东北大学通信原理

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1、通信原理东北大学信息科学与工程学院通信与信息系统研究所教师：冯建新fengjianxin@mail.neu.edu.cn024-83687272-405课程设置先修课程：《信号与系统》、《高频电子线路》、《概率与数理统计》学时分配：60学时授课，20学时实验考试形式：70%考试，20%实验，10%平时成绩主要参考书曹志刚.现代通信原理，清华大学出版社宋祖顺.现代通信原理，电子工业出版社刘颖.数字通信原理与技术，北京邮电大学出版社樊昌信.通信原理，国防工业出版社内容简介1绪论2随机信号分析3信道4数字基带传输系统5数字调制系统6模拟信号的数字传输7信道编码与差错控制8同步1绪论1.1通

2、信的基本概念1.2信息、消息和信号1.3通信系统的构成1.4离散消息的信息量1.5通信的主要性能指标1.1通信的基本概念1.1.1什么是通信通信：信息的传递；信息的传输和交换利用各种电信号和光信号作为通信信号的电通信与光通信。通信的目的：传递信息。通信作为一门科学、一种技术，研究的主要问题概括地说就是如何把信息大量地、快速地、准确地、广泛地、方便地、经济地、安全地从信源通过传输介质传送到信宿。1.1.2通信技术发展历史1960-1971年彩电问世、电子计算机出现1970-1980年大规模集成电路、卫星通信、程控交换、光纤通信、移动通信1995---------Internet1.1.

3、3频段与通信应用1.2信息、消息、信号1.2.1基本概念信息：表示和传送的对象，不知到知的概念消息：信息的媒体，信息的物理表现形式。信号：与消息对应的某种物理量，通常它是时间的函数。消息传递的物质载体是信号，消息的内涵是信息。1.2.2消息特点同一条信息可以用不同的消息表示连续消息：可能取值连续的、不可数的离散消息：可能取值是离散的、可数的1.2.3信号特点电信号、光信号模拟信号、数字信号：参量的取值方式不一定以时间为参量启示通信：克服距离传递信号。进行通信——通信系统通信系统要解决的问题包括两个方面：信息的表示信息的有效传输1.3通信系统构成1.3.1通信系统一般模型一般模型把待传

4、输的消息转换成原始电信号；信源和信道匹配；信号传输的通道；从带有干扰的接收信号中恢复出相应的原始电信号；将复原的原始电信号转换成相应的消息。噪声源：通信系统中各种设备以及信道中噪声与干扰的集中表现电梯用综合电缆75Ω射频同轴电缆室外非金属光缆布线金属光缆1.3.1通信系统一般模型通信系统实例1.3.2通信系统分类传输媒质（信道）：有线通信和无线通信；信道中所传信号的特征：模拟通信系统与数字通信系统；按调制方式：基带传输和频带传输；工作频段：长波、中波、短波、微波；信号复用方式：FDM，TDM，CDM；消息的物理特征：电话、电报、数据、图像等。1.3.3模拟和数字通信系统线性关系一一对

5、应1.3.4数字通信的主要特点主要优点抗干扰能力强，消除噪声累加；差错可控，可传输性能好；易加密，保密强度高；易于与现代技术相结合。亟待解决的问题频带利用率低：1路模拟电话4kHz，同样语音质量的数字电话20-60kHz；同步要求高，设备复杂。数字基带系统数字频带系统1.3.5通信方式消息传送的方向与时间1.3.5通信方式数字信号排序1.3.5通信方式传输方式1.3.5通信方式通信网络形式(a)两点间直通方式(b)分支方式(c)交换方式1.4离散消息的信息量信息：消息中包含的有意义的内容。信息量与消息出现的概率有关：（1）消息中所含信息量是消息出现概率的函数；I(x)=I(P(x))

6、（2）消息出现的概率愈小，它所含信息量愈大；反之信息量愈小；I(x)∝P(x)（3）若干个互相独立事件构成的消息所含信息量等于各独立事件信息量的和。I(P(x1)…P(xM))=I(P(x1))+I(P(x2))+…+I(P(xM))信息量I和消息出现概率P(x)的关系为：信息量的单位取决于对数底数a的取值：a=2单位为比特（bit，简写为b）；a=e单位为奈特（nat，简写为n）；a=10单位为哈特莱。1.4离散消息的信息量[例]设二进制离散信源，数字0或1以相等的概率出现，试计算每个符号的信息量。解:二进制等概率时有即二进制等概时，每个符号的信息量相等，为1bit。1.4离散消息

7、的信息量思考：传送等概率的4/8进制离散信源？在非等概条件下呢？各个符号出现概率不等时，常用平均信息量。平均信息量：每个符号所含信息的平均值。多进制时，设各符号出现的概率为：且，则1.4离散消息的信息量消息集的符号熵信源的熵1.4离散消息的信息量[例]某离散信源由0，1，2，3四种符号组成，其概率为：求消息201020130213001203210100321010023102002010312032100120210的信息量。1.4离散消息的信息量解：此