專業樓2336第二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三前期課程要求基本理論課程高等數學線性代數概率論與隨機過程信號與系統工程類課程模擬電路數字電路高頻電子線路第三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三課程地位通信專業課的基礎第四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三為什么學習通信？個人愛好？工作需要？取得學分？……本質的原因：通信技術實際上已經進入到我們日常生活中的每一方面；從專業、教育的用途到純粹的娛樂。第五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三課程內容安排第1章 緒論準備知識 第2章 確知信號第4章 信道第5章 模擬調制系統第6章 數字基帶傳輸系統第7章 數字帶通傳輸系統第9章 模擬信號的數字傳輸復習 知識回顧第六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三課程學習目標了解現代通信技術的發展概況掌握通信技術的基本原理，通信系統的組成，各種通信方式的性能及其基本分析方法具有進行現代通信技術研究、開發和通信工程設計與調測能力；第七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三參考書目現代通信原理清華大學 曹志剛 經典、版本舊通信原理教程電子工業 樊昌信 經典、模擬部分少通信原理簡明教程清華大學 南利平 清晰簡潔、深度稍淺現代通信原理與技術西電 張輝 清晰簡捷通信原理學習指導西電 張輝 便于作題和考研第八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三結課方式期末考試：占70%實驗成績：占20%平時成績：占10%第九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三歷史回顧通信技術的發展概況第十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三古代的通信第十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三烽火、驛站、飛鴿烽火狼煙、擊鼓鳴金、搖旗吶喊、驛站傳遞、飛鴿傳信…古代的通信第十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三杜甫：春望國破山河在，城春草木深。感時花濺淚，恨別鳥驚心。烽火連三月，家書抵萬金。白頭搔更短，渾欲不勝簪。第十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三電磁式電報機1837年，美國科學家莫爾斯（Morse）在紐約表演他制成的電磁式電報機。他以電流的有、無表示傳號和空號，并利用傳號和空號的長短進行電報符號的編碼。第十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三麥克斯韋方程1864年Maxwell提出了變化的電場產生磁場的假設，并全面總結了電磁現象的基本規律，即麥克斯韋方程，也稱電磁輻射方程。第十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三電話－貝爾1876年美國科學家貝爾（GrahamBell）發明電話。是利用電信號的傳輸以互通語言信息的通信方式。A.G.Bell第十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三無線電報機意大利發明家兼工程師馬可尼（G.Marconi，1874--l937）和他的第一臺無線電發報機。（1909年諾貝爾物理學獎獲得者）第十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三Shannon1948年Shannon發表信息論，奠定了現代通信理論的基礎第十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三人造地球衛星1957年10月4日，原蘇聯發射了第一顆人造地球衛星，地球上第一次收到了來自人造衛星的電波。它不僅標志著航天時代的開始，也意味著一個利用衛星進行通信的時代的到來。

第十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三計算機的出現1964年世界上第一臺電子數字計算機在美國問世。計算機的出現開創了現代通信新紀元。國際互聯網（因特網）把不同國家和地區的計算機連在一起，成為信息傳輸高速公路，人們可以足不出戶暢游世界第二十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三光纖通信系統1977年第一個光纖通信系統在芝加哥開始運行。第二十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三現代通信的一個成功范例第二十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三局域網基臺有線電視網廣播網地面站電話局尋呼臺同步衛星低軌衛星公用電信網電話機計算機電視機計算機電視機收音機尋呼機計算機衛星手機(765KM)(35860KM)手機(全球星系統)第二十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三1837年開始發明電磁電報機1864年Maxwell預言電磁輻射1876年Ｂell發明電話1894年無線通信試驗1918年發明超外差接收1920年首次開始無線廣播1924年Nyquist的研究開始現代數字通信1933年發明調頻信號1936年開始電視廣播1937年提出脈沖編碼調制1948年Shannon發表信息論1950年提出漢明編碼1963-66糾錯編碼理論的提出1964年電子電話交換機投入使用通信史重要事件回顧第二十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三每一次進步都是在需求的推動下，理論研究、工程實踐相輔相成。從Maxwell到無線廣播與無線通信；從傅立葉到頻譜的認識和廣泛利用；從高斯、瑞利、萊斯、多普勒到克服噪聲、多徑和快速移動對通信的影響；從Nyquist到數字通信；從電話的發明到現代程控交換機；從Shannon定理到現代調制與編碼技術；從Winer到現代信號檢測與估計；從控制論的提出到通信中同步系統的完善。歷史回顧啟示（一）第二十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三了解需求、學習基礎知識、熟悉本領域的進展情況、在工程實踐和理論研究中思考并發現問題、建立數學模型進行深入的研究和推證、設計并建立系統。數學基礎、理論研究、工程實踐各環節，缺一不可。歷史回顧啟示（二）第二十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三通信方法運動通信利用人力或機械的方式傳遞信息；常規的郵政。電通信利用電（包括電流、無線電波或光波等）傳遞信息；電話、電視、計算機……第二十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三通信原理第一章緒論第二十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三通信系統的組成通信系統的分類與通信方式信息及其度量通信系統的主要性能指標

第1章緒論第二十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三本章學習目標掌握：模擬信號與數字信號的區別通信系統的組成、分類和通信方式數字通信系統的優缺點離散信源的信息量、平均信息量（熵）的計算通信系統的主要性能指標碼元速率、信息速率和頻帶利用率的定義、計算及其關系誤碼率和誤信率的定義及其關系第三十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三通信的目的：傳遞消息中所包含的信息。消息：信源所產生的信息的物理表現形式。如語音、文字、音樂、圖片或活動圖像等。信息：是消息中包含的有效內容。不同消息可有相同內容。信號：傳輸消息的手段（媒介）通信系統中傳輸的是信號。基本概念第三十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三1.2通信系統的組成1.2.1通信系統一般模型1.2.2模擬和數字通信系統模型1.2.3數字通信的特點第三十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三1.2.1通信系統一般模型通信系統：實現通信過程的全部技術設備和信道(媒質)的總和。信源。顧名思義，指信息產生的源頭，可以是人或設備。其發出的信息也可以是多種多樣的，如語音、文字、圖像、數據等。這些信息可以是離散的，也可以是連續的。發送器。種類及其功能多樣化，如編碼、調制、放大、濾波、發射等。發送器含有與傳輸線路匹配的接口，其基本作用是將信源發出的信息轉換成便于傳輸的某種信號。模擬與數字通信系統兩者的發送器功能有很大差異。信道。即信息傳輸通道，也是傳遞物質信號的媒介。信道可以是明線、電纜、波導、光纖、無線電波等。噪聲源。是整個系統噪聲與干擾的總折合，用以表征信息在信道中傳輸時遭受的干擾情況。在任何通信系統中，干擾的性質與強弱都是影響系統性能的重要因素。接收器。其作用主要是接收信道中的信號，并轉換成發送前相同表示形式的信息傳遞給信宿，與發送器功能正好相反。對接收器的要求是盡可能地從受干擾的信號中精確地提取和還原來自信源的信息。信宿。信息傳輸的目的地，即接收消息的人或機器。第三十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三1.2.2通信系統模型

模擬通信系統

——用來傳送模擬信號的通信系統數字通信系統

——用來傳送數字信號通信系統第三十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三信號的分類（一）模擬信號：代表消息的信號參量取值連續；例如麥克風輸出電壓。第三十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三信號的分類（二）數字信號：代表消息的信號參量取值為有限個；例如電報信號、計算機輸入輸出信號。第三十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三信號的分類（三）第三十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三模擬信號波形(a)連續信號；(b)抽樣信號模擬通信第三十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三凡信號參量的取值是連續的或取無窮多個值的，且直接與消息相對應的信號，均稱為模擬信號。如電話機送出的語音信號、電視攝像機輸出的圖像信號等。模擬信號有時也稱連續信號，這個連續是指信號的某一參量可以連續變化，或者說在某一取值范圍內可以取無窮多個值，而不一定在時間上也連續。模擬通信第三十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三模擬通信系統把模擬信號作為載體傳送消息的通信系統。原始電信號調制信號原始電信號信源調制器解調器信宿干擾信道頻帶信號模擬通信基帶信號已調信號載波信號射頻信號頻帶信號第四十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三已調信號有三個基本特征：攜帶有信息；適合在信道中傳輸；信號的頻譜具有帶通形式且中心頻率遠離零頻。模擬通信第四十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三模擬通信系統研究的主要問題對基帶信號（原始電信號）的分析調制解調器的原理與性能噪聲特性及對信號的影響信道特性及對信號的影響第四十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三模擬通信主要特點：抗干擾能力差；不易于保密通信；設備不易于大規模集成；不適應飛速發展的數字通信的要求；簡單、易于實現。第四十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三通信系統模型

模擬通信系統

——用來傳送模擬信號的通信系統數字通信系統

——用來傳送數字信號通信系統第四十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三(a)二進制波形；(b)2PSK波形

數字信號波形數字通信第四十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三

凡信號參量只能取有限個值，并且常常不直接與消息相對應的信號，均稱為數字信號。如電報信號、計算機輸入/輸出信號、PCM信號等。數字信號有時也稱離散信號，這個離散是指信號的某一參量是離散變化的，而不一定在時間上也離散。數字通信第四十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三數字通信系統組成(數字電話通信系統為例)：數字通信第四十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三信源編/譯碼信源編碼的目的：提高信息傳輸的有效性；模/數轉換。信源編碼的方法：PCM、ADPCM、DM……信源譯碼是信源編碼的逆過程。——數字通信模型第四十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三信道編碼和譯碼信道編碼的目的：提高通信系統抗干擾能力，實現可靠通信。信道編碼：信道編碼器對傳輸的信息碼元按一定的規則加入保護成分（監督元），組成所謂抗干擾編碼。線性分組碼、卷積碼、循環碼信道譯碼：信道譯碼器按一定規則進行解碼，從解碼過程中發現錯誤或糾正錯誤。——數字通信模型第四十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三數字調制與解調數字調制的目的：形成適合在信道中傳輸的帶通信號。數字調制：把數字基帶信號的頻譜搬移到高頻處；ASK、FSK、PSK、DPSK……數字解調：對這些信號采用相干解調或非相干解調還原為數字基帶信號。——數字通信模型第五十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三加密的目的：保證所傳信息的安全。加密：人為將被傳輸的數字序列擾亂，即加上密碼。解密：在接收端利用與發送端相同的密碼復制品對收到的數字序列進行解密，恢復原始信息。加、解密——數字通信模型第五十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三信道加密與信源加密——數字通信模型第五十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三同步與數字復接同步：使收發兩端的信號在時間上保持步調一致；同步是保證數字通信系統有序、準確、可靠工作的不可缺少的前提條件；載波同步、位同步、群同步、網同步……數字復接：依據時分復用基本原理把若干個低速數字信號合并成一個高速的數字信號；以擴大傳輸容量和提高傳輸效率。強調模擬通信系統也存在同步問題，如模擬電視傳輸系統。第五十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三數字通信研究的主要問題信源編、譯碼信道編、譯碼加、解密技術調制、解調技術同步技術抗噪聲性能數字基帶傳輸最佳接收理論第五十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三數字通信優點：第二級抗干擾能力強、可靠性高（可利用再生中繼去除噪聲積累）可以綜合傳遞各種信息易于加密便于用現代數字信號處理技術對信號進行處理、濾波、存儲、變換等傳輸中的差錯容易控制，改善了傳輸質量容易集成化第五十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三數字通信缺點：系統設備復雜，對同步要求高，占用頻帶寬。克服辦法：壓縮頻帶提高頻帶利用率選用寬頻帶的傳輸介質第五十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三1.3通信系統分類與通信方式1.3.1通信系統分類按通信業務、調制方式、信號特征、傳輸媒質等分類。1.3.2通信方式單工、半雙工、全雙工通信并行和串行傳輸第五十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三1.3.1通信系統分類按通信業務分類：電報通信、電話通信、數據通信、圖像通信等按調制方式分類：基帶傳輸、帶通傳輸按信號特征分類：數字通信、模擬通信按傳輸媒質分類：有線通信（雙絞線、同軸電纜、光通信）、無線通信（移動通信、衛星通信）等按工作波段分類：中波通信、短波通信、光波通信等按信號復用方式分類：頻分、時分、碼分系統等第五十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三文字——電報通信系統傳送數碼與字母語音——語音通信系統電話數據——數據通信系統計算機通信圖像——圖像通信系統傳真，電視1、按通信業務分類第五十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三基帶傳輸帶通傳輸（頻帶或調制）2、按調制方式分類第六十頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三基帶傳輸：

——信號未經調制直接傳輸

——如市內電話局間傳輸，計算機局域網特點：實現簡便，用于近距離傳輸；不需考慮頻帶利用率問題；干擾較小，可靠性高，不適用于長距離傳輸；2、按調制方式分類第六十一頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三帶通傳輸（頻帶或調制）：

——調制：對輸入基帶信號進行頻域變換，將其頻帶搬移到適合于信道傳輸的頻帶上

——無線通信需要頻帶傳輸特點：實現較復雜，用于長距離傳輸；需將信息轉換成便于傳輸的形式；增強了抗干擾能力，有效地利用頻帶。2、按調制方式分類第六十二頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三調制方式用途連續波模擬調制模擬線性調制常規雙邊帶調制AM廣播抑制載波雙邊帶調幅DSB立體聲廣播單邊帶調幅SSB載波通信、無線電臺、數傳殘留邊帶調幅VSB電視廣播、數傳、傳真模擬角度調制（非線性調制）頻率調制FM微波中繼、衛星通信、廣播相位調制PM中間調制方式常見的調制方式（模擬調制）第六十三頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三調制方式用途連續波數字調制數字調制幅度鍵控ASK數據傳輸頻率鍵控FSK數據傳輸相位鍵控PSK、DPSK、QPSK等數據傳輸、數字微波、空間通信其他高效數字調制QAM、MSK等數字微波、空間通信常見的調制方式（數字調制）第六十四頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三調制方式用途脈沖調制脈沖模擬調制脈幅調制PAM中間調制方式、遙測脈寬調制PDM(PWM)中間調制方式脈位調制PPM遙測、光纖傳輸脈沖數字調制脈碼調制PCM市話、衛星、空間通信

增量調制DM軍用、民用電話差分脈碼調制DPCM電視電話、圖像編碼

其他語音編碼方式ADPCM、APC、LPC中低速數字電話常見的調制方式（脈沖調制）第六十五頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三3、按傳輸介質分類有線通信

——電纜、明線、雙絞線、光纖無線通信

——包括長波、中波、短波、超短波、微波、衛星等第六十六頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三4、按工作波段分類頻率波長范圍縮寫傳輸媒質主要用途或場合30~300kHz104~103mLF（低頻）

雙絞線無線電長波導航、信標、電力線通信300k~3MHz103~102mMF中頻Middle同軸電纜無線電中波AM廣播、業余無線電3~30MHz102~10mHF高頻同軸電纜無線電短波移動電話、短波廣播業余無線電30~300MHz10~1mVHF甚高頻同軸電纜無線電超短波FM廣播、TV、導航移動電話300M~3GHz100~10cmUHF特高頻Ultra同軸線、波導分米波無線電TV、遙測、雷達、蜂窩電話，GPS3~30GHz10~1cmSHF超高頻波導厘米波無線電微波通信、衛星通信、雷達30~300GHz10~1mmEHF極高頻Extra波導毫米波無線電微波通信、雷達、射電天文學105~107GHz3×10-4~3×10-6cm紫外、紅外、可見光光纖激光光通信第六十七頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三電磁波頻譜圖第六十八頁，共七十六頁，編輯于2023年，星期三1.3.2通信方式1、按消息傳遞的方向與時間關系單工傳輸半雙工傳輸全雙工傳輸2、按數據代碼的排列關系串行傳輸并行傳輸3、按同步方式同步傳輸異步傳輸第六十九頁，共七十六頁，編輯于2023年，星