3G东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年1.2通信系统的组成1.2.1通信系统的基本概念通信:信息（或消息）的传输和交换。（要求准确、迅速）消息：信息的物理表现形式。如符号、文字、话音、数据或图像等。信息：消息的内涵，即信息是消息中所包含的人们原来不知而待知的内容。东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年1.2通信系统的组成电通信：是利用电（电流或电波，包括光）来传递信息。现代通信一般均是指“电通信”。信号：消息的电的表示形式。在电通信系统中，电信号是消息传递的物质载体。通信系统：是完成传递信息任务所需要的一切技术设备和传输媒介所构成的总体。东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年图1-1通信系统的一种简化模型信息源发送设备信道接收设备受信者噪声源发送端接收端1.2通信系统的组成1.2.2通信系统模型把各种可能的消息转换成原始电信号。对原始电信号进行变换，使其适合在信道中传输。信号传输的通道，有无线和有线两种方式。与发送设备作用相反，从接收信号中恢复出相应的原始电信号。将恢复的原始电信号转换成相应的消息。包括信道中的噪声和分散在通信系统其他各处的噪声。基于点到点之间的通信东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年信源是消息的产生地，其作用是把各种消息转换成原始电信号(基带信号)。1.2通信系统的组成发送设备的基本功能是将信源和信道匹配起来,即将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号(如已调信号）。发送信道是指传输信号的物理媒质。在无线信道中，信道可以是大气（自由空间），在有线信道中，信道可以是明线、电缆、光纤。东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年电梯用综合电缆75Ω射频同轴电缆室外非金属光缆金属光缆东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年噪声源是通信系统中各种设备以及信道中噪声与干扰的集中表现。接收设备的基本功能是完成发送设备的反变换，它的任务是从带有干扰的接收信号中正确恢复出相应的原始基带信号来。信宿是传输信息的归宿点，其作用是将复原的原始信号转换成相应的消息。1.2通信系统的组成东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年1.2.3模拟通信与数字通信1.2通信系统的组成通信传输的消息类型多种多样，即有不同的业务需求连续消息（模拟消息）：是指消息的状态连续变化或是不可数的，如语音、图像等。离散消息（数字消息）：是指消息的状态是可数的或离散的，如符号、数据、文字等。为传递消息，必须将各种消息转换成（电）信号消息与信号之间必须建立单一的对应关系东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年模拟信号：凡信号的某一参量可以取无限多个值，并且该参量直接反映消息的状态变化。如电话机送出的语音信号、电视摄像机输出的图像信号等。连续是指信号中携带消息的参量可以连续变化或取无穷多个值，而不一定在时间上也连续。如图1-2(b)所示的脉冲振幅调制抽样信号就属于模拟信号。1.2通信系统的组成按信号参量的取值方式不同可把信号分为模拟信号和数字信号。东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年图1–2模拟信号波形(a)连续信号；(b)抽样信号1.2通信系统的组成Of(t)t(a)f(nT)tPAM信号(b)O连续信号抽样信号东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年数字信号信号中携带消息的参量只能取有限个值。如电报信号、计算机输入/输出信号等。1.2通信系统的组成并不是模拟信号只能在模拟通信系统传输，数字信号只能在数字通信系统传输，如Modem按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，可相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年1.2通信系统的组成100110111001Of(nT)t00111001数字信息PSK波形(a)(b)图1-3数字信号波形(a)二进制波形；(b)2PSK波形东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年模拟通信系统是传输模拟信号的通信系统。信源发出的原始电信号是基带信号，基带的含义是指信号的频谱从零频附近开始。如语音信号为300~3400Hz，图像信号为0~6MHz。模拟信号具有频率很低的频谱分量，一般不宜直接传输，需要把基带信号变换成其频带适合在信道中传输的频带信号，并可在接收端进行反变换。完成这种变换和反变换作用的通常是调制器和解调器。1.模拟通信系统模型1.2通信系统的组成东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年携带有信息适合在信道中传输信号的频谱具有带通形式且中心频率远离零频，因而已调信号又称频带信号。1.2通信系统的组成已调信号有三个基本特征：模拟通信系统模型可由图1-1略加演变而成，如图1-3所示。东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年图中的调制器和解调器就代表图1-1中的发送设备和接收设备。噪声源调制器信道解调器受信者信息源图1-3模拟通信系统模型1.2通信系统的组成东北大学秦皇岛分校通信教研室通信原理2008年2、数字通信系统模型图1－4数字通信系统模型1.2通信系统的组成受信者信息源噪声源信源编码器信道编码器数字调制器信道数字解调器信道译码器信源译码器数字通信涉及的技术问题很多，其中主要有信源编码/译码、信道编码/译码、数字调制/解调、数字复接、同步以及加密等。东北大学秦皇岛分校通信教研