1
通信原理单树民,13007435100,shansm2@163.com
2
教材及参考文献教材：
,通信原理,（第 6版），樊昌信 等编著，
（北京）国防工业出版社 2006
参考文献：
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：闭卷、笔试。
平时成绩占总成绩 80％,由考勤、作业、实验构成；其中实验占 10％。
如实验成绩不合格，则总成绩不及格 。
期末考试，占总成绩 80％。
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
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
常用术语
通信：通信就是信息的传输与交换,
消息：信息的物理表现形式，如声音、图像、文字、数据等,
信息：消息的内涵，消息中所含的受信者原来不知而待知的有效内容,
信号：消息的载体。电通信时代，
电信号（幅度、相位、频率等参量）,
模拟信号、数字信号
8
1.2
通信系统的组成
（ 1）
信源发送设备信道接受设备信宿噪 声 源通信系统一般模型
（发送端） （接收端）
9
1.2
通信系统的组成
（ 2）
信源调制信道解调信宿噪 声 源模拟通信系统模型
10
1.2
通信系统的组成
（ 3）
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
11
通信系统的分类及通信方式
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 （ p6表 1-1）,
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
1.3
12
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：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
13
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。
14
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
15
发 收发 收收 发发收收发
16
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
17
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
18
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
19
1.5
主要性能指标
有效性、可靠性,适应性、经济性、标准性、可维护性等
模拟通信系统：
频带宽度、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
20
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。
21
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?
22
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
12?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
23
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
24
数字通信的缺点有哪些？
1,较大传送带宽,一个模拟电话话路 4kHz；一个数字电话话路 20kHz—
60kHz。
2,同步要求高,模拟通信可能有载波同步；数字通信很可能有载波同步，必须有位同步、群同步等，同步设备复杂 。
25
本章总结
常用通信术语
模拟信号与数字信号的区别
基带信号与已调信号的区别
通信系统的组成、分类和通信方式
数字通信系统的优缺点
离散信源的信息量、平均信息量
（熵）的计算
码元速率、信息速率和频带利用率的定义、计算及其关系
误码率和误信率的定义及其关系
通信原理单树民,13007435100,shansm2@163.com
2
教材及参考文献教材：
,通信原理,（第 6版），樊昌信 等编著，
（北京）国防工业出版社 2006
参考文献：
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：闭卷、笔试。
平时成绩占总成绩 80％,由考勤、作业、实验构成；其中实验占 10％。
如实验成绩不合格，则总成绩不及格 。
期末考试，占总成绩 80％。
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
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
常用术语
通信：通信就是信息的传输与交换,
消息：信息的物理表现形式，如声音、图像、文字、数据等,
信息：消息的内涵，消息中所含的受信者原来不知而待知的有效内容,
信号：消息的载体。电通信时代，
电信号（幅度、相位、频率等参量）,
模拟信号、数字信号
8
1.2
通信系统的组成
（ 1）
信源发送设备信道接受设备信宿噪 声 源通信系统一般模型
（发送端） （接收端）
9
1.2
通信系统的组成
（ 2）
信源调制信道解调信宿噪 声 源模拟通信系统模型
10
1.2
通信系统的组成
（ 3）
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
11
通信系统的分类及通信方式
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 （ p6表 1-1）,
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
1.3
12
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：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
13
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。
14
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
15
发 收发 收收 发发收收发
16
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
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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
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8
1
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1
18
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
19
1.5
主要性能指标
有效性、可靠性,适应性、经济性、标准性、可维护性等
模拟通信系统：
频带宽度、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
20
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。
21
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。
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3?
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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
12?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
23
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
24
数字通信的缺点有哪些？
1,较大传送带宽,一个模拟电话话路 4kHz；一个数字电话话路 20kHz—
60kHz。
2,同步要求高,模拟通信可能有载波同步；数字通信很可能有载波同步，必须有位同步、群同步等，同步设备复杂 。
25
本章总结
常用通信术语
模拟信号与数字信号的区别
基带信号与已调信号的区别
通信系统的组成、分类和通信方式
数字通信系统的优缺点
离散信源的信息量、平均信息量
（熵）的计算
码元速率、信息速率和频带利用率的定义、计算及其关系
误码率和误信率的定义及其关系
