通信原理第7版第1章ppt課件(樊昌信版)

1、卞 靜,緒 論,,通信原理（第7版）,,樊昌信 曹麗娜 編著,第1章,基本概念 信息度量 性能指標,模型/分類/通信方式信息量/信源熵 有效性/可靠性,本章內容:,第1章 緒 論,通信的基本概念,§1.1,,。。。,。。。,1.1.1 通信的發(fā)展,,聲音,音頻信號,將音頻信號放大、調制，產生 AM信號，并耦合到發(fā)射天線,接收天線將電磁波轉換為 AM信號（含有噪聲）,將AM信號

2、解調還原為音頻信號，再經音頻功放后，驅動揚聲器，還原為聲音。,發(fā)射天線將AM信號感應成可以輻射到大氣中的電磁波 （無線電波）,1.1.2 消息 信息 信號,調幅（AM）無線廣播系統,：消息中蘊含的有效內容。,：通信系統傳輸的對象。形式多種:,,：消息的電表示形式/傳輸載體。,模擬信號： 數字信號：,信號參量取值連續(xù) 信號參量取值離散,語音、溫度、圖像 數據、文字、符號

3、???,連續(xù)消息： 離散消息：,,信號,,消息,,信息,,信號,,消息,,信息,傳輸載體,模擬信號 數字信號,,表現形式,內涵,Q&A,三者關系,① 模擬信號 和 數字信號:,,話筒（聲音傳感器）把聲音轉變成音頻信號；數字終端把符號轉變成數字信號；攝像機把圖像轉變成視頻信號；熱敏電阻（溫度傳感器）把溫度轉變成電信號。,,② 消息 ~ 電信號的轉換:,傳感器,,,,基于以上對 消息 、信息 和 信號 的

4、理解：,,通信,通信系統模型,§1.2,,,,,,,,,,,,1.2.1 通信系統一般模型,,消息 → 電信號如 電話機的話筒把聲音→音頻信號,電信號 → 消息如電話機的聽筒把音頻信號→聲音,原始電信號→適合在信道中傳輸的信號。如 編碼、調制,其功能與發(fā)送設備相反。 如 譯碼、解調,destination,source,transmitter,receiver,channel,noise,能傳輸信號的 各種物理媒介

5、,,,模擬消息 ? 原始電信號（基帶） 基帶信號 ? 已 調 信號（帶通）,1.2.2 模擬通信系統模型,兩對重要變換：,,,信源編碼：模/數轉換 提高有效性,信道編碼：增強抗干擾能力,1.2.3 數字通信系統模型,抗干擾能力強，且噪聲不積累；傳輸差錯可控；便于處理、變換、存儲；便于將來自不同信源的信號綜合傳輸；易于集成；易于加密。,可能需要較大的傳輸帶寬；對同步要求高。,優(yōu)點,缺點,1.2.4 數字通信的特點

6、,通信系統分類 與 通信方式,§1.3,,,,,,,詳見表3-1,按復用方式劃分：頻分、時分、碼分復用。同一個通信系統可以分屬于不同分類。 ? AM廣播系統——中短波通信、模擬通信、 帶通傳輸系統（調制系統）。,1.3.1 通信系統分類,單工通信： （單向）半雙工通信： （雙向、不同時）全雙工通信： （雙向、同時

7、）,按傳輸方向和時間分：,1.3.2 通信方式,,,,在并行信道上同時傳輸 n 個比特信息。,按數字碼元傳輸時序分：,并行傳輸：,串行傳輸：,,0 1 1 0 0 1 0 0 1 101010,串行傳輸：,數字碼元序列按時間順序一個接一個地在一條信道中傳輸。,基本概念 信息度量 性能指標,模型/分類/通信方式信息量/信源熵 有效性/可靠性,本章內容:,第1章 緒 論,信息及其度量,

8、67;1.4,信息是消息的內涵；通信的目的在于傳輸消息中所包含的信息；消息中不確定的內容才構成信息；信息量就是對這種不確定性的定量描述。,引言,信息具有以下特性：,在當今信息社會中，信息是最寶貴的資源之一。,原則：度量方法與消息的種類無關。與消息的重要程度無關。舉例：“美國世貿大樓被炸（9.11事件）”（時效性） “明天下雨”可見：消息中所含信息量和不可預測性或不確定性有關。消息所表達的事件越不可能發(fā)生，信息量就越

9、大。,如何度量消息中所含的信息量 ?,,根據概率論知識：事件的不確定性 可用事件出現的概率來描述。,？,原則：度量方法與消息的種類無關。與消息的重要程度無關。舉例：“美國世貿大樓被炸（9.11事件）”（時效性） “明天下雨”可見：消息中所含信息量和不可預測性或不確定性有關。消息所表達的事件越不可能發(fā)生，信息量就越大。,如何度量消息中所含的信息量 ?,？,,根據概率論知識：事件的不確定性 可用事件出現的概率來描

10、述。,信息量 I 可用概率 P 來度量： I = f [P(x)],,P ?1，I?0P ?0，I??P(x) I(y)相加性,a= 2，比特(bit) ，簡記為ba= e，奈特(nat) a=10，哈特萊(Hartley),,1 nat=1.44 b,為什么 取對數 ？,1. 離散消息 x 的信息量,概率相同，每個符號蘊含的信息量也相同； 二進制的每個碼元含 1 （b) 四進制的每個碼元含

11、 2 （b) 推廣：M進制的每個碼元含 log2M （b),,,,,【1-1】二進制信源（0，1）,【1-2】四進制信源（0，1，2, 3）,每個四進制符號可用 2 個二進制符號表示。,解：,試求：等概獨立發(fā)送符號時，每個符號的信息量 。,評注,—— 信源中每個符號所含信息量的統計平均值。 設 則 統計

12、獨立的M個符號的離散信源的平均信息量為 H與熱力學中的熵形式一樣，故稱為信源的熵。,,2. 離散信源的平均信息量 ——信源中每個符號所含信息量的統計平均值。,2. 離散消息的平均信息量,,,,,解,利用信息相加性概念來計算：,評注,利用熵的概念來計算：,解：,歸納：,基本概念 信息度量 性能指標,模型/分類/通信方式信息量/信源熵 有效性/可靠性,本章內容:,第1章

13、 緒 論,通信系統性能指標,§1.5,,,,,,,可靠性,Headline,Headline,text,,,,有效性,性能指標,模 擬 通 信,數 字 通 信,傳輸帶寬 輸出信噪比,頻帶利用率 差錯概率,矛盾、關聯、互換,例如：1秒內傳輸1000個碼元，則 RB =1000 Baud,與進制數 有關嗎 ？,與信源統計特性有關嗎 ？,1.5.1 數字通信系統的有效性指標,Rb與 RB的關系——,,

14、H為紐帶,數值相等單位不同,（3）頻帶利用率——把 B 與 傳輸速率 聯系起來定義為單位帶寬內的傳輸速率，即,,,,（1）誤碼率 Pe,二進制：Pb=Pe ； M進制：Pb<Pe ； why ?,（2）誤信率(誤比特率） Pb,1.5.2 數字通信系統的可靠性指標,本章小結： 術語，模型，分類，通信方式 數字通信的優(yōu)缺點 信息量：Ii ，H，I總 RB，Rb，η；Pe ，Pb,例題1、對于同樣以24

15、00b/s比特率發(fā)送的信號，若A系統以2PSK調制方式傳輸時所需帶寬為2400hz，而B系統以4PSK調制方式傳輸時所需帶寬為1200hz，哪個系統更有效？,例題1、對于同樣以2400b/s比特率發(fā)送的信號，若A系統以2PSK調制方式傳輸時所需帶寬為2400hz，而B系統以4PSK調制方式傳輸時所需帶寬為1200hz，哪個系統更有效？ Ａ：　?。拢?頻帶利用率,√,例題２、某數字傳輸系統傳送二進制碼元的速率為1200b/

16、sBaud，求該系統的信息速率。若該系統改為傳送八進制信號碼元，碼元速率不變，則系統信息速率為多少？,例題２、某數字傳輸系統傳送二進制碼元的速率為1200b/sBaud，求該系統的信息速率。若該系統改為傳送八進制信號碼元，碼元速率不變，則系統信息速率為多少？,例題3、某四進制傳輸系統，每個碼元的持續(xù)時間（寬度）為833*10-6 s，連續(xù)工作1h后，接收到6個錯碼，且每個錯誤碼元中僅發(fā)生1bit錯誤。求： （1）該系統的碼元速率

17、和信息速率 （2）該系統的誤碼率和誤信率（誤比特率）,3、某四進制傳輸系統，每個碼元的持續(xù)時間（寬度）為833*10-6 s，連續(xù)工作1h后，接收到6個錯碼，且每個錯誤碼元中僅發(fā)生1bit錯誤。求： （1）該系統的碼元速率和信息速率,3、某四進制傳輸系統，每個碼元的持續(xù)時間（寬度）為833*10-6 s，連續(xù)工作1h后，接收到6個錯碼，且每個錯誤碼元中僅發(fā)生1bit錯誤。求：（2）該系統的誤碼率和誤信率（誤比特率）碼元總數：