CT-EE1通信原理-課件-樊昌信

通信原理電子信息工程學(xué)院郎百和通信原理電子信息工程學(xué)院郎百和Reference通信原理(第6版)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與考研指導(dǎo)(第2版),曹麗娜,樊昌信,國防工業(yè)出版社,2009現(xiàn)代通信原理,曹志剛錢亞生,清華大學(xué)出版社,1992

通信原理簡明教程(第二版),南利平,清華大學(xué)出版社,

2007通信原理(第3版),周炯槃,北京郵電大學(xué)出版社,2008DigitalCommunications:FundamentalsandApplications,2ndEdition,BernardSklar,PrenticeHallPTR,2001DigitalCommunication,5thEdition,JohnG.Proakis,McGraw-HillCompaniesInc.,2007PrinciplesofDigitalCommunication，RobertG.Gallager，CambridgeUniversityPress，20082Reference通信原理(第6版)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與考研指導(dǎo)(第2ReferenceDataNetworks(2ndEdition)，RobertG.Gallager，PrenticeHall，19923RobertG.GallagerDavidTseDinaKatabiPeterElias1923.11–2001.12ReferenceDataNetworks(2ndEReference通信、數(shù)學(xué)理論研究牛人宗譜/search.phpDavidHilbertKhinchinKolmogorovMarkovLyapunov，etcCarlFriedrichGau?？4Reference通信、數(shù)學(xué)理論研究牛人宗譜4ReferenceFundamentalsofWirelesscommunications--DavidTseandP.Viswanath.Wirelesscommunications--AndreaGoldsmithWirelessCommunications:PrinciplesandPractice--T.S.RappaportWirelessCommunications--AndreasMolisch,MobileWirelessCommunications--MischaSchwartzDigitalSignalProcessing--JohnG.ProakisFundamentalsofStatisticalSignalProcessing,vol.1-2--StevenM.KayDetection,EstimationandModulationTheory,PartI-IV--VanTreesAnIntroductiontoSignalDetectionandEstimation--H.VincentPoorAdaptiveFilterTheory--SimonHaykinAdaptiveFilters--AliH.Sayed現(xiàn)代信號(hào)處理--張賢達(dá)Probability,RandomVariables,andStochasticProcesses--AthanasiosPapoulisAnIntroductiontoProbabilityTheoryandItsApplicationsvol.1-2--WilliamFeller5ReferenceFundamentalsofWirelReferenceIEEETrans.onCommunicationsIEEETrans.onWirelessComm.IEEETrans.onSignalProcessingIEEETrans.onVehicularTechnologyIEEETrans.OnBroadcastingIEEECommunicationsLettersIEEESignalProcessingLettersEURASIPJournalonAdvancesinSignalProcessingEURASIPJournalonWirelessCommunicationsandNetworkingWirelessCommunicationsandMobileComputing（WCMC）IETCommunicationsIEICETrans.onCommunicatons6ReferenceIEEETrans.onCommun先修課程概率論與隨機(jī)過程信號(hào)與系統(tǒng)隨機(jī)信號(hào)分析通信電子線路7先修課程7課程涉及的相關(guān)理論8信源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備信宿噪聲概率論與統(tǒng)計(jì)率失真理論信源編碼密碼理論信號(hào)處理調(diào)制理論信道編碼電磁場與電波傳播理論隨機(jī)信號(hào)處理隨機(jī)信號(hào)處理解調(diào)理論差錯(cuò)控制解碼濾波理論密碼理論信號(hào)與系統(tǒng)、電路分析、通信電子線路、交換理論、排隊(duì)論、通信網(wǎng)理論課程涉及的相關(guān)理論8信源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備信宿噪聲概率論與FunctionalAnatomyofaCDMAHandset9FunctionalAnatomyofaCDMAH如何學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)方法為以教學(xué)內(nèi)容為載體，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)中汲取知識(shí)的精華；在探究中領(lǐng)悟知識(shí)的真諦；在實(shí)踐中感受知識(shí)的魅力。避免：知而無識(shí)，學(xué)而無用。由“知”而內(nèi)化為“識(shí)”，進(jìn)而付諸于“行”。10汲取精華（知）領(lǐng)悟真諦（識(shí)）感受魅力（行）如何學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)方法10汲取精華領(lǐng)悟真諦感受魅力如何學(xué)習(xí)講課的境界讀課--------------講課-------------說課教學(xué)的重點(diǎn)首先是“為什么講解該內(nèi)容”以及“該內(nèi)容如何應(yīng)用”，其次是“該內(nèi)容是什么”。從數(shù)學(xué)概念來抽象定義，從物理概念來闡述性質(zhì)，從工程概念來拓展應(yīng)用。知識(shí)講解知識(shí)傳授、能力提高、素質(zhì)培養(yǎng)定義、性質(zhì)、舉例問題提出、問題分析、問題解決、問題延伸。公式推導(dǎo)、計(jì)算技巧數(shù)學(xué)概念、物理概念、工程概念。11如何學(xué)習(xí)講課的境界11如何學(xué)習(xí)成長總是在錯(cuò)誤中得到的。12如何學(xué)習(xí)12課程體系13通信原理通信理論通信技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)通信網(wǎng)理論基礎(chǔ)信息論基礎(chǔ)電磁場理論通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)移動(dòng)通信衛(wèi)星通信光通信技術(shù)天線與電波傳播課程體系13通信原理通信理論通信技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)通信網(wǎng)理論基學(xué)科體系14信息與通信工程0810電子科學(xué)與技術(shù)0809081001通信與信息系統(tǒng)081002信號(hào)與信息處理080901物理電子學(xué)080902電路與系統(tǒng)080903微電子學(xué)與固體電子學(xué)080904電磁場與微波技術(shù)光學(xué)工程0803學(xué)科體系14信息與通信工程電子科學(xué)與技術(shù)081001通信與學(xué)科體系15控制科學(xué)與工程0811081104模式識(shí)別與智能系統(tǒng)081101控制理論與控制工程081102檢測技術(shù)與自動(dòng)化裝置081103系統(tǒng)工程081105導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)0812081201計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)081203計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)081202計(jì)算機(jī)軟件與理論學(xué)科體系15控制科學(xué)與工程081104模式識(shí)別與智能系統(tǒng)0學(xué)科體系

0810信息與通信工程一級(jí)國家重點(diǎn)學(xué)科/博士點(diǎn)/碩士點(diǎn)北京交通大學(xué)北京理工大學(xué)北京郵電大學(xué)電子科技大學(xué)東南大學(xué)國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)清華大學(xué)西安電子科技大學(xué)16一級(jí)學(xué)科博士點(diǎn)1北京大學(xué)28南京郵電大學(xué)2北京航空航天大學(xué)29寧波大學(xué)3北京交通大學(xué)30清華大學(xué)4北京理工大學(xué)31廈門大學(xué)5北京郵電大學(xué)32山東大學(xué)6大連海事大學(xué)33上海大學(xué)7大連理工大學(xué)34上海交通大學(xué)8電子科技大學(xué)35深圳大學(xué)9東北大學(xué)36四川大學(xué)10東南大學(xué)37天津大學(xué)11國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)38武漢大學(xué)12哈爾濱工程大學(xué)39武漢理工大學(xué)13哈爾濱工業(yè)大學(xué)40西安電子科技大學(xué)14海軍航空工程學(xué)院41西安交通大學(xué)15海南大學(xué)42西北工業(yè)大學(xué)16合肥工業(yè)大學(xué)43西南交通大學(xué)17河海大學(xué)44云南大學(xué)18華南理工大學(xué)45

長春理工大學(xué)19華中科技大學(xué)46浙江大學(xué)20解放軍電子工程學(xué)院47鄭州大學(xué)21解放軍理工大學(xué)48中北大學(xué)22解放軍信息工程大學(xué)49中國傳媒大學(xué)23空軍工程大學(xué)50中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)24空軍預(yù)警學(xué)院(空軍雷達(dá)學(xué)院)51中國科學(xué)院研究生院25南京大學(xué)52中國礦業(yè)大學(xué)26南京航空航天大學(xué)53中山大學(xué)27南京理工大學(xué)學(xué)科體系0810信息與通信工程一級(jí)國家重點(diǎn)學(xué)科/博士點(diǎn)學(xué)科體系0811控制科學(xué)與工程一級(jí)國家重點(diǎn)學(xué)科/博士點(diǎn)/碩士點(diǎn)北京航空航天大學(xué)東北大學(xué)國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)華中科技大學(xué)清華大學(xué)上海交通大學(xué)西安交通大學(xué)浙江大學(xué)170812計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)一級(jí)國家重點(diǎn)學(xué)科/博士點(diǎn)/碩士點(diǎn)北京大學(xué)北京航空航天大學(xué)國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)南京大學(xué)清華大學(xué)上海交通大學(xué)0809電子科學(xué)與技術(shù)一級(jí)國家重點(diǎn)學(xué)科/博士點(diǎn)/碩士點(diǎn)北京大學(xué)北京郵電大學(xué)電子科技大學(xué)東南大學(xué)復(fù)旦大學(xué)清華大學(xué)西安電子科技大學(xué)學(xué)科體系0811控制科學(xué)與工程一級(jí)國家重點(diǎn)學(xué)科/博士點(diǎn)/學(xué)科體系0803光學(xué)工程一級(jí)國家重點(diǎn)學(xué)科/博士點(diǎn)/碩士點(diǎn)清華大學(xué)

北京理工大學(xué)國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)

南京理工大學(xué)

浙江大學(xué)

南開大學(xué)

華中科技大學(xué)

天津大學(xué)

長春理工大學(xué)18學(xué)科體系0803光學(xué)工程一級(jí)國家重點(diǎn)學(xué)科/博士點(diǎn)/碩士點(diǎn)學(xué)科之間的關(guān)系和分工各學(xué)科之間關(guān)系示意：19控制科學(xué)與工程電子科學(xué)與技術(shù)信息與通信工程計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)光電信息技術(shù)電子科學(xué)與技術(shù)：承擔(dān)電子材料與元器件的研究、設(shè)計(jì)、制造與應(yīng)用。它是信息科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)。控制科學(xué)與工程：主要是研究信息綜合應(yīng)用，分析、判斷、決策。信息與通信工程：從事信息獲取、信息處理、信息傳輸與通信網(wǎng)絡(luò)的理論、技術(shù)與產(chǎn)品的研究開發(fā)、設(shè)計(jì)與制造。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、軟件工程、人工智能、信息存儲(chǔ)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)外部設(shè)備等的理論、技術(shù)、設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造與研究工作光電信息技術(shù)：在激光發(fā)明之后產(chǎn)生的新領(lǐng)域，它與電子信息科學(xué)技術(shù)的所有學(xué)科都已結(jié)合，密不可分，如光計(jì)算機(jī)、光存儲(chǔ)、光通信、激光雷達(dá)等。學(xué)科之間的關(guān)系和分工各學(xué)科之間關(guān)系示意：19控制科學(xué)與工程電信息科學(xué)技術(shù)分類信息科學(xué)技術(shù)按結(jié)構(gòu)層次可分為三大類:1)信息基礎(chǔ)技術(shù)主要包括新材料、新能源、新器件的開發(fā)或制造技術(shù)。2)信息系統(tǒng)技術(shù)信信獲取技術(shù):如傳感技術(shù)、檢測技術(shù)等;信息處理技術(shù)：機(jī)算機(jī)軟件和硬件技術(shù)；信息傳輸技術(shù):網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、微波通信技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)；信息控制技術(shù):如反饋控制技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)。3)信息應(yīng)用技術(shù)信息管理、信息控制、信息決策等社會(huì)信息應(yīng)用技術(shù)。20信息科學(xué)技術(shù)分類信息科學(xué)技術(shù)按結(jié)構(gòu)層次可分為三大類:20主要的信息技術(shù)21信息獲取信息傳輸信息處理信息存儲(chǔ)信息利用語音獲取圖像獲取物理參數(shù)獲取遙感技術(shù)雷達(dá)定位編碼調(diào)制檢測無線通信有線通信電波天線微波中繼語音處理圖像處理文字處理信號(hào)處理神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識(shí)別磁存儲(chǔ)光存儲(chǔ)半導(dǎo)體存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)納米存儲(chǔ)控制顯示信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)信息檢索主要的信息技術(shù)21信息獲取信息傳輸信息處理信息存儲(chǔ)信息利用語信息產(chǎn)業(yè)及與學(xué)科之間的關(guān)系22計(jì)算機(jī)硬件曙光超級(jí)計(jì)算機(jī)筆記本電腦微電子產(chǎn)業(yè)半導(dǎo)體材料集成電路集成電路生產(chǎn)裝備固定通信移動(dòng)通信軟件產(chǎn)業(yè)通用軟件專業(yè)軟件互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品數(shù)字家電產(chǎn)業(yè)光電子產(chǎn)業(yè)電視機(jī)攝相機(jī)DVD播放機(jī)光網(wǎng)絡(luò)光纖光纜光設(shè)備光存儲(chǔ)介質(zhì)激光照明路由器交換機(jī)網(wǎng)卡調(diào)制解調(diào)器集線器信息服務(wù)業(yè)通信產(chǎn)業(yè)衛(wèi)星通信微波通信信息檢索、電子商務(wù)和娛樂等信息產(chǎn)業(yè)及與學(xué)科之間的關(guān)系22計(jì)算機(jī)硬件曙光超級(jí)計(jì)算機(jī)筆記本專業(yè)背景與學(xué)科體系1998～2011我國學(xué)科門類設(shè)置共有11大類，包括理學(xué)、工學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、管理學(xué)、哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、法學(xué)、教育學(xué)、文學(xué)、歷史學(xué)。其中工學(xué)下設(shè)21個(gè)專業(yè)門類，是專業(yè)門類最多的。其中電氣信息類包括：通信工程、電子信息工程、信息工程等22個(gè)專業(yè)。2012～學(xué)科門類設(shè)置共有12大類，包括理學(xué)、工學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、管理學(xué)、哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、法學(xué)、教育學(xué)、文學(xué)、歷史學(xué)、藝術(shù)學(xué)。工學(xué)下設(shè)31個(gè)專業(yè)門類，電子信息類：電子信息工程（工、理）、電子科學(xué)與技術(shù)（工、理）、通信工程、微電子科學(xué)與工程（工、理）、光電信息科學(xué)與工程（工、理）、信息工程。自動(dòng)化類：自動(dòng)化電氣類：電氣工程及其自動(dòng)化23專業(yè)背景與學(xué)科體系1998～201123專業(yè)背景與學(xué)科體系相近專業(yè)的關(guān)系工科電子信息工程專業(yè)、通信工程專業(yè)與理科電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)屬一個(gè)培養(yǎng)大類，區(qū)別在于專業(yè)側(cè)重點(diǎn)不同。電子信息工程側(cè)重“信息的獲取與處理”，著眼點(diǎn)在電子產(chǎn)品（電路級(jí)）通信工程側(cè)重“信息的產(chǎn)生與傳輸”，著眼點(diǎn)在通信網(wǎng)絡(luò)（系統(tǒng)級(jí)）電子信息科學(xué)與技術(shù)側(cè)重“電子的科學(xué)與技術(shù)”著眼點(diǎn)在材料與器件（元件級(jí)）24專業(yè)背景與學(xué)科體系相近專業(yè)的關(guān)系24常用仿真軟件SignalProcessingDesignerAdvancedDesignSystemMatlabSystemVueOpnetNS225常用仿真軟件252626272728282929第一章緒論通信原理30第一章緒論通信原理30目錄1.1通信和通信系統(tǒng)的一般概念1.2模擬通信與數(shù)字通信1.3通信發(fā)展簡史1.4信息及其度量1.5通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)31目錄311.1通信和通信系統(tǒng)的一般概念“Thefundamentalproblemofcommunicationsisthatofreproducingatonepointeitherexactlyorapproximatelyamessageselectedatanotherpoint.” --ClaudeShannon1948在一定的約束條件下有效、可靠的傳遞信息。功率受限帶寬受限復(fù)雜度受限功耗受限體積受限成本受限 321.1通信和通信系統(tǒng)的一般概念“Thefundamenta1.1通信和通信系統(tǒng)的一般概念通信的目的：傳遞消息中所包含的信息。實(shí)現(xiàn)通信的方式和手段：非電的：如旌旗、消息樹、烽火臺(tái)、驛站…電的：如電報(bào)、電話、廣播、電視、遙控、遙測、因特網(wǎng)和計(jì)算機(jī)通信等?！巴ㄐ拧边@一術(shù)語一般指“電通信”，包括光通信，（光也是一種電磁波）。在電通信系統(tǒng)中，消息的傳遞是通過電信號(hào)來實(shí)現(xiàn)的。331.1通信和通信系統(tǒng)的一般概念通信的目的：傳遞消息中所包含的1.1通信和通信系統(tǒng)的一般概念34圖1-3通信系統(tǒng)的一般模型1.1通信和通信系統(tǒng)的一般概念34圖1-3通信系統(tǒng)的1.1通信和通信系統(tǒng)的一般概念通信：Communication，telecommunication

信息（或消息）的傳輸和交換。

消息：Message

信息的物理表現(xiàn)形式。如語言、文字、數(shù)據(jù)或圖像。信息：Information

消息的內(nèi)涵，即信息是消息中所包含的人們?cè)瓉聿恢膬?nèi)容。信號(hào)：Signal

消息的電(或光)的表示形式。信號(hào)是消息傳遞的物質(zhì)載體。351.1通信和通信系統(tǒng)的一般概念通信：Communicati目錄1.1通信和通信系統(tǒng)的一般概念1.2模擬通信與數(shù)字通信1.3通信發(fā)展簡史1.4信息及其度量1.5通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)36目錄361.2模擬通信與數(shù)字通信37通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)基帶傳輸系統(tǒng)調(diào)制傳輸系統(tǒng)基帶傳輸系統(tǒng)調(diào)制傳輸系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)1.2模擬通信與數(shù)字通信37通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)基帶傳輸系1.2通信系統(tǒng)的組成模擬通信與數(shù)字通信的劃分－－1.照信道中傳輸?shù)氖悄M信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。2.按信源信號(hào)參量的取值劃分(即攜帶信息的參量是否是有限的來劃分)。模擬信號(hào)：信號(hào)參量的取值是連續(xù)的或取無窮多個(gè)值的信號(hào)。也稱連續(xù)信號(hào)，這個(gè)連續(xù)是指信號(hào)的某一參量可以連續(xù)變化或取無窮多個(gè)值，而不一定在時(shí)間上也連續(xù)。數(shù)字信號(hào)：是信號(hào)參量只能取有限個(gè)值的信號(hào)。也稱離散信號(hào)，這個(gè)離散是指信號(hào)的某一參量是離散變化的，而不一定在時(shí)間上也離散。381.2通信系統(tǒng)的組成模擬通信與數(shù)字通信的劃分－－381.2模擬通信與數(shù)字通信模擬信號(hào)：數(shù)字信號(hào)：39(a)話音信號(hào)(b)抽樣信號(hào)圖1-2模擬信號(hào)(a)二進(jìn)制信號(hào)(b)2PSK信號(hào)圖1-3數(shù)字信號(hào)1.2模擬通信與數(shù)字通信模擬信號(hào)：39(a)話音信1.2模擬通信與數(shù)字通信模擬通信系統(tǒng)模型實(shí)際通信系統(tǒng)中可能還有濾波、放大、天線波束成形、控制等過程。模擬消息原始電信號(hào)（基帶信號(hào)）基帶信號(hào)已調(diào)信號(hào)（帶通信號(hào)）40圖1-4模擬通信系統(tǒng)模型1.2模擬通信與數(shù)字通信模擬通信系統(tǒng)模型40圖1-41.2模擬通信與數(shù)字通信數(shù)字通信系統(tǒng)模型實(shí)際通信系統(tǒng)中可能還有數(shù)字復(fù)接、同步等。信源編碼與譯碼目的：提高信息傳輸?shù)挠行酝瓿赡?數(shù)轉(zhuǎn)換信道編碼與譯碼目的：增強(qiáng)抗干擾能力加密與解密目的：保證所傳信息的安全數(shù)字調(diào)制與解調(diào)目的：形成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘?hào)同步目的：使收發(fā)兩端的信號(hào)在時(shí)間上保持一致。（載波同步、位同步、群幀同步、網(wǎng)同步）41圖1-5數(shù)字通信系統(tǒng)模型1.2模擬通信與數(shù)字通信數(shù)字通信系統(tǒng)模型41圖1-51.2模擬通信與數(shù)字通信42BlockdiagramofcommunicationsystemsSourceCodingChannelEncodingDigitalModulationLowpassFilteringCarriermodulationChannelCarrierDemodulationLowpassFilteringDigitalDemodulationChannelDecodingCarrier&symbolsynchronizationChannelEqualizationSourcedecoding1.2模擬通信與數(shù)字通信42Blockdiagramo數(shù)字通信的主要優(yōu)點(diǎn)抗干擾能力強(qiáng)，可消除噪聲積累；差錯(cuò)可控，可以采用信道編碼技術(shù)使誤碼率降低，提高傳輸?shù)目煽啃?；易于與各種數(shù)字終端接口，用現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理、加工、變換、存儲(chǔ)，從而形成智能網(wǎng)；易于集成化，從而使通信設(shè)備微型化；易于加密處理，且保密強(qiáng)度高。43數(shù)字通信的主要優(yōu)點(diǎn)43數(shù)字通信系統(tǒng)的缺點(diǎn)信號(hào)占用頻帶寬。

如：一路數(shù)字電話占用帶寬約20~60kHz

一路模擬電話僅占用帶寬約4kHz需要嚴(yán)格的同步系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)及設(shè)備比較復(fù)雜?？朔?shù)字通信缺點(diǎn)的辦法：

提高通信系統(tǒng)利用率（T,W,P）44數(shù)字通信系統(tǒng)的缺點(diǎn)信號(hào)占用頻帶寬。441.2（補(bǔ)充）通信系統(tǒng)分類按通信業(yè)務(wù)分類：話務(wù)通信；非話務(wù)通信（電報(bào)通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)）按調(diào)制方式分類：基帶傳輸；頻帶（帶通、調(diào)制）傳輸按傳輸媒質(zhì)分類：有線通信系統(tǒng)；無線通信系統(tǒng)按工作波段分類:長波通信;中波通信;短波通信;微波通信;遠(yuǎn)紅外線通信按信號(hào)復(fù)用方式分類:頻分復(fù)用FDM，OFDM；時(shí)分復(fù)用TDM;碼分復(fù)用CDM;空分復(fù)用SDM;波分復(fù)用WDM;極化波分復(fù)用PWDM451.2（補(bǔ)充）通信系統(tǒng)分類按通信業(yè)務(wù)分類：451.2（補(bǔ)充）通信系統(tǒng)分類需要區(qū)分的幾個(gè)概念復(fù)用方式：FDM，OFDM，TDM，CDM，WDM，SDM頻分復(fù)用FDM，OFDM；時(shí)分復(fù)用TDM;碼分復(fù)用CDM;空分復(fù)用SDM;波分復(fù)用WDM;極化波分復(fù)用PWDM雙工方式：TDD，F(xiàn)DD(Duplex)多址方式：FDMA，TDMA，CDMA461.2（補(bǔ)充）通信系統(tǒng)分類需要區(qū)分的幾個(gè)概念46表1-1常見的調(diào)制方式47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)幅DSB立體聲廣播單邊帶調(diào)幅SSB載波通信、無線電臺(tái)、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)制振幅鍵控ASK數(shù)據(jù)傳輸頻移鍵控FSK數(shù)據(jù)傳輸相移鍵控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、空間通信表1-1常見的調(diào)制方式47調(diào)制方式用表1-1常見的調(diào)制方式（續(xù)）48調(diào)制方式用途脈沖調(diào)制脈沖模擬調(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(△M)軍用、民用數(shù)字電話差分脈碼調(diào)制DPCM電視電話、圖像編碼其他語言編碼方式ADPCM、APC、LPC中低速數(shù)字電話表1-1常見的調(diào)制方式（續(xù)）48調(diào)制方式用表1-2通信波段與常用傳輸媒質(zhì)49頻率范圍波長名稱傳輸媒質(zhì)典型應(yīng)用3Hz~30Hz107~108m極低頻ELF有線線對(duì)長波無線電遠(yuǎn)程導(dǎo)航、水下通信30Hz~300Hz106~107m超低頻SLF有線線對(duì)長波無線電水下通信300Hz~3kHz105~106m特低頻ULF有線線對(duì)長波無線電遠(yuǎn)程通信3kHz~30kHz104~105m甚低頻VLF有線線對(duì)長波無線電遠(yuǎn)程導(dǎo)航、水下通信、聲吶30kHz~300kHz103~104m低頻LF有線線對(duì)長波無線電導(dǎo)航、無線電信標(biāo)、電力線通信、水下通信300kHz~3MHz102~103m中頻MF同軸電纜短波無線電調(diào)幅廣播、移動(dòng)陸地通信、海事通信、測向、遇險(xiǎn)求救3MHz~30MHz10~102m高頻HF同軸電纜短波無線電移動(dòng)無線電話、短波廣播、電報(bào)、定點(diǎn)軍用通信、業(yè)余無線電30MHz~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)航表1-2通信波段與常用傳輸媒質(zhì)49頻率范圍波長名表1-2通信波段與常用傳輸媒質(zhì)(續(xù))50頻率范圍波長名稱傳輸媒質(zhì)典型應(yīng)用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)3GHz~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)30GHz~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)300GHz~3THz0.1~1mm亞毫米波

波導(dǎo)毫米波無線電未劃分、實(shí)驗(yàn)用43THz~430THz7μm~0.7μm紅外光纖激光空間傳播光通信系統(tǒng)430THz~750THz7μm~0.4μm可見光光纖激光空間傳播光通信系統(tǒng)750THz~3000THz0.4μm~0.1μm紫外光纖激光空間傳播光通信系統(tǒng)表1-2通信波段與常用傳輸媒質(zhì)(續(xù))50頻率范圍波1.2（補(bǔ)充）通信方式按消息傳遞的方向與時(shí)間關(guān)系劃分51圖1-6單工、半雙工和全雙工通信方式示意圖(a)單工；(b)半雙工；(c)全雙工1.2（補(bǔ)充）通信方式按消息傳遞的方向與時(shí)間關(guān)系劃分51圖1.2（補(bǔ)充）通信方式按數(shù)字信號(hào)排列順序劃分52圖1-7并行和串行通信方式示意圖(a)并行傳輸；(b)串行傳輸1.2（補(bǔ)充）通信方式按數(shù)字信號(hào)排列順序劃分52圖1-71.2（補(bǔ)充）通信方式按通信網(wǎng)絡(luò)形式劃分53圖1-8按網(wǎng)絡(luò)形式劃分的通信方式

(a)點(diǎn)－點(diǎn)直通方式；

(b)點(diǎn)－多點(diǎn)分支方式；

(c)多點(diǎn)－多點(diǎn)交換方式1.2（補(bǔ)充）通信方式按通信網(wǎng)絡(luò)形式劃分53圖1-8按1.2（補(bǔ)充）現(xiàn)代通信網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)54AP：AccessProvider1.2（補(bǔ)充）現(xiàn)代通信網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)54AP：Access1.2（補(bǔ)充）現(xiàn)代通信網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)按功能劃分55

應(yīng)用層業(yè)務(wù)層傳送層支撐網(wǎng)各種信息應(yīng)用傳送各種信息傳送手段和基礎(chǔ)設(shè)施信令網(wǎng)同步網(wǎng)電信管理網(wǎng)1.2（補(bǔ)充）現(xiàn)代通信網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)按功能劃分551.2（補(bǔ)充）現(xiàn)代通信網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)現(xiàn)代通信網(wǎng)的接口結(jié)構(gòu)56CoreNetworksTMNAccessNetworksAcessNodeCustomerPremisesNetworkQ3Q3UNISNI1.2（補(bǔ)充）現(xiàn)代通信網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)現(xiàn)代通信網(wǎng)的接口結(jié)構(gòu)56目錄1.1通信和通信系統(tǒng)的一般概念1.2模擬通信與數(shù)字通信1.3通信發(fā)展簡史1.4信息及其度量1.5通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)57目錄571.3通信發(fā)展簡史電話：1876，BellCorp.，invention1881,John,twistedpairofwires1887,Charles,thinglassfiber1892,Alman,automatedswitching1946Coaxialcableused1950,Microwareradiosystem1958Underseacable1962,TDMintroduced581.3通信發(fā)展簡史電話：581.3通信發(fā)展簡史無線發(fā)展史：1864Maxwell,equationsforelectromagneticwaves1887Hertz,radiowavesobserved1893Tesla,tunedspark-gaptransmitter&receiver1901Marconi,transmutedradiosignalacrossAttaint1920Frank,BroadcastRadio1948Shannon，afamouspaper:

“AMathematicalTheoryofInformation”591.3通信發(fā)展簡史無線發(fā)展史：591.3通信發(fā)展簡史初級(jí)階段（110年）1838有線電報(bào)（sos）1876電話1894無線電報(bào)1918AM廣播1936FM廣播1938TV廣播1940～1945雷達(dá)、微波通信601.3通信發(fā)展簡史初級(jí)階段（110年）601.3通信發(fā)展簡史近代通信階段（50年）1948香農(nóng)“信息論”1958通信衛(wèi)星60年代IC、彩電、數(shù)字通信、電子計(jì)算機(jī)70年代LSI（大規(guī)模集成電路）、

商用通信衛(wèi)星、數(shù)字程控交換機(jī)、

分組交換網(wǎng)協(xié)議611.3通信發(fā)展簡史近代通信階段（50年）611.3通信發(fā)展簡史現(xiàn)代通信階段（30年）80年代光纖通信、移動(dòng)通信、ISDN網(wǎng)研制、因特主干網(wǎng)90年代各種先進(jìn)的通信網(wǎng)絡(luò)類型多樣化、規(guī)模大型化、業(yè)務(wù)綜合化信息高速公路NGN:下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上更為先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)提供更為先進(jìn)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)621.3通信發(fā)展簡史現(xiàn)代通信階段（30年）62目錄1.1通信和通信系統(tǒng)的一般概念1.2模擬通信與數(shù)字通信1.3通信發(fā)展簡史1.4信息及其度量1.5通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)63目錄631.4信息及其度量信息論的發(fā)展方向其一是在維納(WienerN.)的“平穩(wěn)時(shí)間序列的內(nèi)插、外推和平滑方法”和“控制論”兩本名著的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的分支一一一一微弱信號(hào)檢測理論。其二是在香農(nóng)(ShannonC.E.)的“通信的數(shù)學(xué)理論”和“噪聲中的通信”這兩篇名著的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的分支一一一一信號(hào)的設(shè)計(jì)和編碼理論。641.4信息及其度量信息論的發(fā)展方向641.4信息及其度量如何度量離散消息中所含的信息量?度量信息量的原則能度量任何消息，并與消息的種類無關(guān)。度量方法應(yīng)該與消息的重要程度無關(guān)。消息中所含信息量大小與消息內(nèi)容的不確定性有關(guān)。度量信息量的方法？信號(hào)是消息的載體，而信息是消息的內(nèi)涵。任何信源產(chǎn)生的輸出都是隨機(jī)的，信息含量就是對(duì)消息中這種不確定性的度量。消息中包含的信息量與消息發(fā)生的概率密切相關(guān)。消息出現(xiàn)的概率越小，其包含的信息量就越大。651.4信息及其度量如何度量離散消息中所含的信息量?651.4信息及其度量假設(shè)P(x)是一個(gè)消息發(fā)生的概率，信息量I與P(x)之間的關(guān)系（1）信息量是概率的函數(shù)，即I=f[P(x)]（2）P(x)越小，I越大；反之，I越小，且P(x)→1時(shí)，I→0P(x)→0時(shí)，I→∞（3）信息具有相加性（互相獨(dú)立事件構(gòu)成的消息）

因此滿足上述條件，I與消息出現(xiàn)的概率P(x)之間的關(guān)系應(yīng)為661.4信息及其度量假設(shè)P(x)是一個(gè)消息發(fā)生的概率，信息量信息量的單位比特（bit——binaryunit）：奈特（nat——natureunit）:哈特（Hart——Hartley）：在信息論中為書寫方便，通常以log代表log267信息量的單位比特（bit——binaryunit）：67離散信源的信息量【例】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(gè)輸出的信息含量為1.

傳送等概率的二進(jìn)制波形之一（P=1/2）的信息量為1比特。2.

傳送等概率的四進(jìn)制波形之一（P=1/4）的信息量為2比特，這時(shí)每一個(gè)四進(jìn)制波形需要用2個(gè)二進(jìn)制脈沖表示；3.

傳送等概率的八進(jìn)制波形之一（P=1/8）的信息量為3比特，這時(shí)至少需要3個(gè)二進(jìn)制脈沖。4.若有M個(gè)等概率波形（P=1/M），且每一個(gè)波形的出現(xiàn)是獨(dú)立的，則傳送M進(jìn)制波形之一的信息量為68離散信源的信息量【例】設(shè)二進(jìn)制離散信源，以相等的概率發(fā)離散信源的信息量【例】：求離散信源的自信息量。一次擲兩個(gè)色子，作為一個(gè)離散信源，求下列事件產(chǎn)生后提供的信息量。a.僅有一個(gè)為3；b.至少有一個(gè)為4；c.兩個(gè)之和為偶數(shù)；解：一個(gè)色子有6個(gè)符號(hào)，兩個(gè)色子的總數(shù)（信源符號(hào)數(shù)）為36。a.事件樣本數(shù)=5×2=10（另外一個(gè)不能為3）b.事件樣本數(shù)=5×2+1=11（加上一個(gè)雙4）c.事件樣本數(shù)=9×2=18則：p(a)=10/36=5/18;p(b)=11/36;p(c)=18/36=1/2;I(a)=log(18/5)=1.848(bit);I(b)=log(36/11)=1.7105(bit);I(c)=log2=1(bit);69離散信源的信息量【例】：求離散信源的自信息量。69離散信源的平均信息量對(duì)于非等概情況設(shè)：一個(gè)離散信源是由M個(gè)符號(hào)組成的集合，其中每個(gè)符號(hào)xi(i=1,2,3,…,M)按一定的概率P(xi)獨(dú)立出現(xiàn)，即則x1,x2,

x3,…,

xM所包含的信息量分別為于是，每個(gè)符號(hào)所含平均信息量為（統(tǒng)計(jì)平均）70離散信源的平均信息量對(duì)于非等概情況70離散信源的平均信息量由于H(x)同熱力學(xué)中的熵形式相似，故稱它為信息源的熵，其單位為bit/符號(hào)。71離散信源的平均信息量由于H(x)同熱力學(xué)中的熵形式相似，故稱離散信源的平均信息量【例】一離散信源由0，1，2，3四個(gè)符號(hào)組成，出現(xiàn)概率分別為3/8,1/4,1/4,1/8，且每個(gè)符號(hào)的出現(xiàn)都是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的。201020130213001203210100321010023102002010312032100120210為某消息，求其信息量。解：①熵

②算術(shù)平均信息量此消息中，0出現(xiàn)23次，1出現(xiàn)14次，2出現(xiàn)13次，3出現(xiàn)7次，共有57個(gè)符號(hào)。72離散信源的平均信息量【例】一離散信源由0，1，2，3離散信源的平均信息量該消息的信息量總量為每個(gè)符號(hào)的算術(shù)平均信息量為73離散信源的平均信息量該消息的信息量總量為73離散信源熵函數(shù)的性質(zhì)熵函數(shù)熵函數(shù)的非負(fù)性熵函數(shù)的對(duì)稱性熵函數(shù)的確定性熵函數(shù)的連續(xù)性熵函數(shù)的擴(kuò)展性熵函數(shù)的極值性熵函數(shù)的上凸性74離散信源熵函數(shù)的性質(zhì)熵函數(shù)74離散信源的最大熵定理作一個(gè)輔助函數(shù)λ為待定系數(shù)，由

得n個(gè)方程組75離散信源的最大熵定理作一個(gè)輔助函數(shù)75離散信源的最大熵定理離散信源先驗(yàn)等概時(shí)則，信源熵最大二元離散信源：76p11/2H(x)01離散信源的最大熵定理離散信源先驗(yàn)等概時(shí)76p11/2H(x)連續(xù)信源的平均信息量連續(xù)信源的絕對(duì)熵｛P(xi)，

P(x)為pdf，P(xi)△為概率

｝77△p(xi)p(x)axib連續(xù)信源的平均信息量連續(xù)信源的絕對(duì)熵｛P(xi)，P(x)連續(xù)信源的平均信息量連續(xù)信源的相對(duì)熵｛P(x)為pdf｝連續(xù)信源熵為一個(gè)相對(duì)熵，其值為絕對(duì)熵減去一個(gè)無窮大量。連續(xù)信源有無窮多個(gè)狀態(tài)，因此根據(jù)定義，Shanon熵必然為無窮大。連續(xù)信源的熵不等于一個(gè)消息狀態(tài)具有的平均信息量。其熵是有限的，而信息量是無限的。連續(xù)信源熵不具有非負(fù)性，可以為負(fù)值。78連續(xù)信源的平均信息量連續(xù)信源的相對(duì)熵｛P(x)為pdf｝78連續(xù)信道的信道容量(Channelcapacity)信道容量若噪聲n(t)的單邊功率譜密度為no，則在信道帶寬B內(nèi)的噪聲功率N=noB。因此，Shannon公式的另一形式為Shannon公式表明:

當(dāng)信號(hào)與信道AWGN的平均功率給定時(shí)，在具有一定帶寬的信道上，理論上單位時(shí)間內(nèi)可能傳輸?shù)男畔⒘康臉O限數(shù)值。79連續(xù)信道的信道容量(Channelcapacity)信道容連續(xù)信道的信道容量(Channelcapacity)由Shannon公式可得以下結(jié)論：B增加，同時(shí)也增大N：80連續(xù)信道的信道容量(Channelcapacity)由Sh離散信道的信道容量(Channelcapacity)離散信道的信道容量(Channelcapacity)平均交互信息量I(X,Y)熵速率r·I(X,Y)，r為信道傳輸?shù)姆?hào)速率8100111-p1-pppH(X,Y)H(X/Y)H(Y/X)H(X)H(Y)I(X,Y)離散信道的信道容量(Channelcapacity)離散信離散信道的信道容量(Channelcapacity)條件熵H(X/Y)稱為疑義度，可疑度，它