主讲,王 莹
? 信号处理与系统
? 随机信号分析
? 电子线路
预修课程：
讲授与试验共
计 56学时，准备开
设 5个试验。
教学安排
考核方式,笔试
现代数字通信
的基本理论和主要
技术（教材 1~5章）
主要内容：
“现代通信导论,
易波主编
国防科技大学出版社
教材：
“数字通信原理,
董兆鑫, 扬述明等
国防科技大学出版社
参考书
“现代通信原理,
曹志刚、钱亚生，
清华大学出版社
“数字通信,
沈普兵主编
国防科技大学出版社
照片 照片 照片
§ 1.1 通信技术的发展与信息社会
我国古代最早
的通信方式是
烽火狼烟。
文字发明后，
利用驿站传
递文书。
1837年莫尔斯电报
发报 收报
传输线
克服距离上的障碍，迅速而准确的传送信息是通信的主要任务。
? ?话筒 耳机
1876年贝尔电话
1864年麦克斯韦从理
论上预言了电磁波的
存在
§ 1.1 通信技术的发展与信息社会
1887年赫兹用实验证
实了电磁波的存在
1906年德弗雷斯特发明了电子管
1895年意大利的马可尼和俄国的波波
夫把电磁波应用到无线电报通信中
§ 1.1 通信技术的发展与信息社会
电视
?
电子管 晶体管 集成电路 大规模可编程器件
收音机
计算机网络通信
电视 长途电话
卫星通信
卫星地面站
移动通信
基站
基站
基站
§ 1.2 通信系统的组成和分类
通信 的最终目的是为了有效的 传递和交
换 信息。传递和交换信息所需的一切技术设
备的总和称为 通信系统 。
信道
信
源
信
宿
噪声
传
输
媒
介
发送设备 接收设备
通信系统模型
产生或发出
消息的人或
机器
接受消息
的人或机
器
—— 传递和交换 模拟 信号的系统 。
—— 传递和交换 数字 信号的系统 。通信系统 数字通信系统
模拟通信系统
将信源产生的消息信号
变换成便于传送的形式
从带有干扰的
接收信号中正
确恢复出原始
信号
§ 1.2.1 通信系统的组成
连续信号
t
f(t)
t
f(nt)
抽样信号
模拟信号波形
1 1 0 0 1 0
0 3 1 2 3 1
数字信号波形
多进制码
t
f(t)
3
2
1
0
模拟信号
特征量取值
连续的信号
数字信号
特征量取值
离散的信号
二进制码
t
f(t)
1
0
模拟 通信系统的组成
§ 1.2.1 通信系统的组成
信
源
发送设备 接收设备
信
宿
噪声
调
制
解
调
传
输
媒
介
信道
混
频
放
大
混
频
放
大
调幅
调频
调相
频
谱
搬
移
频
谱
搬
移
检波
鉴频
鉴相
§ 1.2.1 通信系统的组成
数字 通信系统的组成
接收设备
信
源
发送设备
信
宿
噪声
信
源
编
码
信
道
编
码
调
制
信
源
译
码
信
道
译
码
解
调
传
输
媒
介
信道
把信源发出
的 模拟信号变为
数字信号 。 另外
为了降低数码率
而进行 压缩编码 。
信源编
码的逆
处理
信道编码
的逆处理
为了提高通
信抗干扰能力,
进行 波形编码 和
纠错编码 。
调幅、调频、调相 调制的逆变换
单向点 → 点通信系统模型 信
源
信
宿
传输信道 发送设备接收设备
双向点 ←→ 点通信系统模型
交换的概念
信
源
信
宿
传输信道发送设备 接收设备
用户终端 通信线路 用户终端
点 ←→ 点通信
用户终端 用户终端
通信线路
12
3
4 5
6
交换系统
网络通信
多点通信
中继线
用户线
用户终端
交换局
交换的概念
多路复用技术
根据用户
终端的请求建
立和拆除用户
之间连接的过
程称为 交换
§ 1.2.2 通信系统的分类
按传输信号的特征分类 模拟通信
数字通信
按传输媒介分类
有线通信
无线通信
按通信业务分类
话务通信
计算机通信
图像通信
按传输手段分类 微波接力通信
卫星通信
网络通信
按技术特点分类 跳频通信
扩频通信
保密通信
按调制方式分类
非线性调制
线性调制
数字调制
脉冲调制
按复用方式分类
频分复用
时分复用
码分复用
§ 1.2.3 数字通信及主要技术
1,信源编码与解码
2,加密与解密
3,信道编码与解码
4,调制与解调
5,多路复用
信
源
发送设备 接收设备
信
宿
噪声
数字通信系统的组成
信
源
编
码
信
道
编
码
调
制
信
源
译
码
信
道
译
码
解
调
传
输
媒
介
信道
6,定时与同步
主要技术
加密 解密数字复接 分接
§ 1.2.4 数字通信的主要特点
1,抗干扰能力强，无噪声积累，保证较高的通信质量
2,便于加密处理，而且保密强度高
3,数字信号便于与计算机接口，形成智能网
4,高度的灵活性和通用性
§ 1.4 数字通信系统的主要指标
1,传输速率
码元传输速率 (RB)
又叫符号速率，它表示单位时间 (每秒 )内传输的码元 (符号 )
的个数。其单位为波特，常用 B表示。简称波特率。
信息传输速率 (Rb)
又叫信息速率，它表示单位时间 (每秒 )内传送数据信息
的比特数。其单位为比特 /秒，记为 bit/s。
2,频带利用率 ?
单位频带的传输速率
? ?HzB /频带宽度符号传输速率?? ? ?Hzsb it //频带宽度信息速率??或
3,误码率（可靠性指标）
在传输过程中发生误码的码元个数与传输的总码元数之比。
NnP Ne 传输的总码数 发生误码个数lim ???
第一章讲完了
进入第二章学习吧
§ 1.3 消息、信号、信息及其度量
消息 是一组有序符号
序列（如文字、语音、
图像,..）
信号 是消息的具体表
现形式（ 电信号、声
信号、光信号,..）
信息 是消息和信号中包含
的某种有意义的抽象的东西
载体 载体
内涵
根据直观经验，信息量 I 有如下规律
1,信息量 I 与消息发生的概率 P(x)紧密相关，
2,独立事件构成的消息，信息量具有线性相加性。
3,对于有限个符号组成的信息源来说，随着消息的长度
增加可能出现消息的数目却安置数增加。
基于上述考虑，哈莱特首先提出采用消息出现概率
的对数作为离散消息度量单位。
信息的度量
? ? ? ?xPxP 1I aa l o gl o g ???
I为消息 x所携带的信息量
P(x)为该消息发生的概率
信息量的单位,
对数底为 2 → 比特 (bit)
对数底为 e → 奈特 (nit)
对数底为 10 → 哈莱特 (十进制单位 )
例 2 一个信息源由 4种符号 0,1,2,3组成，它们出现的分别为 1/8、
1/4,1/4,1/8，且每个符号的出现都是独立的。试求某个消息
201020130213001203210100321010023102002010312032100120
210的信息量。
例 1 已知二元离散信源只有, 0”,,1”两种符号若, 0”出现的概率为
1/3，求出现, 1”的信息量。
§ 1.1 通信技术的发展与信息社会
§ 1.2 通信系统的组成和分类
§ 1.2.1 通信系统的组成
§ 1.2.2 通信系统的分类
§ 1.2.3 数字通信及主要技术
§ 1.2.4 数字通信的主要特点
§ 1.3 消息、信号、信息及其度量
§ 1.4 数字通信系统的主要性能指标
§ 1.5 数字通信的发展趋势
信
源
信
宿
噪声
通信系统的组成
§ 1.2.1 通信系统的组成
发送
设备
接收
设备
传
输
媒
介
信
源
发送设备 接收设备
信
宿
噪声
数字通信系统的组成
信源
编码
信道
编码
调
制
信源
译码
信道
译码
调
制
信
道
? 信号处理与系统
? 随机信号分析
? 电子线路
预修课程：
讲授与试验共
计 56学时，准备开
设 5个试验。
教学安排
考核方式,笔试
现代数字通信
的基本理论和主要
技术（教材 1~5章）
主要内容：
“现代通信导论,
易波主编
国防科技大学出版社
教材：
“数字通信原理,
董兆鑫, 扬述明等
国防科技大学出版社
参考书
“现代通信原理,
曹志刚、钱亚生，
清华大学出版社
“数字通信,
沈普兵主编
国防科技大学出版社
照片 照片 照片
§ 1.1 通信技术的发展与信息社会
我国古代最早
的通信方式是
烽火狼烟。
文字发明后，
利用驿站传
递文书。
1837年莫尔斯电报
发报 收报
传输线
克服距离上的障碍，迅速而准确的传送信息是通信的主要任务。
? ?话筒 耳机
1876年贝尔电话
1864年麦克斯韦从理
论上预言了电磁波的
存在
§ 1.1 通信技术的发展与信息社会
1887年赫兹用实验证
实了电磁波的存在
1906年德弗雷斯特发明了电子管
1895年意大利的马可尼和俄国的波波
夫把电磁波应用到无线电报通信中
§ 1.1 通信技术的发展与信息社会
电视
?
电子管 晶体管 集成电路 大规模可编程器件
收音机
计算机网络通信
电视 长途电话
卫星通信
卫星地面站
移动通信
基站
基站
基站
§ 1.2 通信系统的组成和分类
通信 的最终目的是为了有效的 传递和交
换 信息。传递和交换信息所需的一切技术设
备的总和称为 通信系统 。
信道
信
源
信
宿
噪声
传
输
媒
介
发送设备 接收设备
通信系统模型
产生或发出
消息的人或
机器
接受消息
的人或机
器
—— 传递和交换 模拟 信号的系统 。
—— 传递和交换 数字 信号的系统 。通信系统 数字通信系统
模拟通信系统
将信源产生的消息信号
变换成便于传送的形式
从带有干扰的
接收信号中正
确恢复出原始
信号
§ 1.2.1 通信系统的组成
连续信号
t
f(t)
t
f(nt)
抽样信号
模拟信号波形
1 1 0 0 1 0
0 3 1 2 3 1
数字信号波形
多进制码
t
f(t)
3
2
1
0
模拟信号
特征量取值
连续的信号
数字信号
特征量取值
离散的信号
二进制码
t
f(t)
1
0
模拟 通信系统的组成
§ 1.2.1 通信系统的组成
信
源
发送设备 接收设备
信
宿
噪声
调
制
解
调
传
输
媒
介
信道
混
频
放
大
混
频
放
大
调幅
调频
调相
频
谱
搬
移
频
谱
搬
移
检波
鉴频
鉴相
§ 1.2.1 通信系统的组成
数字 通信系统的组成
接收设备
信
源
发送设备
信
宿
噪声
信
源
编
码
信
道
编
码
调
制
信
源
译
码
信
道
译
码
解
调
传
输
媒
介
信道
把信源发出
的 模拟信号变为
数字信号 。 另外
为了降低数码率
而进行 压缩编码 。
信源编
码的逆
处理
信道编码
的逆处理
为了提高通
信抗干扰能力,
进行 波形编码 和
纠错编码 。
调幅、调频、调相 调制的逆变换
单向点 → 点通信系统模型 信
源
信
宿
传输信道 发送设备接收设备
双向点 ←→ 点通信系统模型
交换的概念
信
源
信
宿
传输信道发送设备 接收设备
用户终端 通信线路 用户终端
点 ←→ 点通信
用户终端 用户终端
通信线路
12
3
4 5
6
交换系统
网络通信
多点通信
中继线
用户线
用户终端
交换局
交换的概念
多路复用技术
根据用户
终端的请求建
立和拆除用户
之间连接的过
程称为 交换
§ 1.2.2 通信系统的分类
按传输信号的特征分类 模拟通信
数字通信
按传输媒介分类
有线通信
无线通信
按通信业务分类
话务通信
计算机通信
图像通信
按传输手段分类 微波接力通信
卫星通信
网络通信
按技术特点分类 跳频通信
扩频通信
保密通信
按调制方式分类
非线性调制
线性调制
数字调制
脉冲调制
按复用方式分类
频分复用
时分复用
码分复用
§ 1.2.3 数字通信及主要技术
1,信源编码与解码
2,加密与解密
3,信道编码与解码
4,调制与解调
5,多路复用
信
源
发送设备 接收设备
信
宿
噪声
数字通信系统的组成
信
源
编
码
信
道
编
码
调
制
信
源
译
码
信
道
译
码
解
调
传
输
媒
介
信道
6,定时与同步
主要技术
加密 解密数字复接 分接
§ 1.2.4 数字通信的主要特点
1,抗干扰能力强，无噪声积累，保证较高的通信质量
2,便于加密处理，而且保密强度高
3,数字信号便于与计算机接口，形成智能网
4,高度的灵活性和通用性
§ 1.4 数字通信系统的主要指标
1,传输速率
码元传输速率 (RB)
又叫符号速率，它表示单位时间 (每秒 )内传输的码元 (符号 )
的个数。其单位为波特，常用 B表示。简称波特率。
信息传输速率 (Rb)
又叫信息速率，它表示单位时间 (每秒 )内传送数据信息
的比特数。其单位为比特 /秒，记为 bit/s。
2,频带利用率 ?
单位频带的传输速率
? ?HzB /频带宽度符号传输速率?? ? ?Hzsb it //频带宽度信息速率??或
3,误码率（可靠性指标）
在传输过程中发生误码的码元个数与传输的总码元数之比。
NnP Ne 传输的总码数 发生误码个数lim ???
第一章讲完了
进入第二章学习吧
§ 1.3 消息、信号、信息及其度量
消息 是一组有序符号
序列（如文字、语音、
图像,..）
信号 是消息的具体表
现形式（ 电信号、声
信号、光信号,..）
信息 是消息和信号中包含
的某种有意义的抽象的东西
载体 载体
内涵
根据直观经验，信息量 I 有如下规律
1,信息量 I 与消息发生的概率 P(x)紧密相关，
2,独立事件构成的消息，信息量具有线性相加性。
3,对于有限个符号组成的信息源来说，随着消息的长度
增加可能出现消息的数目却安置数增加。
基于上述考虑，哈莱特首先提出采用消息出现概率
的对数作为离散消息度量单位。
信息的度量
? ? ? ?xPxP 1I aa l o gl o g ???
I为消息 x所携带的信息量
P(x)为该消息发生的概率
信息量的单位,
对数底为 2 → 比特 (bit)
对数底为 e → 奈特 (nit)
对数底为 10 → 哈莱特 (十进制单位 )
例 2 一个信息源由 4种符号 0,1,2,3组成，它们出现的分别为 1/8、
1/4,1/4,1/8，且每个符号的出现都是独立的。试求某个消息
201020130213001203210100321010023102002010312032100120
210的信息量。
例 1 已知二元离散信源只有, 0”,,1”两种符号若, 0”出现的概率为
1/3，求出现, 1”的信息量。
§ 1.1 通信技术的发展与信息社会
§ 1.2 通信系统的组成和分类
§ 1.2.1 通信系统的组成
§ 1.2.2 通信系统的分类
§ 1.2.3 数字通信及主要技术
§ 1.2.4 数字通信的主要特点
§ 1.3 消息、信号、信息及其度量
§ 1.4 数字通信系统的主要性能指标
§ 1.5 数字通信的发展趋势
信
源
信
宿
噪声
通信系统的组成
§ 1.2.1 通信系统的组成
发送
设备
接收
设备
传
输
媒
介
信
源
发送设备 接收设备
信
宿
噪声
数字通信系统的组成
信源
编码
信道
编码
调
制
信源
译码
信道
译码
调
制
信
道
