通信原理第一章

1、 電子工程系電子工程系通信系統(tǒng)原理第一章第一章 緒論緒論第二章第二章 信號變換與分析信號變換與分析第三章第三章 隨機信號分析隨機信號分析第四章第四章 模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng)第五章第五章 模擬信號數(shù)字化傳輸模擬信號數(shù)字化傳輸?shù)诹碌诹?數(shù)字信號的基帶傳輸數(shù)字信號的基帶傳輸?shù)谄哒碌谄哒?數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)第八章第八章 同步原理同步原理課程主要內(nèi)容課程主要內(nèi)容第一章 緒論 通信的概念與發(fā)展通信的概念與發(fā)展 通信系統(tǒng)組成與模型通信系統(tǒng)組成與模型 信息及其量度信息及其量度 通信系統(tǒng)主要性能指標(biāo)通信系統(tǒng)主要性能指標(biāo)1.1通信的概念與發(fā)展通信的概念與發(fā)展1.1.通信：把信息從一地向另一地傳輸。完成

2、信通信：把信息從一地向另一地傳輸。完成信息的傳遞和交換。息的傳遞和交換。現(xiàn)代通信現(xiàn)代通信主要就是指主要就是指電通信電通信。電通信電通信telecommunication的發(fā)起與起源：的發(fā)起與起源：十九世紀(jì)三十年代低級有線電報出現(xiàn)是真正電十九世紀(jì)三十年代低級有線電報出現(xiàn)是真正電通信的標(biāo)志。莫爾斯通信的標(biāo)志。莫爾斯十九世紀(jì)七十年代出線電話機。貝爾、里程碑十九世紀(jì)七十年代出線電話機。貝爾、里程碑十九世紀(jì)末又出現(xiàn)了無線通信方式，無線電報。十九世紀(jì)末又出現(xiàn)了無線通信方式，無線電報。 之后，隨著電子管、晶體管的出現(xiàn)，通信之后，隨著電子管、晶體管的出現(xiàn)，通信的內(nèi)容就更廣泛，到了二十世紀(jì)中期，隨著的內(nèi)容就更廣

3、泛，到了二十世紀(jì)中期，隨著集成電路和計算機技術(shù)的高度發(fā)展，通信的集成電路和計算機技術(shù)的高度發(fā)展，通信的對象不僅是語言、文字，而且是音樂、圖像、對象不僅是語言、文字，而且是音樂、圖像、數(shù)據(jù)都可以作為通信的對象。數(shù)據(jù)都可以作為通信的對象。通信發(fā)展是一個國家發(fā)展水平的重要標(biāo)志通信發(fā)展是一個國家發(fā)展水平的重要標(biāo)志。后面講述中，后面講述中，“通信通信”這一術(shù)語是指這一術(shù)語是指“電通信電通信”，包括光通信，因為光也，包括光通信，因為光也是一種電磁波。是一種電磁波。在電通信系統(tǒng)中，消息的傳遞是通過在電通信系統(tǒng)中，消息的傳遞是通過電信號來實現(xiàn)的。電信號來實現(xiàn)的。 這些都與通信有關(guān)這些都與通信有關(guān)1838183

4、8莫爾斯莫爾斯 有線電報有線電報19481948晶體管晶體管 香農(nóng)通信統(tǒng)計理論建立香農(nóng)通信統(tǒng)計理論建立18641864麥克斯韋爾麥克斯韋爾 電磁輻射方程電磁輻射方程19501950時分多路通信時分多路通信 應(yīng)用于電話應(yīng)用于電話18761876貝爾貝爾 電話電話19561956越洋電話鋪設(shè)越洋電話鋪設(shè)18961896馬克尼馬克尼 無線電報無線電報19571957第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星發(fā)射19061906真空管真空管19581958第一顆通信衛(wèi)星發(fā)射第一顆通信衛(wèi)星發(fā)射19181918調(diào)幅廣播調(diào)幅廣播 超外差接收機超外差接收機19601960激光發(fā)明激光發(fā)明19251925三路明線載波電話

5、三路明線載波電話 多路通信多路通信19611961集成電路發(fā)明集成電路發(fā)明19361936調(diào)頻廣播調(diào)頻廣播19621962第一顆同步通信衛(wèi)星第一顆同步通信衛(wèi)星 PCMPCM實用實用19371937脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制PCMPCM19601960彩電彩電 數(shù)字傳輸理論數(shù)字傳輸理論 高速計算機高速計算機19381938電視廣播電視廣播19701970LSI LSI 商用衛(wèi)星商用衛(wèi)星 程控交換程控交換 光纖通訊光纖通訊19401940二戰(zhàn)刺激二戰(zhàn)刺激 雷達和微波系統(tǒng)雷達和微波系統(tǒng)19801980SLSI SLSI 長波光纖通信長波光纖通信 ISDN 3GISDN 3G計算機互聯(lián)網(wǎng)多媒體通信 多媒

6、體通信是指在一次呼叫過程中能同時提供多種媒體信多媒體通信是指在一次呼叫過程中能同時提供多種媒體信息息( (聲音、圖像、圖形、數(shù)據(jù)、文本等聲音、圖像、圖形、數(shù)據(jù)、文本等) )的通信方式，它是通的通信方式，它是通信技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的產(chǎn)物。利用多媒體通信，信技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的產(chǎn)物。利用多媒體通信，相隔萬里的用戶不僅能利用聲像圖文并茂地交流信息，使分相隔萬里的用戶不僅能利用聲像圖文并茂地交流信息，使分布在不同地點的多媒體信息能步調(diào)一致地作為一個完整的信布在不同地點的多媒體信息能步調(diào)一致地作為一個完整的信息呈現(xiàn)在用戶面前，而且用戶對通信全過程具有完備的交互息呈現(xiàn)在用戶面前，而且用

7、戶對通信全過程具有完備的交互控制能力。這就是多媒體通信的控制能力。這就是多媒體通信的分布性、同步性和交互性分布性、同步性和交互性特特點點 1958年年8月月1日我國第一臺數(shù)日我國第一臺數(shù)字電子計算機誕字電子計算機誕生，生，103 機是每機是每秒秒30次運算速度次運算速度的電子管計算機的電子管計算機 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（The Internet of thing）物聯(lián)網(wǎng)就是）物聯(lián)網(wǎng)就是“物物物物相連的網(wǎng)相連的網(wǎng)”定義：物聯(lián)網(wǎng)的定義是通過射頻識別裝置、紅外感應(yīng)器、定義：物聯(lián)網(wǎng)的定義是通過射頻識別裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，全球定位系統(tǒng)、激光掃描等信息傳

8、感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，使用把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，使用LAN、GPRS、Wi-Fi、Bluetooth等進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、等進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。門窗安全無線門窗安全無線傳感器傳感器通信技術(shù)的發(fā)展趨勢通信技術(shù)的發(fā)展趨勢1.數(shù)字化2.微型化3.標(biāo)準(zhǔn)化4.智能化5.全球化6.個人化通信的發(fā)展目標(biāo)通信的發(fā)展目標(biāo)-個人通信個人通信目標(biāo)是實現(xiàn)：個人通信系統(tǒng)目標(biāo)是實現(xiàn)：個人通信系統(tǒng) (PCN)(PCN) 無論任何人無論任何人 (Whoever)(Whoever) 在任何時候在

9、任何時候 (Whenever)(Whenever) 在任何地方在任何地方 (Wherever)(Wherever) 與另一個人與另一個人 (Whomever)(Whomever) 進行任何類型進行任何類型 (Whatever)(Whatever)3、通信的分類、通信的分類（1）按傳輸信道分：）按傳輸信道分： 有線有線：電磁波在導(dǎo)線中傳輸。（光纖、雙絞線、同軸：電磁波在導(dǎo)線中傳輸。（光纖、雙絞線、同軸電纜）電纜） 無線無線：電磁波在空間中傳輸。（無線電、微波、衛(wèi)星）：電磁波在空間中傳輸。（無線電、微波、衛(wèi)星）（2）按信號的形式不同分：）按信號的形式不同分：模擬通信模擬通信：傳輸信號是連續(xù)變化的。

10、如話音、：傳輸信號是連續(xù)變化的。如話音、AM、FM數(shù)字通信數(shù)字通信：系統(tǒng)傳輸?shù)男盘柺请x散的。如：系統(tǒng)傳輸?shù)男盘柺请x散的。如PCM、數(shù)字廣、數(shù)字廣播、數(shù)字電視等播、數(shù)字電視等P5數(shù)字通信近年來發(fā)展迅速，并且正在取代原有的數(shù)字通信近年來發(fā)展迅速，并且正在取代原有的模擬通信方式，其原因：模擬通信方式，其原因：大規(guī)模集成電路的發(fā)展，有了發(fā)展數(shù)字通信的大規(guī)模集成電路的發(fā)展，有了發(fā)展數(shù)字通信的技術(shù)基礎(chǔ)；技術(shù)基礎(chǔ)；數(shù)字通信具有抗干擾能力強，噪聲無積累，保數(shù)字通信具有抗干擾能力強，噪聲無積累，保密性好的優(yōu)點；密性好的優(yōu)點；數(shù)字信號便于計算機處理。數(shù)字信號便于計算機處理。（5）按工作頻段分：）按工作頻段分： 長

11、波通信長波通信 中波通信中波通信 短波通信短波通信 微波通信等微波通信等（3）按信號的復(fù)用方式：）按信號的復(fù)用方式： 頻分頻分 頻率不同頻率不同 時分時分 時間不同時間不同 碼分碼分 碼型不同碼型不同（4）按通信連接情況：）按通信連接情況： 點點點點 電話電話 點點多點多點 廣播廣播多點間的多點間的（6）按調(diào)制方式分類：）按調(diào)制方式分類： 基帶傳輸系統(tǒng)基帶傳輸系統(tǒng) 頻帶傳輸系統(tǒng)頻帶傳輸系統(tǒng)（7）按通信業(yè)務(wù)類型分：）按通信業(yè)務(wù)類型分： 電報通信系統(tǒng)電報通信系統(tǒng) 電話通信系統(tǒng)電話通信系統(tǒng) 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 圖像通信系統(tǒng)圖像通信系統(tǒng)數(shù)字微波通信系統(tǒng)數(shù)字微波通信系統(tǒng)微波通信系統(tǒng)設(shè)備微波通信系統(tǒng)

12、設(shè)備衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)1.2通信方式通信方式按數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蛐裕喊磾?shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蛐裕簡喂ねㄐ牛簡喂ねㄐ牛盒盘杺鬏斒菃蜗虻?。信號傳輸是單向的。兩個通信終端間的信號傳輸只能在一兩個通信終端間的信號傳輸只能在一個方向傳輸，個方向傳輸，一方僅發(fā)，另一方僅收。一方僅發(fā)，另一方僅收。廣播廣播P6半雙工通信：半雙工通信： 雙方可以互傳數(shù)據(jù)信息，但不能同雙方可以互傳數(shù)據(jù)信息，但不能同時發(fā)送。時發(fā)送。在同一時間，一方發(fā)，另一方收。在同一時間，一方發(fā)，另一方收。對講機對講機全雙工通信：全雙工通信：可以在兩個方向上同時進行數(shù)據(jù)可以在兩個方向上同時進行數(shù)據(jù)的收發(fā)傳輸。的收發(fā)傳輸。電話電話按在信道上傳輸?shù)姆绞剑喊?/p>

13、在信道上傳輸?shù)姆绞剑捍袀鬏敚捍袀鬏敚褐皇褂靡粋€傳輸信道，數(shù)據(jù)的若干只使用一個傳輸信道，數(shù)據(jù)的若干位順序的按位串行排列成數(shù)據(jù)流。位順序的按位串行排列成數(shù)據(jù)流。優(yōu)點：節(jié)省信道利于遠程傳輸。優(yōu)點：節(jié)省信道利于遠程傳輸。并行傳輸：并行傳輸：數(shù)據(jù)的每一位各占用一條信道，數(shù)據(jù)的每一位各占用一條信道，即數(shù)據(jù)的每一位放在多條并行的信道上同時即數(shù)據(jù)的每一位放在多條并行的信道上同時傳送。傳送。特點：提高傳輸速率，硬件成本提高了。特點：提高傳輸速率，硬件成本提高了。1.2通信系統(tǒng)組成與模型通信系統(tǒng)組成與模型1、通信系統(tǒng)一般模型。、通信系統(tǒng)一般模型。信源信源：是發(fā)出信息的源。（模擬信源和數(shù)字信：是發(fā)出信息的源。（

14、模擬信源和數(shù)字信源）源）P2信源和信宿可以是人，也可以是機器設(shè)備，因而既可以實現(xiàn)信源和信宿可以是人，也可以是機器設(shè)備，因而既可以實現(xiàn)人人人通信，也可以實現(xiàn)人人通信，也可以實現(xiàn)人機或機機或機機通信。通信源發(fā)出的機通信。通信源發(fā)出的信號可以是語音信號，也可以是數(shù)字、符號、圖像等非語音信信號可以是語音信號，也可以是數(shù)字、符號、圖像等非語音信號。號。1.2通信系統(tǒng)組成與模型通信系統(tǒng)組成與模型1、通信系統(tǒng)一般模型。、通信系統(tǒng)一般模型。發(fā)送設(shè)備：發(fā)送設(shè)備：為了使這個原始信號適合在信道中為了使這個原始信號適合在信道中傳輸，由發(fā)送設(shè)備對原始信號完成某種變換，傳輸，由發(fā)送設(shè)備對原始信號完成某種變換，然后進入信道

15、。然后進入信道。接收設(shè)備與發(fā)送設(shè)備相反接收設(shè)備與發(fā)送設(shè)備相反1.2通信系統(tǒng)組成與模型通信系統(tǒng)組成與模型1、通信系統(tǒng)一般模型。、通信系統(tǒng)一般模型。信道：信道：傳輸信號的通道。（有線、無線）傳輸信號的通道。（有線、無線）無線信道可組成無線通信系統(tǒng)，如微波無線信道可組成無線通信系統(tǒng)，如微波中繼通信、衛(wèi)星通信、移動通信等。中繼通信、衛(wèi)星通信、移動通信等。廣義的信道還包括一些信號轉(zhuǎn)換設(shè)備，廣義的信道還包括一些信號轉(zhuǎn)換設(shè)備，如天線、饋線、調(diào)制、解調(diào)等。如微波如天線、饋線、調(diào)制、解調(diào)等。如微波天線從廣義上也屬于信道。天線從廣義上也屬于信道。1.2通信系統(tǒng)組成與模型通信系統(tǒng)組成與模型1、通信系統(tǒng)一般模型。、通

16、信系統(tǒng)一般模型。接收設(shè)備：接收設(shè)備：從接收信號中恢復(fù)出相應(yīng)的原始信從接收信號中恢復(fù)出相應(yīng)的原始信號。號。1.2通信系統(tǒng)組成與模型通信系統(tǒng)組成與模型1、通信系統(tǒng)一般模型。、通信系統(tǒng)一般模型。信宿（受信者）：信宿（受信者）：將復(fù)原的原始信號轉(zhuǎn)換成相將復(fù)原的原始信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息。應(yīng)的消息。1.2通信系統(tǒng)組成與模型通信系統(tǒng)組成與模型1、通信系統(tǒng)一般模型。、通信系統(tǒng)一般模型。噪聲源：噪聲源：是信道中的噪聲及分散在通信系統(tǒng)其是信道中的噪聲及分散在通信系統(tǒng)其它各處的噪聲的集中表示。它各處的噪聲的集中表示。 按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，可以相應(yīng)的按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，可以相應(yīng)

17、的把通信系統(tǒng)分成兩類：模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。把通信系統(tǒng)分成兩類：模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。1、模擬通信系統(tǒng)（傳輸模擬信號的通信系統(tǒng)。）、模擬通信系統(tǒng)（傳輸模擬信號的通信系統(tǒng)。）P3模擬通信中需要兩種變換：模擬通信中需要兩種變換：第一種：發(fā)送端的連續(xù)消息要變換成原始電信號，接收端收第一種：發(fā)送端的連續(xù)消息要變換成原始電信號，接收端收到的信號要反變換成原始連續(xù)信號。到的信號要反變換成原始連續(xù)信號。第二種：調(diào)制和解調(diào)第二種：調(diào)制和解調(diào)調(diào)制：將原始電信號變換成其頻帶適合信道傳輸?shù)男盘?；調(diào)制：將原始電信號變換成其頻帶適合信道傳輸?shù)男盘?；解調(diào)：在接收端將信道中傳輸?shù)男盘栠€原成原始的電信號。解調(diào)：在

18、接收端將信道中傳輸?shù)男盘栠€原成原始的電信號?；鶐盘柣鶐盘柣鶐盘柣鶐盘栴l帶信號頻帶信號2、數(shù)字通信系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng) 利用數(shù)字信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)。利用數(shù)字信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)。變換器變換器的作用是把信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字基帶信號。的作用是把信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字基帶信號。P4信源編碼與譯碼信源編碼與譯碼的主要任務(wù)是提高數(shù)字信號的主要任務(wù)是提高數(shù)字信號傳輸?shù)膫鬏數(shù)挠行杂行?。信源編碼器的輸出就是信息。信源編碼器的輸出就是信息碼元碼元,此外，話音和圖像壓縮編碼等都是在信此外，話音和圖像壓縮編碼等都是在信源編碼器內(nèi)完成。接收端信源譯碼則是信源源編碼器內(nèi)完成。接收端信源譯碼則是信源編碼的逆過程編碼的

19、逆過程信道編碼信道編碼的任務(wù)是提高數(shù)字信號傳輸?shù)牡娜蝿?wù)是提高數(shù)字信號傳輸?shù)目煽啃钥煽啃?。其基本做法是在信息碼組中按一定的規(guī)則附加其基本做法是在信息碼組中按一定的規(guī)則附加一些監(jiān)督碼元，以使接收端根據(jù)相應(yīng)的規(guī)則進一些監(jiān)督碼元，以使接收端根據(jù)相應(yīng)的規(guī)則進行檢錯和糾錯，信道編碼也稱糾錯編碼。接收行檢錯和糾錯，信道編碼也稱糾錯編碼。接收端信道譯碼是其相反的過程。端信道譯碼是其相反的過程。數(shù)字通信系統(tǒng)還有一個非常重要的控制單元，數(shù)字通信系統(tǒng)還有一個非常重要的控制單元，即即同步系統(tǒng)同步系統(tǒng)。使收發(fā)兩端的信號在時間上保持。使收發(fā)兩端的信號在時間上保持步調(diào)一致步調(diào)一致 3、數(shù)字通信的主要特點、數(shù)字通信的主要特點

20、 目前，無論是模擬通信還是數(shù)字通信，目前，無論是模擬通信還是數(shù)字通信，在不同的通信業(yè)務(wù)中都得到了廣泛的應(yīng)用。在不同的通信業(yè)務(wù)中都得到了廣泛的應(yīng)用。但是，數(shù)字通信更能適應(yīng)現(xiàn)代社會對通信技但是，數(shù)字通信更能適應(yīng)現(xiàn)代社會對通信技術(shù)越來越高的要求，數(shù)字通信技術(shù)已成為當(dāng)術(shù)越來越高的要求，數(shù)字通信技術(shù)已成為當(dāng)代通信技術(shù)的主流。代通信技術(shù)的主流。與模擬通信相比，它有如下優(yōu)點：與模擬通信相比，它有如下優(yōu)點：1、抗干擾、抗噪聲性能好、抗干擾、抗噪聲性能好2、差錯可控、差錯可控3、易加密、易加密4、數(shù)字通信設(shè)備和模擬通信設(shè)備相比，設(shè)計、數(shù)字通信設(shè)備和模擬通信設(shè)備相比，設(shè)計和制造更容易，體積更小，重量更輕。和制造更

21、容易，體積更小，重量更輕。5、數(shù)字信號便于計算機處理，數(shù)字信號可以、數(shù)字信號便于計算機處理，數(shù)字信號可以通過信源編碼進行壓縮，以減少冗余度，提通過信源編碼進行壓縮，以減少冗余度，提高信道利用率。高信道利用率。6、易于與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合。、易于與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合。缺點：缺點：需要較大的傳輸帶寬。模擬電話需要較大的傳輸帶寬。模擬電話4KHz,數(shù)字電話數(shù)字電話20-64KHz對同步要求高對同步要求高4、數(shù)字通信系統(tǒng)可進一步細分為數(shù)字通信系統(tǒng)可進一步細分為數(shù)字頻帶傳輸通信系數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)統(tǒng)和和數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)。數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)。基帶傳輸基帶傳輸是將未經(jīng)調(diào)制的信號直接傳送，如音頻市內(nèi)電話。是將

22、未經(jīng)調(diào)制的信號直接傳送，如音頻市內(nèi)電話。頻帶傳輸頻帶傳輸是對各種信號調(diào)制后傳輸?shù)目偡Q。（經(jīng)過調(diào)制器是對各種信號調(diào)制后傳輸?shù)目偡Q。（經(jīng)過調(diào)制器/解解調(diào)器的數(shù)字通信系統(tǒng)）調(diào)器的數(shù)字通信系統(tǒng)）1-3信息及其量度信息及其量度一、基本概念一、基本概念消息消息：指通信系統(tǒng)傳輸?shù)膶ο?、：指通信系統(tǒng)傳輸?shù)膶ο蟆?特點：隨機性的，無法預(yù)知的。特點：隨機性的，無法預(yù)知的。信號信號：反映消息的電信號。：反映消息的電信號。信息信息：把消息中的內(nèi)容用概率統(tǒng)計的方法抽象出來。：把消息中的內(nèi)容用概率統(tǒng)計的方法抽象出來。 信息是消息和信號中包含的某種有意義的抽象的東西。信息是消息和信號中包含的某種有意義的抽象的東西。P72、

23、信息量：是信息或消息的一種度量信息量：是信息或消息的一種度量。信息的。信息的大小由信息量來衡量。大小由信息量來衡量。不同的消息人們對它的反映是不同的，如：下雨、地震不同的消息人們對它的反映是不同的，如：下雨、地震下雨：經(jīng)常發(fā)生，不足為奇，信息量??；下雨：經(jīng)常發(fā)生，不足為奇，信息量??；地震：不常發(fā)生，很驚訝，信息量大。地震：不常發(fā)生，很驚訝，信息量大。（太陽從東方升起）（太陽從東方升起）（太陽從西方升起）（太陽從西方升起）消息出現(xiàn)的概率越大，則消息中包含的信息量消息出現(xiàn)的概率越大，則消息中包含的信息量越??；越??；消息出現(xiàn)的概率越小，則消息中包含的信息量消息出現(xiàn)的概率越小，則消息中包含的信息量越大

24、。越大。 P（x）1 必然事件必然事件 I0 P（x）0 不可能發(fā)生事件不可能發(fā)生事件 I信息量是與事件發(fā)生的概率成反比。信息量是與事件發(fā)生的概率成反比。信息量：信息量：I information)(log)(1logxpxpIaa定義：定義：P（x）：消息的概率）：消息的概率a ：2的整數(shù)次冪的整數(shù)次冪P8信息量的單位的確定取決于底數(shù)信息量的單位的確定取決于底數(shù)a：若對數(shù)以若對數(shù)以2為底時單位是為底時單位是“比特比特”（bit binary unit的縮的縮寫）；寫）；若以若以e為底時單位是為底時單位是“奈特奈特”（natnature unit的縮寫）；的縮寫）；若以若以10為底時單位是為底

25、時單位是“哈特哈特”（Hart Hartley的縮寫）。的縮寫）。通常采用通常采用“比特比特”作為信息量的實用單位作為信息量的實用單位例例1、一個二進制信號的信息量為多少？、一個二進制信號的信息量為多少？二進制碼二進制碼0、1出現(xiàn)的概率是等概的出現(xiàn)的概率是等概的（一個二進制碼所代表的信息量為多少比特？）（一個二進制碼所代表的信息量為多少比特？）解：解： P（1）P（0）1/2bitI1loglog222112所以一個二進制碼代表的信息量為一比特。所以一個二進制碼代表的信息量為一比特。例例2、四進制碼、四進制碼0、1、2、3中每個碼元出現(xiàn)的中每個碼元出現(xiàn)的概率相同，概率相同，即即P(0)=P(1

26、)=P(2)=P(3)=1/4bitI2loglog424112一個四進制碼代表的信息量為二比特。一個四進制碼代表的信息量為二比特。對于對于M進制碼，進制碼，M個數(shù)等概率出現(xiàn)時，一個碼個數(shù)等概率出現(xiàn)時，一個碼元所攜帶的信息量為元所攜帶的信息量為)(loglog2112bitIMM如：對于八進制碼等概出現(xiàn)時一個碼元所攜如：對于八進制碼等概出現(xiàn)時一個碼元所攜帶的信息量為：帶的信息量為：bitI3loglog828112如上：如上： 一個二進制碼代表的信息量為一個二進制碼代表的信息量為1bit； 一個四進制碼代表的信息量為一個四進制碼代表的信息量為2bit； 一個八進制碼代表的信息量為一個八進制碼代

27、表的信息量為3bit。 0 1 2 3 4 5 6 7二進制二進制 0 1 四進制四進制 00 01 10 11 八進制八進制 000 001 010 011 100 101 110 1113、平均信息量（非等概情況）、平均信息量（非等概情況） 一個消息由多個符號組成，每個符號所含的一個消息由多個符號組成，每個符號所含的信息量的統(tǒng)計平均值稱為符號的信息量的統(tǒng)計平均值稱為符號的平均信息量平均信息量。平均平均算數(shù)平均算數(shù)平均統(tǒng)計平均統(tǒng)計平均統(tǒng)計平均統(tǒng)計平均平均信息量是由每個消息的信息量的概率加權(quán)平均信息量是由每個消息的信息量的概率加權(quán)和得到的。和得到的。例：有例：有A、B、C三個事件，每個事件發(fā)生

28、的概三個事件，每個事件發(fā)生的概率為率為P（A）、）、P（B）、）、P（C），則該信源中），則該信源中每個事件的平均信息量為：每個事件的平均信息量為：H=-P(A)log2P(A)+P(B)log2P(B)+P(C)log2P(C)若：一個信源是由若：一個信源是由n個獨立的符號個獨立的符號12,n所構(gòu)成，且每一個符號出現(xiàn)的概率分別為所構(gòu)成，且每一個符號出現(xiàn)的概率分別為p(1)、 p(2) p(n)則此信源中每個符號的統(tǒng)計平均信息量為：則此信源中每個符號的統(tǒng)計平均信息量為：niiippH12)(log)(如果：上式中如果：上式中p(1)= p(2)= =p(n)=1/n則：則：nnnHni212l

29、og1log1P8在等概出現(xiàn)的二進制碼中，在等概出現(xiàn)的二進制碼中，每個碼的平均信息量為每個碼的平均信息量為1bit； 在等概出現(xiàn)的四進制碼中，在等概出現(xiàn)的四進制碼中，每個碼的平均信息量為每個碼的平均信息量為2bit； 在等概出現(xiàn)的八進制碼中，在等概出現(xiàn)的八進制碼中，每個碼的平均信息量為每個碼的平均信息量為3bit。1-4通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)有：信號傳輸?shù)挠行ㄐ畔到y(tǒng)的主要性能指標(biāo)有：信號傳輸?shù)挠行院涂煽啃?。性和可靠性。有效性：有效性：指給定信道內(nèi)傳輸信息的多少指給定信道內(nèi)傳輸信息的多少 速度速度可靠性：可靠性：指在給定信道內(nèi)接收的信號的準(zhǔn)確程度指

30、在給定信道內(nèi)接收的信號的準(zhǔn)確程度質(zhì)量質(zhì)量P91、模擬通信系統(tǒng)、模擬通信系統(tǒng)有效性：指有效傳輸頻帶。有效性：指有效傳輸頻帶。信號帶寬信號帶寬小小 好好信道帶寬信道帶寬寬寬 好好f可靠性：可靠性：用系統(tǒng)輸出的信噪比來衡量用系統(tǒng)輸出的信噪比來衡量。信噪比：信號功率與噪聲功率之比。單位：分貝信噪比：信號功率與噪聲功率之比。單位：分貝dB定義：定義：S：single 信號平均功率信號平均功率N：Noise 噪聲平均功率噪聲平均功率SN（） dB=10lgSN（dB）S大，大， 大，可靠性大，可靠性高。高。SN2、數(shù)字通信系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)一個數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性用三個指標(biāo)來說明有效性：一個數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性用三個指標(biāo)來說明有效性：碼元速率碼元速率RB（傳碼率）：單位時間內(nèi)傳遞碼元的數(shù)（傳碼率）：單位時間內(nèi)傳遞碼元的數(shù)目。目。單位：單位：Baud 波特波特 簡寫（簡寫（Bd、B）例：如某系統(tǒng)每秒鐘傳送例：