通信原理第7版第1章課件(樊昌信版)

通信原理第7版第1章課件(樊昌信版)第一頁(yè)，共50頁(yè)。卞靜第二頁(yè)，共50頁(yè)。

緒論

通信原理（第7版）樊昌信曹麗娜編著第1章第三頁(yè)，共50頁(yè)?；靖拍钚畔⒍攘?/p>

性能指標(biāo)

模型/分類/通信方式信息量/信源熵有效性/可靠性

本章內(nèi)容:

第1章緒論

第四頁(yè)，共50頁(yè)。

通信的基本概念§1.1第五頁(yè)，共50頁(yè)。擊鼓鳴金電報(bào)烽火電話電視因特網(wǎng)數(shù)字化智能化高速化寬帶化移動(dòng)化個(gè)人化。。。。。。綜合化

通信的發(fā)展第六頁(yè)，共50頁(yè)。聲音音頻信號(hào)將音頻信號(hào)放大、調(diào)制，產(chǎn)生AM信號(hào)，并耦合到發(fā)射天線接收天線將電磁波轉(zhuǎn)換為

AM信號(hào)（含有噪聲）將AM信號(hào)解調(diào)還原為音頻信號(hào)，再經(jīng)音頻功放后，驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，還原為聲音。發(fā)射天線將AM信號(hào)感應(yīng)成可以輻射到大氣中的電磁波（無(wú)線電波）

1.1.2消息信息信號(hào)調(diào)幅（AM）無(wú)線廣播系統(tǒng)第七頁(yè)，共50頁(yè)。：消息中蘊(yùn)含的有效內(nèi)容。：通信系統(tǒng)傳輸?shù)膶?duì)象。形式多種:

：消息的電表示形式/傳輸載體。模擬信號(hào)：

數(shù)字信號(hào)：

信號(hào)參量取值連續(xù)信號(hào)參量取值離散

語(yǔ)音、溫度、圖像

數(shù)據(jù)、文字、符號(hào)連續(xù)消息：

離散消息：

信號(hào)消息信息第八頁(yè)，共50頁(yè)。信號(hào)消息信息傳輸載體模擬信號(hào)

數(shù)字信號(hào)表現(xiàn)形式內(nèi)涵

Q&A

三者關(guān)系第九頁(yè)，共50頁(yè)。①

模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào):第十頁(yè)，共50頁(yè)。話筒（聲音傳感器）把聲音轉(zhuǎn)變成音頻信號(hào)；數(shù)字終端把符號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)；攝像機(jī)把圖像轉(zhuǎn)變成視頻信號(hào)；熱敏電阻（溫度傳感器）把溫度轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。②

消息~電信號(hào)的轉(zhuǎn)換:傳感器第十一頁(yè)，共50頁(yè)?；谝陨蠈?duì)消息、信息和信號(hào)的理解：通信通信系統(tǒng)第十二頁(yè)，共50頁(yè)。

通信系統(tǒng)模型§1.2第十三頁(yè)，共50頁(yè)。

通信系統(tǒng)一般模型第十四頁(yè)，共50頁(yè)。消息→電信號(hào)如電話機(jī)的話筒把聲音→音頻信號(hào)電信號(hào)→消息如電話機(jī)的聽(tīng)筒把音頻信號(hào)→聲音原始電信號(hào)→適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào)。如

編碼、調(diào)制其功能與發(fā)送設(shè)備相反。如

譯碼、解調(diào)destination

source

transmitter

receiver

channel

noise

能傳輸信號(hào)的各種物理媒介第十五頁(yè)，共50頁(yè)。模擬消息原始電信號(hào)（基帶）基帶信號(hào)已調(diào)信號(hào)（帶通）

模擬通信系統(tǒng)模型

兩對(duì)重要變換：第十六頁(yè)，共50頁(yè)。信源編碼：模/數(shù)轉(zhuǎn)換提高有效性信道編碼：增強(qiáng)抗干擾能力

數(shù)字通信系統(tǒng)模型第十七頁(yè)，共50頁(yè)。抗干擾能力強(qiáng)，且噪聲不積累；傳輸差錯(cuò)可控；便于處理、變換、存儲(chǔ)；便于將來(lái)自不同信源的信號(hào)綜合傳輸；易于集成；易于加密?？赡苄枰^大的傳輸帶寬；對(duì)同步要求高。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)

數(shù)字通信的特點(diǎn)第十八頁(yè)，共50頁(yè)。

通信系統(tǒng)分類

與通信方式§1.3第十九頁(yè)，共50頁(yè)。詳見(jiàn)表3-1按復(fù)用方式劃分：頻分、時(shí)分、碼分復(fù)用。同一個(gè)通信系統(tǒng)可以分屬于不同分類。

AM廣播系統(tǒng)——中短波通信、模擬通信、

帶通傳輸系統(tǒng)（調(diào)制系統(tǒng)）。

通信系統(tǒng)分類第二十頁(yè)，共50頁(yè)。

單工通信：（單向）半雙工通信：（雙向、不同時(shí)）全雙工通信：（雙向、同時(shí)）按傳輸方向和時(shí)間分：

通信方式第二十一頁(yè)，共50頁(yè)。在并行信道上同時(shí)傳輸

n個(gè)比特信息。按數(shù)字碼元傳輸時(shí)序分：并行傳輸：串行傳輸：第二十二頁(yè)，共50頁(yè)。011001001101010串行傳輸：數(shù)字碼元序列按時(shí)間順序一個(gè)接一個(gè)地在一條信道中傳輸。

第二十三頁(yè)，共50頁(yè)。基本概念信息度量

性能指標(biāo)

模型/分類/通信方式信息量/信源熵有效性/可靠性

本章內(nèi)容:

第1章緒論

第二十四頁(yè)，共50頁(yè)。

信息及其度量§1.4第二十五頁(yè)，共50頁(yè)。信息是消息的內(nèi)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(nèi)容才構(gòu)成信息；信息量就是對(duì)這種不確定性的定量描述。引言信息具有以下特性：在當(dāng)今信息社會(huì)中，信息是最寶貴的資源之一。時(shí)效壓縮存儲(chǔ)傳輸相對(duì)共享存在度量擴(kuò)充第二十六頁(yè)，共50頁(yè)。原則：度量方法與消息的種類無(wú)關(guān)。與消息的重要程度無(wú)關(guān)。舉例：“美國(guó)世貿(mào)大樓被炸（9.11事件）”（時(shí)效性）

“明天下雨”可見(jiàn)：消息中所含信息量和不可預(yù)測(cè)性或不確定性有關(guān)。消息所表達(dá)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(jù)概率論知識(shí)：事件的不確定性可用事件出現(xiàn)的概率來(lái)描述。

？第二十七頁(yè)，共50頁(yè)。原則：度量方法與消息的種類無(wú)關(guān)。與消息的重要程度無(wú)關(guān)。舉例：“美國(guó)世貿(mào)大樓被炸（9.11事件）”（時(shí)效性）

“明天下雨”可見(jiàn)：消息中所含信息量和不可預(yù)測(cè)性或不確定性有關(guān)。消息所表達(dá)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(jù)概率論知識(shí)：事件的不確定性可用事件出現(xiàn)的概率來(lái)描述。

信息量I

可用概率P

來(lái)度量：

I

=

f[P(x)]

第二十八頁(yè)，共50頁(yè)。P1，I0P0，IP(x)<P(y),I(x)>I(y)相加性a=2，比特(bit)，簡(jiǎn)記為ba=e，奈特(nat)

a=10，哈特萊(Hartley)1nat=1.44b

為什么取對(duì)數(shù)？

1.

離散消息x

的信息量第二十九頁(yè)，共50頁(yè)。

概率相同，每個(gè)符號(hào)蘊(yùn)含的信息量也相同；二進(jìn)制的每個(gè)碼元含1

（b)

四進(jìn)制的每個(gè)碼元含2

（b)

推廣：M進(jìn)制的每個(gè)碼元含log2M

（b)

【1-1】二進(jìn)制信源（0，1）【1-2】四進(jìn)制信源（0，1，2,3）每個(gè)四進(jìn)制符號(hào)可用

2個(gè)二進(jìn)制符號(hào)表示。解：試求：等概獨(dú)立發(fā)送符號(hào)時(shí)，每個(gè)符號(hào)的信息量。評(píng)注例例第三十頁(yè)，共50頁(yè)。

——信源中每個(gè)符號(hào)所含信息量的統(tǒng)計(jì)平均值。

設(shè)

則統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的M個(gè)符號(hào)的離散信源的平均信息量為

H與熱力學(xué)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(gè)符號(hào)所含信息量的統(tǒng)計(jì)平均值。

2.

離散消息的平均信息量第三十一頁(yè)，共50頁(yè)。

比較例【1-3】與【1-2】可知：等概時(shí)，熵最大:評(píng)注例解第三十二頁(yè)，共50頁(yè)。利用信息相加性概念來(lái)計(jì)算：評(píng)注利用熵的概念來(lái)計(jì)算：例解：第三十三頁(yè)，共50頁(yè)。

歸納：第三十四頁(yè)，共50頁(yè)?；靖拍钚畔⒍攘?/p>

性能指標(biāo)

模型/分類/通信方式信息量/信源熵有效性/可靠性

本章內(nèi)容:

第1章緒論

第三十五頁(yè)，共50頁(yè)。通信系統(tǒng)性能指標(biāo)§1.5第三十六頁(yè)，共50頁(yè)。可靠性HeadlineHeadlinetext有效性性能指標(biāo)模擬通信數(shù)字通信

傳輸帶寬輸出信噪比

頻帶利用率

差錯(cuò)概率

矛盾、關(guān)聯(lián)、互換第三十七頁(yè)，共50頁(yè)。

例如：1秒內(nèi)傳輸1000個(gè)碼元，則

RB

=1000

Baud

與進(jìn)制數(shù)

有關(guān)嗎？

與信源統(tǒng)計(jì)特性有關(guān)嗎？

1.5.1數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性指標(biāo)第三十八頁(yè)，共50頁(yè)。

Rb與RB的關(guān)系——H為紐帶數(shù)值相等單位不同第三十九頁(yè)，共50頁(yè)。（3）頻帶利用率——把B

與傳輸速率聯(lián)系起來(lái)定義為單位帶寬內(nèi)的傳輸速率，即

第四十頁(yè)，共50頁(yè)。（1）誤碼率

Pe

二進(jìn)制：Pb=Pe

；M進(jìn)制：Pb<Pe

；

why

?（2）誤信率(誤比特率）

Pb

1.5.2數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)第四十一頁(yè)，共50頁(yè)。

本章小結(jié)：

術(shù)語(yǔ)，模型，分類，通信方式數(shù)字通信的優(yōu)缺點(diǎn)信息量：Ii，H，I總

RB，Rb，η；Pe

，Pb

第四十二頁(yè)，共50頁(yè)。例題1、對(duì)于同樣以2400b/s比特率發(fā)送的信號(hào)，若A系統(tǒng)以2PSK調(diào)制方式傳輸時(shí)所需帶寬為2400hz，而B系統(tǒng)以4PSK調(diào)制方式傳輸時(shí)所需帶寬為1200hz，哪個(gè)系統(tǒng)更有效？第四十三頁(yè)，共50頁(yè)。例題1、對(duì)于同樣以2400b/s比特率發(fā)送的信號(hào)，若A系統(tǒng)以2PSK調(diào)制方式傳輸時(shí)所需帶寬為2400hz，而B系統(tǒng)以4PSK調(diào)制方式傳輸時(shí)所需帶寬為1200hz，哪個(gè)系統(tǒng)更有效？

Ａ：Ｂ：頻帶利用率√第四十四頁(yè)，共50頁(yè)。例題２、某數(shù)字傳輸系統(tǒng)傳送二進(jìn)制碼元的速率為1200b/sBaud，求該系統(tǒng)的信息速率。若該系統(tǒng)改為傳送八進(jìn)制信號(hào)碼元，碼元速率不變，則系統(tǒng)信息速率為多少？第四十五頁(yè)，共50頁(yè)。例題２、某數(shù)字傳輸系統(tǒng)傳送二進(jìn)制碼元的速率為1200b/sBaud，求該系統(tǒng)的信息速率。若該系統(tǒng)改為傳送八進(jìn)制信號(hào)碼元，碼元速率不變，則系統(tǒng)信息速率為多少？第四十六頁(yè)，共50頁(yè)。例題3、某四進(jìn)制傳輸系統(tǒng)，每個(gè)碼元的持續(xù)時(shí)間（寬度）為833*10-6s，連續(xù)工作1h后，接收到6個(gè)錯(cuò)碼，且每個(gè)錯(cuò)誤碼元中僅發(fā)生1bit錯(cuò)誤。求：

（1）該系統(tǒng)的碼元速率和信息速率

（2）該系統(tǒng)的誤碼率和誤信率（誤比特率）第四十七頁(yè)，共50頁(yè)。3、某四進(jìn)制傳輸系統(tǒng)，每個(gè)碼元的