第2章 数据通信基础知识要点
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取和：
r (t ) e(k t )h(t k t )t
k 0
n
取极限，得到卷积公式：
r (t ) 0 e( )h(t )dt e(t ) h(t )
t
18Βιβλιοθήκη Baidu
单位脉冲响应：h（t） 预备知识：对任意输入e(t),有
e(t ) e(k t ) (t k t )t，
k 0
n
取极限 e(t ) e( ) (t )d
17
其中一个脉冲函数的响应：
rk (k t ) e(k t )h(t k t )t
10
例2 设某条消息由A,B,C,D,E五个符号组 成，且分别以概率1/2,1/4,1/8,1/16,1/16传 送，每一符号的出现是相互独立的。试 计算其平均信息量（信息熵）？
H pi l bpi
i 0 m 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 lb lb lb lb lb 2 2 4 4 8 8 16 16 16 16 1 1 1 1 1 *1 *2 *3 *4 *4 2 4 8 16 16 1.875 b/符
9
例1：若谢军在一次国际象棋赛中获得冠 军的概率为0.1（记为事件A）,而在另一 次国际象棋赛中夺冠的概率为0.9(记为事 件B)。试分别计算当你得知谢军获得冠 军时，从这两个事件中获得的信息量各 为多少？ I(A)=-log 20.1≈3.32(比特) I(B)=-log 2 0.9≈0.152(比特)
15
（1）时域分析法 1、基本概念 ①输入端：激励 ②输出端：响应 2、基本思路 ①把外加激励信号在 时域 中分解成一系 列单元激励信号 ②分别计算各单元信号通过系统的响应 ③在输出段叠加得到总响应
16
单位脉冲
0, t 0 (t ) , , t 0
(t )dt 1
6
2.1.1 信息(续2)
定义：一条消息所荷载的信息量等于它所表示的 事件发生的概率P的倒数的对数。（比特）
1 I loga loga p p
(2-1)
若一条消息有m个符号，第i个符号出现的概率是 Pi，则每个符号包含的平均信息量是（比特/符号）
H pi log2 pi
5
2.1.1 信息(续1)
1948年，香农在《通信的数学理论》论文中给出 了关于信息的度量公式，他把信息定义为熵的减 少，即“用来消除不确定性的东西”。 熵：不确定性的度量。 根据香农理论，一条消息包含信息的多少称为信 息量。信息量的大小与消息所描述事件的出现概 率有关。如消息表示的事件是必然事件(概率为1)， 则该消息不含有任何信息量；如消息表示的事件 根本不可能发生(概率为0) ，则该消息含有无穷 的信息量。
14
2.1.3 信号(续2) 3、信号的分析
一个通信系统的输入信号，称为激励；而输出信 号，称为响应。通信系统的功能和特性是通过怎 样的激劢而产生怎样的响应来体现的。 分析通信系统有两种方法：
时域分析法是利用信号的时间特性，把激励和响应看 成是时间函数的分析方法。 频域分析法是利用信号的频率特性，把激励和响应经 过傅立叶变换，将时间变量变换为频率变量进行分析 的分析方法。
3
第 2 章：内容提纲
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 信息、数据和信号 功率谱密度和信号带宽 传输方式和传输速率 传输质量 通信编码
4
2.1 信息、数据和信号
2.1.1 信息
通信是在源点与终点之间传递信息。 信息是指包含在消息中对通信者有意义的内 容。 消息是指能向人们表达客观物质运动和主观 思维活动的文字、符号、数据、语音和图像 等。它具有两个特点为：①能被通信双方所 理解； ②可以相互传递。 消息是信息的载体，消息中可能包含有信息。
数据通信与计算机网络
（第 3 版）
课 件
杨心强 陈国友编著 电子工业出版社
2007 年6 月
1
数据通信与计算机网络
第 2 章 数据通信基础知识
2
第 2 章 数据通信基础知识
教学目的
通过本章学习，要 求掌握数据通信的 必备知识和常用术 语
学习内容
信息、数据和信号
功率谱密度和信号带宽 传输方式和传输速率 传输质量 通信编码
i 0
m1
(2-2)
平均信息量是每个符号所含信息量的统计平均值， 平均信息量又称为信息熵。
7
补充：数学期望
若X为离散型随机变量 ， 分布律为 PX xk pk , k 1,2,
则其数学期望为EX xk pk
k 1
8
总结
信息量： 1）任何事情的信息量大于0； 2）不可能发生的事情发生了，其信息量无 穷大； 3）一定发生的事情，信息量为0 信息熵：信息的一种数量化的衡量尺度,系 统有序化程度的度量。一个系统越是有 序，信息熵越低；越是混乱，信息熵越 高。
(2-2)
11
2.1.2 数据
数据是对某一事实的不经解释并赋予一定含义的数 字、字母、文字等符号及其组合的原始表达。是消 息的一种表示形式，是传达某种意义或信息的实体。 当信息被表示为数据时，数据中就包含了信息。因 此，信息可以通过解释数据来产生。 信息强调“处理”和“使用”两个方面，尤其是 “使用”。 数据分为模拟数据和数字数据。模拟数据在一段时 间内具有连续的值(如声音等)，而数字数据则具有 离散的值(如文本等)。
12
2.1.3 信号 1、信号的分类
信号是数据的具体表示形式。目前常用的是电信号。 对数据通信有用的几种分类： (1)连续信号与离散信号 (2)随机信号与确定信号 (3)周期信号与非周期信号
13
2.1.3 信号(续1) 2、信号的特性
信号的特性表现在时间特性和频率特性两个方面。
时间特性主要指信号随时间变化的特性。信号随时 间变化的表现包含了信号的全部信息量。 频率特性是指信号可用频谱函数来表示的特性。频 谱函数表征信号的各频率成分，以及各频率成分的 振幅和相位。
r (t ) e(k t )h(t k t )t
k 0
n
取极限，得到卷积公式：
r (t ) 0 e( )h(t )dt e(t ) h(t )
t
18Βιβλιοθήκη Baidu
单位脉冲响应：h（t） 预备知识：对任意输入e(t),有
e(t ) e(k t ) (t k t )t，
k 0
n
取极限 e(t ) e( ) (t )d
17
其中一个脉冲函数的响应：
rk (k t ) e(k t )h(t k t )t
10
例2 设某条消息由A,B,C,D,E五个符号组 成，且分别以概率1/2,1/4,1/8,1/16,1/16传 送，每一符号的出现是相互独立的。试 计算其平均信息量（信息熵）？
H pi l bpi
i 0 m 1
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 lb lb lb lb lb 2 2 4 4 8 8 16 16 16 16 1 1 1 1 1 *1 *2 *3 *4 *4 2 4 8 16 16 1.875 b/符
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例1：若谢军在一次国际象棋赛中获得冠 军的概率为0.1（记为事件A）,而在另一 次国际象棋赛中夺冠的概率为0.9(记为事 件B)。试分别计算当你得知谢军获得冠 军时，从这两个事件中获得的信息量各 为多少？ I(A)=-log 20.1≈3.32(比特) I(B)=-log 2 0.9≈0.152(比特)
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（1）时域分析法 1、基本概念 ①输入端：激励 ②输出端：响应 2、基本思路 ①把外加激励信号在 时域 中分解成一系 列单元激励信号 ②分别计算各单元信号通过系统的响应 ③在输出段叠加得到总响应
16
单位脉冲
0, t 0 (t ) , , t 0
(t )dt 1
6
2.1.1 信息(续2)
定义：一条消息所荷载的信息量等于它所表示的 事件发生的概率P的倒数的对数。（比特）
1 I loga loga p p
(2-1)
若一条消息有m个符号，第i个符号出现的概率是 Pi，则每个符号包含的平均信息量是（比特/符号）
H pi log2 pi
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2.1.1 信息(续1)
1948年，香农在《通信的数学理论》论文中给出 了关于信息的度量公式，他把信息定义为熵的减 少，即“用来消除不确定性的东西”。 熵：不确定性的度量。 根据香农理论，一条消息包含信息的多少称为信 息量。信息量的大小与消息所描述事件的出现概 率有关。如消息表示的事件是必然事件(概率为1)， 则该消息不含有任何信息量；如消息表示的事件 根本不可能发生(概率为0) ，则该消息含有无穷 的信息量。
14
2.1.3 信号(续2) 3、信号的分析
一个通信系统的输入信号，称为激励；而输出信 号，称为响应。通信系统的功能和特性是通过怎 样的激劢而产生怎样的响应来体现的。 分析通信系统有两种方法：
时域分析法是利用信号的时间特性，把激励和响应看 成是时间函数的分析方法。 频域分析法是利用信号的频率特性，把激励和响应经 过傅立叶变换，将时间变量变换为频率变量进行分析 的分析方法。
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第 2 章：内容提纲
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 信息、数据和信号 功率谱密度和信号带宽 传输方式和传输速率 传输质量 通信编码
4
2.1 信息、数据和信号
2.1.1 信息
通信是在源点与终点之间传递信息。 信息是指包含在消息中对通信者有意义的内 容。 消息是指能向人们表达客观物质运动和主观 思维活动的文字、符号、数据、语音和图像 等。它具有两个特点为：①能被通信双方所 理解； ②可以相互传递。 消息是信息的载体，消息中可能包含有信息。
数据通信与计算机网络
（第 3 版）
课 件
杨心强 陈国友编著 电子工业出版社
2007 年6 月
1
数据通信与计算机网络
第 2 章 数据通信基础知识
2
第 2 章 数据通信基础知识
教学目的
通过本章学习，要 求掌握数据通信的 必备知识和常用术 语
学习内容
信息、数据和信号
功率谱密度和信号带宽 传输方式和传输速率 传输质量 通信编码
i 0
m1
(2-2)
平均信息量是每个符号所含信息量的统计平均值， 平均信息量又称为信息熵。
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补充：数学期望
若X为离散型随机变量 ， 分布律为 PX xk pk , k 1,2,
则其数学期望为EX xk pk
k 1
8
总结
信息量： 1）任何事情的信息量大于0； 2）不可能发生的事情发生了，其信息量无 穷大； 3）一定发生的事情，信息量为0 信息熵：信息的一种数量化的衡量尺度,系 统有序化程度的度量。一个系统越是有 序，信息熵越低；越是混乱，信息熵越 高。
(2-2)
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2.1.2 数据
数据是对某一事实的不经解释并赋予一定含义的数 字、字母、文字等符号及其组合的原始表达。是消 息的一种表示形式，是传达某种意义或信息的实体。 当信息被表示为数据时，数据中就包含了信息。因 此，信息可以通过解释数据来产生。 信息强调“处理”和“使用”两个方面，尤其是 “使用”。 数据分为模拟数据和数字数据。模拟数据在一段时 间内具有连续的值(如声音等)，而数字数据则具有 离散的值(如文本等)。
12
2.1.3 信号 1、信号的分类
信号是数据的具体表示形式。目前常用的是电信号。 对数据通信有用的几种分类： (1)连续信号与离散信号 (2)随机信号与确定信号 (3)周期信号与非周期信号
13
2.1.3 信号(续1) 2、信号的特性
信号的特性表现在时间特性和频率特性两个方面。
时间特性主要指信号随时间变化的特性。信号随时 间变化的表现包含了信号的全部信息量。 频率特性是指信号可用频谱函数来表示的特性。频 谱函数表征信号的各频率成分，以及各频率成分的 振幅和相位。