1
通信原理
周又玲
电话,66278682（办）
66257348（家）
E-Mail zhouyl@hainu.edu.cn
2
教
材
及
参
考
文
献
教材：
?, 通信原理, （第 5版），樊昌信 等编著，
（北京）国防工业出版社 2001.5
参考文献：
? 数据通信原理,R.W.勒基 等著，人民邮电
出版社
? 现代通信原理，曹志刚、钱亚生 编著，清
华大学出版社
? 通信原理，周炯槃、庞沁华 等编著，北京
邮电大学出版社
? 现代通信原理与技术，张辉、曹丽娜 编著，
西安电子科技大学出版社
? 数字通信,John G,Proakis 著，张力军、张
宗橙、郑宝玉译，电子工业出版社
? 通信原理，黄载禄、殷蔚华 编著，科学出
版社
3
考
核
?考核方式为考试。
?平时成绩占总成绩 30％，由
考勤、作业、课堂讨论、实
验构成，其中实验占 20％，
其它占 10％；
?期末闭卷笔试，占总成绩
70％。
4
第
一
章
绪
论
? 1.1 引言
? 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
5
?通信就是信息的传输与交换
?历史回顾
1844 莫尔斯发明有线电报通信
1876 贝尔利用电磁感应原理发明了电话机
1864 麦克斯韦预言电磁波辐射的存在
1887 赫兹通过实验加以证实
20世纪初，电子管等器件出现，电报和电
话通信获得迅速发展，相继有了较高水平
的有线通信及长波，中波和短波一类的无
线电通信。
电通信
起源的
标志
无线电通信
的理论依据
1.1
引
言
6
? 20世纪 30年代开始，在通信理论上，先
后形成：过滤和预测理论，香农信息论，
纠错编码理论，信源统计特性理论，信
号与噪声，调制理论，信号检测理论等。
? 通信体制上，由于晶体管，集成电路的
发展，出现了具有广阔发展前景的数字
通信
? 通信种类上，相继出现了脉码通信，微
波通信，卫星通信，激光通信和计算机
通信，计算机技术，通信系统和自动化
系统构成的完整信息交换系统，全数字
化的综合业务数字网 ISDN是目前通信界
所关注和研究的新动向。
7
1.2
通
信
系
统
的
组
成
信
源
调
制
信
道
解
调
信
宿
噪 声 源
模拟通信系统模型
8
1.2
通
信
系
统
的
组
成
噪 声 源
信
源
调
制
信
道
解
调
信
宿
加
密
编
码
译
码
解
密
数字通信系统模型
9
? 分类
1.按消息的物理特征分类：
电报，电话，数据，图象
2.按调制方式分类：
线性,AM,SSB,DSB,VSB。
非线性,FM,PM
数字,ASK,FSK,PSK,DPSK，脉冲调制等。
3.按信号特征分类：
模拟通信系统，数字通信系统
4.按传输媒介分类：有线，无线
5.按信号复用方式分类,FDM,TDM,CDM
10
有
关
概
念
? 信道：信号传输的通道
? 调制：将原始电信号转换成适合信
道传输的信号。
? 解调：在接收端进行的与调制相反
的变换。
? 基带信号：发送端调制前和接收端
解调后的信号。
? 频带信号：已调信号。
? 同步：环节不固定，是数字通信系
统的必有的一个重要环节。位同步，
群同步，载波同步
11
有
关
概
念
?信源编码,A/D，减少原始消息
的冗余度，将数据进行压缩编
码，提高传送的有效性。
?信道编码：人为地按一定规律
加入多余的数字码以达到接收
端可以发现和纠正误码的目的。
又称抗干扰编码，解决数字通
信的可靠性。
12
1.3
通
信
方
式
? 对于点与点之间的通信，按消息传送
的方向与时间关系，通信方式可分为
单工，半双工，全双工通信。
? 单工：消息只能单方向传输
? 半双工：通信双方都能收发消息，但
不能同时进行
? 全双工：通信双方可同时进行收发消
息
? 数字通信：串序传输，并序传输
13
发 收
发 收收 发
发
收
收
发
14
1.4
信
息
及
其
度
量
? 消息中所含的信息量 I 与消息出现的
概率 P（ x） 的关系式应反映如下规律：
1,I=I[P（ x） ]
2,P（ x） ↓→I↑反之亦然 P
（ x） =1,I=0
3,若干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(x2) …]=I[P(x 1)]+I[P(x2)]+…
∴ I=㏒ a = -㏒ aP(x)
a=10 哈特莱 a=e 奈特 a=2 比特
)(
1
xP
15
1.4
信
息
及
其
度
量
? 当 P（ x） = I=1bit？位二进制脉冲传送
? 当 P（ x） = I=2bit？位二进制脉冲传送
? 当 P（ x） = I=3bit？位二进制脉冲传送
当消息的信息量用比特表示时，
它所包含的信息量可以用传送它
所需要的最少二进制脉冲数来表
示。
4
1
8
1
2
1
16
1.4
信
息
及
其
度
量
?平均信息量
离散信源有 n个符号,x1,x2,…, xn，出
现的概率为 P（ x1）,P（ x2）,…, P（ xn）
H（ｘ）＝－ (bit/符号）
信源的熵 （ Entropy）
消息等概 P（ x1） =P（ x2） =… =P（ xn） =
H（ x）具有最大值
Hmax= （ bit/符号）
)(l og)( 21 ini i xpxp??
n
1
nnnn
i 221
l o gl o g1 ??
?
17
1.5
主
要
性
能
指
标
?模拟通信系统：
消息传送速度，均方误差
（加性干扰产生的误差，信噪比）
?数字通信系统：
传输速率，差错率
传输速率可用传码率（ RB B）或
传信率（ Rb bit/s）表示
18
1.5
主
要
性
能
指
标
Rb=RB·H
二进制下,RB=Rb
N进制下,Rb=RB·㏒ 2N
差错率也相应分为误码率和误信率。
19
例
题
?某数字通信系统用正弦载波的四个
相位 0、, π,来传输信息，
这四个相位是互相独立的。
(1) 每秒钟内 0、, π,出现的次
数分别为 500,125,125,250，求
此通信系统的码速率和信息速率；
(2) 每秒钟内这四个相位出现的次数
都为 250，求此通信系统的码速率
和信息速率。
2
?
2
3?
2
?
2
3?
20
8
2
4
3
4
3
=
2
1
4
1
信息速率 Rb=(1000× 1
(2) 此时四个符号出现的概率相等，故
H(X)=2 bit/符号
Rb=(1000× 2)bit/s=2000 bit/s
解 (1) 每秒钟传输 1000个相位，即每秒钟
传输 1000个符号，故 RB=1000 Bd，每个符号
出现的概率分别为 P(0)=
2
1
8
1P(π)=
4
1?????? 23?P
8
1??????2?P =
=
,每个符号所含的平均信息量为
H(X)=( × 1+ × 3+ × 2)bit/符号 =1 bit/符号
)bit/s=1750 bit/s
21
思
考
?数字通信的优点有哪些？
? 125 S内传输 256个四进制码元，
传信率为多少？若 2S产生 3个误码
误码率为多少？
1.抗干扰能力强，可消除噪声累积
2.差错可控，传输性能好
3,便于与各种数字终端接口
4,便于集成化
5,便于加密。
?
Rb=256 × ㏒ 24/125μS=4.096× 106
RB=256/125 μ S = 2.048× 106 B
Pe =3/ （ 2.048× 106 × 2） =0.73× 10-6
通信原理
周又玲
电话,66278682（办）
66257348（家）
E-Mail zhouyl@hainu.edu.cn
2
教
材
及
参
考
文
献
教材：
?, 通信原理, （第 5版），樊昌信 等编著，
（北京）国防工业出版社 2001.5
参考文献：
? 数据通信原理,R.W.勒基 等著，人民邮电
出版社
? 现代通信原理，曹志刚、钱亚生 编著，清
华大学出版社
? 通信原理，周炯槃、庞沁华 等编著，北京
邮电大学出版社
? 现代通信原理与技术，张辉、曹丽娜 编著，
西安电子科技大学出版社
? 数字通信,John G,Proakis 著，张力军、张
宗橙、郑宝玉译，电子工业出版社
? 通信原理，黄载禄、殷蔚华 编著，科学出
版社
3
考
核
?考核方式为考试。
?平时成绩占总成绩 30％，由
考勤、作业、课堂讨论、实
验构成，其中实验占 20％，
其它占 10％；
?期末闭卷笔试，占总成绩
70％。
4
第
一
章
绪
论
? 1.1 引言
? 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
5
?通信就是信息的传输与交换
?历史回顾
1844 莫尔斯发明有线电报通信
1876 贝尔利用电磁感应原理发明了电话机
1864 麦克斯韦预言电磁波辐射的存在
1887 赫兹通过实验加以证实
20世纪初，电子管等器件出现，电报和电
话通信获得迅速发展，相继有了较高水平
的有线通信及长波，中波和短波一类的无
线电通信。
电通信
起源的
标志
无线电通信
的理论依据
1.1
引
言
6
? 20世纪 30年代开始，在通信理论上，先
后形成：过滤和预测理论，香农信息论，
纠错编码理论，信源统计特性理论，信
号与噪声，调制理论，信号检测理论等。
? 通信体制上，由于晶体管，集成电路的
发展，出现了具有广阔发展前景的数字
通信
? 通信种类上，相继出现了脉码通信，微
波通信，卫星通信，激光通信和计算机
通信，计算机技术，通信系统和自动化
系统构成的完整信息交换系统，全数字
化的综合业务数字网 ISDN是目前通信界
所关注和研究的新动向。
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1.2
通
信
系
统
的
组
成
信
源
调
制
信
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解
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信
宿
噪 声 源
模拟通信系统模型
8
1.2
通
信
系
统
的
组
成
噪 声 源
信
源
调
制
信
道
解
调
信
宿
加
密
编
码
译
码
解
密
数字通信系统模型
9
? 分类
1.按消息的物理特征分类：
电报，电话，数据，图象
2.按调制方式分类：
线性,AM,SSB,DSB,VSB。
非线性,FM,PM
数字,ASK,FSK,PSK,DPSK，脉冲调制等。
3.按信号特征分类：
模拟通信系统，数字通信系统
4.按传输媒介分类：有线，无线
5.按信号复用方式分类,FDM,TDM,CDM
10
有
关
概
念
? 信道：信号传输的通道
? 调制：将原始电信号转换成适合信
道传输的信号。
? 解调：在接收端进行的与调制相反
的变换。
? 基带信号：发送端调制前和接收端
解调后的信号。
? 频带信号：已调信号。
? 同步：环节不固定，是数字通信系
统的必有的一个重要环节。位同步，
群同步，载波同步
11
有
关
概
念
?信源编码,A/D，减少原始消息
的冗余度，将数据进行压缩编
码，提高传送的有效性。
?信道编码：人为地按一定规律
加入多余的数字码以达到接收
端可以发现和纠正误码的目的。
又称抗干扰编码，解决数字通
信的可靠性。
12
1.3
通
信
方
式
? 对于点与点之间的通信，按消息传送
的方向与时间关系，通信方式可分为
单工，半双工，全双工通信。
? 单工：消息只能单方向传输
? 半双工：通信双方都能收发消息，但
不能同时进行
? 全双工：通信双方可同时进行收发消
息
? 数字通信：串序传输，并序传输
13
发 收
发 收收 发
发
收
收
发
14
1.4
信
息
及
其
度
量
? 消息中所含的信息量 I 与消息出现的
概率 P（ x） 的关系式应反映如下规律：
1,I=I[P（ x） ]
2,P（ x） ↓→I↑反之亦然 P
（ x） =1,I=0
3,若干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(x2) …]=I[P(x 1)]+I[P(x2)]+…
∴ I=㏒ a = -㏒ aP(x)
a=10 哈特莱 a=e 奈特 a=2 比特
)(
1
xP
15
1.4
信
息
及
其
度
量
? 当 P（ x） = I=1bit？位二进制脉冲传送
? 当 P（ x） = I=2bit？位二进制脉冲传送
? 当 P（ x） = I=3bit？位二进制脉冲传送
当消息的信息量用比特表示时，
它所包含的信息量可以用传送它
所需要的最少二进制脉冲数来表
示。
4
1
8
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2
1
16
1.4
信
息
及
其
度
量
?平均信息量
离散信源有 n个符号,x1,x2,…, xn，出
现的概率为 P（ x1）,P（ x2）,…, P（ xn）
H（ｘ）＝－ (bit/符号）
信源的熵 （ Entropy）
消息等概 P（ x1） =P（ x2） =… =P（ xn） =
H（ x）具有最大值
Hmax= （ bit/符号）
)(l og)( 21 ini i xpxp??
n
1
nnnn
i 221
l o gl o g1 ??
?
17
1.5
主
要
性
能
指
标
?模拟通信系统：
消息传送速度，均方误差
（加性干扰产生的误差，信噪比）
?数字通信系统：
传输速率，差错率
传输速率可用传码率（ RB B）或
传信率（ Rb bit/s）表示
18
1.5
主
要
性
能
指
标
Rb=RB·H
二进制下,RB=Rb
N进制下,Rb=RB·㏒ 2N
差错率也相应分为误码率和误信率。
19
例
题
?某数字通信系统用正弦载波的四个
相位 0、, π,来传输信息，
这四个相位是互相独立的。
(1) 每秒钟内 0、, π,出现的次
数分别为 500,125,125,250，求
此通信系统的码速率和信息速率；
(2) 每秒钟内这四个相位出现的次数
都为 250，求此通信系统的码速率
和信息速率。
2
?
2
3?
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?
2
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信息速率 Rb=(1000× 1
(2) 此时四个符号出现的概率相等，故
H(X)=2 bit/符号
Rb=(1000× 2)bit/s=2000 bit/s
解 (1) 每秒钟传输 1000个相位，即每秒钟
传输 1000个符号，故 RB=1000 Bd，每个符号
出现的概率分别为 P(0)=
2
1
8
1P(π)=
4
1?????? 23?P
8
1??????2?P =
=
,每个符号所含的平均信息量为
H(X)=( × 1+ × 3+ × 2)bit/符号 =1 bit/符号
)bit/s=1750 bit/s
21
思
考
?数字通信的优点有哪些？
? 125 S内传输 256个四进制码元，
传信率为多少？若 2S产生 3个误码
误码率为多少？
1.抗干扰能力强，可消除噪声累积
2.差错可控，传输性能好
3,便于与各种数字终端接口
4,便于集成化
5,便于加密。
?
Rb=256 × ㏒ 24/125μS=4.096× 106
RB=256/125 μ S = 2.048× 106 B
Pe =3/ （ 2.048× 106 × 2） =0.73× 10-6
