通信原理第一章 概述 ppt课件
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通信原理PPT课件
• 按照同步的功用不同，可分为
– 载波同步、位同步、群同步和网同步
• 数字复接就是依据时分复用基本原理把若干个 低速数字信号合并成一个高速的数字信号，以 扩大传输容量和提高传输效率。
2024/6/20
CP 第一章 绪论
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2． 数字通信系统模型
• 如在某些有线信道中，若传输距离不太 远且通信容量不太大时， 数字基带信号 无需调制，可以直接传送，称之为数字 信号的基带传输，其模型中就不包括调 制与解调环节
信息源
发送设备
信息
接收设备
受信者
发送端
噪声源
接收端
2024/6/20
CP 第一章 绪论
5
1.2.1 通信系统模型-信源
• 信源是消息的产生地， 其作用是把各种消 息转换成原始电信号，称之为消息信号或 基带信号。
• 电话机、电视摄像机和电传机、计算机等 各种数字终端设备就是信源。
• 模拟信源，输出的是模拟信号； • 数字信源，输出离散的数字信号。
• 作用二: 是当信息源给出的是模拟语音信号时， 信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟 信号的数字化传输。
• 信源编码方法：PCM、ADPAM、DM等 • 信源译码是信源编码的逆过程。
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CP 第一章 绪论
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2） 信道编码与译码
• 数字信号在信道传输时，由于噪声、衰落以及 人为干扰等，将会引起差错。为了减少差错， 信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加 入保护成分（监督元），组成所谓“抗干扰编 码”。
• 对这些信号可以采用相干解调或非相干解调还 原为数字基带信号。
• 对高斯噪声下的信号检测，一般用相关器接收 机或匹配滤波器实现。
2024/6/20
– 载波同步、位同步、群同步和网同步
• 数字复接就是依据时分复用基本原理把若干个 低速数字信号合并成一个高速的数字信号，以 扩大传输容量和提高传输效率。
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CP 第一章 绪论
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2． 数字通信系统模型
• 如在某些有线信道中，若传输距离不太 远且通信容量不太大时， 数字基带信号 无需调制，可以直接传送，称之为数字 信号的基带传输，其模型中就不包括调 制与解调环节
信息源
发送设备
信息
接收设备
受信者
发送端
噪声源
接收端
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CP 第一章 绪论
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1.2.1 通信系统模型-信源
• 信源是消息的产生地， 其作用是把各种消 息转换成原始电信号，称之为消息信号或 基带信号。
• 电话机、电视摄像机和电传机、计算机等 各种数字终端设备就是信源。
• 模拟信源，输出的是模拟信号； • 数字信源，输出离散的数字信号。
• 作用二: 是当信息源给出的是模拟语音信号时， 信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟 信号的数字化传输。
• 信源编码方法：PCM、ADPAM、DM等 • 信源译码是信源编码的逆过程。
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CP 第一章 绪论
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2） 信道编码与译码
• 数字信号在信道传输时，由于噪声、衰落以及 人为干扰等，将会引起差错。为了减少差错， 信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加 入保护成分（监督元），组成所谓“抗干扰编 码”。
• 对这些信号可以采用相干解调或非相干解调还 原为数字基带信号。
• 对高斯噪声下的信号检测，一般用相关器接收 机或匹配滤波器实现。
2024/6/20
精品课件-通信原理-第1章
第1章 通信原理概述 图1.2.4 测量系统模型
第1章 通信原理概述
这类系统主要由4个部分组成： 信号源、待测物体(中介 体)、信号检测(比较)部分和接收终端(显示)。此类系统中， 信号源发出的信号是已知的，一路作为标准信号，另一 路为经待测物体后变化的信号，根据两路信号的变化量来判断 待测物体的特征，即通过系统主要测量信号经过中介体后的变 化，来判断中介体的特征。
无线广播通信系统中的调制是将基带信号附加到合适的载 波信号上，以便在信道上进行传输。针对不同的系统有不同的 处理方式，比如上面介绍的无线广播通信系统中的调制，是由
第1章 通信原理概述
由于消息存在着许多不同的类型以及不同的传输方法， 因此产生了种类繁多的通信系统。
为了分析消息传输的实质，可以把各类通信系统共性及基 本组成概括为一个一般模型。不管何种通信系统，信息总是由 发送端通过信道传递到接收端的。因此，通信系统的一般模型 如图1.2.3
第1章 通信原理概述
有些信号没有确定的数学表示式，当给定一个时间值时， 信号的值并不确定，通常只知道它取某一数值的概率，这种信 号称为随机信号或不规则信号。严格地说，所有的信号都是随 机信号。因为对于接收者来说并不能确定地预知信号在某一瞬 间应取何值。研究随机信号时应该用统计的观点和方法。图 1.3.2(ｂ)所示为随机信号的波形举例，我们无法确定在某一
接收设备的作用则是完成发送设备的逆变换，它把接收的
第1章 通信原理概述
信宿是信息到达的目的地，信息通过接收的信号还原为原
噪声可以由消息的初始产生环境、构成变换器的电子设备、传 输信道以及各种接收设备等所有信号传输环节中的一个或几个 产生，为分析方便起见，在模型中把噪声集中由一个噪声源表
根据研究的对象或关心的问题的不同，还可以出现不同形 式的具体通信系统模型，比如雷达、声纳及地震法勘测等测量 系统，如图1.2.4
通信原理 1-1_概述
西安工业大学
计算机学院信控系
计算机 通信
第一章 绪论
1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 通信术语 1、消息（message） 、消息（ ） 是通信系统中传输的具体对象。消息的形式是多样的， 是通信系统中传输的具体对象。消息的形式是多样的， 传输的具体对象 它包括符号，文字，语音，数据，图像，视频等。 它包括符号，文字，语音，数据，图像，视频等。 同一种信息的内容可用不同形式的消息来表达。 同一种信息的内容可用不同形式的消息来表达。例如 天气预报可用文字消息，也可用话音消息来表达。 天气预报可用文字消息，也可用话音消息来表达。 2、信息（information） 、信息（ ） 消息所包含的内容。 是消息所包含的内容。例如每天的天气预报是一 种消息，预报中告知某日某时的天气情况如何， 种消息，预报中告知某日某时的天气情况如何，就 是该消息所包含的“信息” 即消息的含义。 是该消息所包含的“信息”，即消息的含义。
西安工业大学 计算机学院信控系
计算机 通信
第一章 绪论
通信系统举例： 通信系统举例：智能大楼
• 智能大楼的定义有两种
– 通过对建筑物的结构、系统、服务和管理四个基本要素以 结构、系统、服务和管理 结构 及它们之间内在关联的最优组合，提供一个投资合理并且 高效、舒适、便利的环境。 • 这种定义从用户观点 从用户观点出发，突出了智能大楼在管理和信 从用户观点 息传输以及服务方面的特点。 – 在大楼建设中建立一个独立的局域网，通过结构化布线系 统组成一个集成环境，连接用户的各种设备，让大楼的管 理机构能够随时监测，并能自动采取相应的措施。 • 这种定义突出智能大楼“智能”的根本 智能大楼“ 智能大楼 智能”的根本所在——信息传 输系统
第一章 绪论
通信原理课件第一章.pptx
第1章 绪 论
第三代移动通信系统是向未来个人通信发展的一个重要阶 段，具有里程碑和划时代的意义，让我们关注其发展态势， 迎接它的到来。
目前，我国电话网的规模和技术层次均有质的变化，已初 步建成了以光缆为主，微波、卫星综合利用，固定电话、移动 通信、多媒体通信多网并存，覆盖全国城乡，通达世界各地， 大容量、 高速度、 安全可靠的电信网。
通常，有线通信亦可进一步再分类，如明线通信、电缆通 信、光缆通信等。无线通信形式较多，常见的有微波通信、 短波通信、 移动通信、 卫星通信、 散射通信等。
第1章 绪 论
2. 按信道中传输的信号分类
凡信号的某一参量(如连续波的振幅、频率、 相位， 脉冲 波的振幅、宽度、位置等)可以取无限多个数值， 且直接与消 息相对应的，称为模拟信号。 模拟信号有时也称连续信号， 这个连续是指信号的某一参量可以连续变化(即可以取无限多个 值)， 而不一定在时间上也连续这里指的某一参量是指我们关 心的并作为研究对象的那一参量，绝不是仅指时间参量。当然， 对于参量连续变化、时间上也连续变化的信号，毫无疑问是模 拟信号，如强弱连续变化的语言信号、亮度连续变化的电视图 像信号等都是模拟信号。
用途
音频、电话、数据终端、长距离导航、 时标
导航、信标、电力线通信
调幅广播、移动陆地通信、业余无线电
移动无线电话、短波广播、定点军用通 信、业余无线电 电视、调频广
播、空中管制、车辆通信、导航、集群 通信、无线寻呼
300MHz~3GHz
100 10cm
特高频
波导
电视、空间遥测、雷达导航、点对点通
UHF 分米波无线电
第1章 绪 论
1.2 通 信 的 概 念
1.2.1 通信的定义
通信原理课件第1章 绪论
2021/1/17
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1.2.3 数字通信系统模型
1.数字通信系统模型
信
信
数
数信
信
信
源
加
道
字
信
字
道
解
源
信
编
编
调
解译
译
源
码
密
码
制
道
调
码
密
码
宿
器
器
器
器器
器
噪声源
图1.3 数字频带通信系统模型 ★ 一般数字通信系统的收端要有同步的功能
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2. 数字通信的优点
（1） 抗干扰能力强，可多次再生，无噪声积累； （2）自动检错、纠错，降低误码率，提高传输质量； （3）便于对信息处理、变换、存储； （4）设备便于集成化、小型化； （5）便于加密处理，保密性好。
2021/1/17
发
接
送
收
设
设
备
备
(a)串行传输
发
接
送
收
设
设
备
备
（b）并行传输
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3.按同步方式分类
按同步方式的不同，可分为同步通信和异步通信。
同步通信——是指在约定的通信速率下， 发送端和接收 端的时钟信号频率始终保持一致。“同步通信”的通信 双方必须先建立同步，即双方的时钟要调整到同一个频 率。收发双方不停地发送和接收连续的同步比特流。 异步通信——是指通信中两个字符之间的时间间隔是不 固定的，而在一个字符内各位的时间间隔是固定的。
消息中所含信息量的大小与消息发生的概率有关。 一件事发生的概率愈小，愈使人感到意外的惊喜，在 这种情况下消息所含的信息量就愈大。 若消息出现的概率0，说明消息的信息量趋于无穷大； 若消息出现的概率1，说明消息的信息量为0。
通信原理ppt 第1章
1.2.2 模拟通信系统模型
连续消息→原始电信 号 电信号→连续消息
基带信号→已调信号
已调信号→基带信号
两对重要变换： “连续消息↔原始电信号”，相应器件是信源和信宿。 “基带信号↔已调信号”，相应器件是调制器和解调器。
1.2.3 数字通信系统模型
信源编码（source coding）：一是进行模/数（A/D）转换；二是去除 冗余信息，提高传输的有效性。解码（译码）是编码的逆过程。 信道编码：进行差错控制，提高传输的可靠性。（详见第8章） 数字调制与模拟调制的本质及原理相似，都是把基带信号加载到高频 载波上。解调是调制的逆过程。（详见第7章） 综上所述，在完成通信的过程中，将涉及以下主要通信技术： “编码、解码、调制、解调” 本书的重点就是介绍这些技术的原理、性能和应用。
1.3 通信系统的分类
通信系统可以从不同角度进行分类，常见分类如下。 用导线（如各种电缆） 以基带信号（未经 作为传输媒质。如有 信道中传输的 按信道信号特征分类 按传输媒质分类 按传输方式分类 按通信业务分类 线电视系统等。 调制的信号）作为 是模拟信号。 传输信号的系统。
模拟通信 数字通信 有线通信 无线通信 基带传输 带通传输
表1-1 模拟信号
信号类型与特征 数字信号 特征：信号的取值是离散的 例如：电报机、计算机输出的信号
特征：信号的取值是连续的 例如：电话机送出的语音信号，摄像机 输出的图像信号等
图1-2 模拟信号和数字信号示例
消息与电信号之间的转换，通常由传感器来实现。例如：
话筒（声音传感器）把声音转变成音频信号； 摄像机把图像转变成视频信号； 热敏电阻（温度传感器）把温度转变成电信号。
通信原理第一章.pptx
所以M 是波形数，p (xi ) =P 是每一波形出现的概率
2、非等概率
设消息由 n 个相互独立的符号组成，称为符号集
xi 对应 p( xi )
x1
x2 xn
p(
x1
)
p( x2 )
p( xn )
且每个符号包含的信息量均不相等 所以用统计平均的方法来描述一个符号所含的信息量
定义信息源的熵 H(X )
解：方法一
0出现 23次：I0
23 log2
1 38
33
bit
2出现
13次：I 2
13
log 2
1 14
26
bit
1出现
14次：I1
14
log 2
1 14
28
bit
3出现
7次：I 3
7
log 2
1 18
21
bit
总 I ' I0 I1 I2 I3 108 bit
5、网的结构：环型，星型，总线型，复合型，网型
6、网的组成: 以电话网为例
框图
问题
1、什么形式的电信号适合系统传输？ 2、何种性能的系统能完成信号的传输？
1.2 通信系统的组成
1.2.1 通信系统模型（总模型）
描述点对点的通信 框图
1.2.2 模拟通信与数字通信系统模型
1、模拟系统 框图 2、数字系统)
log 2
1 12
1
bit
定义：传送两个等概的二进制波形之一的信息量为 1 bit
2） 对M进制，等概率出现的离散消息
0，1，2 ,┅ , M-1 消息 p( x1 )=p (x2 )=┅ =1/M
1 I log2 1 M log2 M 从波形上看，M进制有M种波性，每一种波形等概率出现
通信原理第1章18158ppt课件
通信原理第1章18158教学
通信原理
第1章 绪论
2
第1章 绪论
1. 1 通信的基本概念
通信的目的：传递消息中所包含的信息。 消息：是物质或精神状态的一种反映，例如 语音、文字、音乐、数据、图片或活动图像 等。 信息：是消息中包含的有效内容。 实现通信的方式和手段：
非电的：如旌旗、消息树、烽火台…
1.3.1 通信系统的分类
按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、 数据通信系统、图像通信系统 … … 按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传 输系统
调制传输系统又分为多种调制，详见书中表1-1。
按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统 按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统 按工作波段分类：长波通信、中波通信、短波通 信…… 按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分 12 复用
I 是 P(x) 的函数： I ＝I [P(x)] P(x) ，I ； P(x) ，I ； P(x) = 1时，I ＝ 0； P(x) = 0时，I ＝ ； I [ P ( x ) P ( x ) ] I [ P ( x )] I [ P ( x )] 1 2 1 2
8比特依次发送
01100100
0 1 1 0 0 1 0 0 串行/并行 转换器
接 收 方
优点：只需一条通信信道，节省线路铺设费用 缺点：速度慢，需要外加码组或字符同步措施
其他分类方式：
同步通信和异步通信 专线通信和网通信
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第1章 绪论
1.4 信息及其度量
信息：是消息中包含的有效内容 如何度量离散消息中所含的信息量?
通信原理
第1章 绪论
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第1章 绪论
1. 1 通信的基本概念
通信的目的：传递消息中所包含的信息。 消息：是物质或精神状态的一种反映，例如 语音、文字、音乐、数据、图片或活动图像 等。 信息：是消息中包含的有效内容。 实现通信的方式和手段：
非电的：如旌旗、消息树、烽火台…
1.3.1 通信系统的分类
按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、 数据通信系统、图像通信系统 … … 按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传 输系统
调制传输系统又分为多种调制，详见书中表1-1。
按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统 按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统 按工作波段分类：长波通信、中波通信、短波通 信…… 按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分 12 复用
I 是 P(x) 的函数： I ＝I [P(x)] P(x) ，I ； P(x) ，I ； P(x) = 1时，I ＝ 0； P(x) = 0时，I ＝ ； I [ P ( x ) P ( x ) ] I [ P ( x )] I [ P ( x )] 1 2 1 2
8比特依次发送
01100100
0 1 1 0 0 1 0 0 串行/并行 转换器
接 收 方
优点：只需一条通信信道，节省线路铺设费用 缺点：速度慢，需要外加码组或字符同步措施
其他分类方式：
同步通信和异步通信 专线通信和网通信
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第1章 绪论
1.4 信息及其度量
信息：是消息中包含的有效内容 如何度量离散消息中所含的信息量?
通信系统原理第一章PPT课件
通信系统原理 第一章
第一章 序论
• 通信发展历史:远古----非电通信
数字通信：旗语，烽火台（光通信？）等等
• 近代：电通信 1844 Morse;1876: Bell; 1894:Lodge(wireless);
1900:Marconi;1937:Reeves(PCM);1948:Shannon;1958:IC;60:Elect.Tel.S witching System;1965:Satellite;1972: Cellular Telephone(Motorola);1976:PC;80:Optical fiber;90:DWDM +SDH+Wireless;
• 信息速率Rb（比特率，bit rate）：信源每秒钟发出的平 均比特数。单位：bps or bit/sec
• 码元速率和比特速率的关系：1个码元可以含多比特或小 于1个比特的信息，因此一般情况下码元速率与比特速率 在数值上是不等的。
• 例：四进制等概分布情况下，一个码元含二比特的信息 量。在数值上我们有Rb =2RB. 二进制时，在等概情况下，Rb =RB。也就是说只有在二进 制等概分布时才有码元速率和比特速率在数值上相同。
4. 通信系统的主要性能指标
• 性能指标
质量指标：是整个通信系统的综合评估
• 通信系统：有效性，可靠性，适应性，标准性，经济性， 可维护性和友好性
• 但从根本来说，通信系统的目的是将信息从信源传递到信 宿，因此可靠性（质量）和有效性（传输效率）是首先要 考虑的。
• 模拟通信系统的评估：可靠性：发与收信号的差异程度---均方误差（噪声的影响，系统的不完善因素）
有效性：消息中所含的信息量，单位时间可传递的信息量 多少。
• 数字通信系统：信息传输速率和发生差错的概率（误码概 率）
第一章 序论
• 通信发展历史:远古----非电通信
数字通信：旗语，烽火台（光通信？）等等
• 近代：电通信 1844 Morse;1876: Bell; 1894:Lodge(wireless);
1900:Marconi;1937:Reeves(PCM);1948:Shannon;1958:IC;60:Elect.Tel.S witching System;1965:Satellite;1972: Cellular Telephone(Motorola);1976:PC;80:Optical fiber;90:DWDM +SDH+Wireless;
• 信息速率Rb（比特率，bit rate）：信源每秒钟发出的平 均比特数。单位：bps or bit/sec
• 码元速率和比特速率的关系：1个码元可以含多比特或小 于1个比特的信息，因此一般情况下码元速率与比特速率 在数值上是不等的。
• 例：四进制等概分布情况下，一个码元含二比特的信息 量。在数值上我们有Rb =2RB. 二进制时，在等概情况下，Rb =RB。也就是说只有在二进 制等概分布时才有码元速率和比特速率在数值上相同。
4. 通信系统的主要性能指标
• 性能指标
质量指标：是整个通信系统的综合评估
• 通信系统：有效性，可靠性，适应性，标准性，经济性， 可维护性和友好性
• 但从根本来说，通信系统的目的是将信息从信源传递到信 宿，因此可靠性（质量）和有效性（传输效率）是首先要 考虑的。
• 模拟通信系统的评估：可靠性：发与收信号的差异程度---均方误差（噪声的影响，系统的不完善因素）
有效性：消息中所含的信息量，单位时间可传递的信息量 多少。
• 数字通信系统：信息传输速率和发生差错的概率（误码概 率）
《通信原理电子教案》课件
《通信原理电子教案》PPT课件第一章：通信系统概述1.1 通信系统的定义与发展历程1.2 通信系统的分类与性能指标1.3 通信系统的基本组成与工作原理1.4 通信系统的应用领域第二章：模拟通信系统2.1 模拟通信系统的组成与特点2.2 调制与解调技术2.3 幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）与相移键控（PSK）2.4 模拟通信系统的性能分析第三章：数字通信系统3.1 数字通信系统的优势与基本组成3.2 数字基带信号传输技术3.3 数字调制与解调技术3.4 数字通信系统的性能评估第四章：信息论基础4.1 信息论的基本概念与目标4.2 信道模型与信道容量4.3 信息编码技术4.4 信息论在通信系统中的应用第五章：现代通信技术5.1 光纤通信技术5.2 无线通信技术5.3 卫星通信技术5.4 移动通信技术5.5 通信系统的未来发展趋势第六章：信号传输与信道6.1 信号传输的基本原理6.2 信道的分类与特性6.3 信道模型及其数学描述6.4 信号在信道中的传输过程与特性第七章：噪声与信噪比7.1 噪声的基本概念7.2 热噪声、起伏噪声与确定性噪声7.3 信噪比（SNR）的定义与计算7.4 信噪比对于通信系统性能的影响第八章：模拟通信系统的性能分析8.1 信号传输中的衰减与失真8.2 通信系统的可靠性分析8.3 通信系统的有效性分析8.4 模拟通信系统的极限容量第九章：数字通信系统的编码技术9.1 数字编码的基本概念与类型9.2 线性分组码、卷积码与TCM码9.3 差错控制编码技术9.4 信息加密与身份验证技术第十章：数字调制与解调技术10.1 数字调制的基本概念与类型10.2 ASK、FSK与PSK的原理与应用10.3 QAM与OFDM调制技术10.4 数字调制系统的性能评估第十一章：无线通信原理11.1 无线通信概述11.2 无线电波传播特性11.3 无线通信系统模型11.4 无线通信的关键技术第十二章：光纤通信技术12.1 光纤通信的基本原理12.2 光纤的传输特性12.3 光纤通信系统组成12.4 光纤通信的关键技术与发展趋势第十三章：卫星通信技术13.1 卫星通信概述13.2 卫星通信系统的工作原理13.3 卫星通信的关键技术13.4 卫星通信的应用领域与发展趋势第十四章：移动通信技术14.1 移动通信的发展历程14.2 移动通信系统的基本原理14.3 移动通信的关键技术14.4 当前移动通信技术标准与未来发展趋势第十五章：通信系统的未来发展趋势15.1 5G通信技术15.2 6G通信技术展望15.3 通信技术与的融合15.4 通信系统的可持续发展与挑战重点和难点解析重点：1. 通信系统的定义、分类、性能指标与基本组成。
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【例2】 • 消息1: 一副打乱的扑克牌，第一张是2； • 消息2: 一副打乱的扑克牌，第一张是红桃2；
– 消息1出现的概率为4/54，消息2出现的概率为 1/54；
– 消息2包含的信息量比消息1包含的信息量大；
结论：概率越小，信息量也就越大。
【例3】
• 消息1: 我们现在正在上数字通信原理课程；
• 信息量的定义
一个消息信号中包含信息的多少，用信息 量来进行定量的测度。
【例1】
• 消息1: 地球绕着太阳转；
• 消息2: 明天气温10度；
– 消息1众所周知，必然发生，不足为奇；消息2 极难发生，使人惊奇。
– 可见，对接收者来说，事件越不可能，越使人 感到意外和惊奇。
结论：消息中包含信息量的多少，与事件 发生的概率有关。
1.2 通信发展简史
简介
自1837年有线电报系统出现至今， 通信技术的发展已经经历了三个重要的 历史时期。如今，通信系统已经全面进 入数字化时代，信道拥挤与人类需求的 矛盾催生了大批新技术。
1 第 阶段： 初级通信阶段
1837年 莫尔斯发明有线电报，开始电通信阶段
1864年 1876年
麦克斯韦创立电磁辐射理论，并被赫兹证明，促 使无线通信的出现
第2版
《电子工业出版社》
概 第
一 章
述
OverCvhiaeptewr 1
1.1 通信的基 1.2 通信发展
本概念
简史
1.3 通信系统 的基本组成
1.4 信源
1.5 通信信道
1.6 模拟通信 与数字通信
1.7 信息的传 输方式
1.8 数字通信系
统的主要性能指标
1.1 通信的基本概念
简介
通信的目的是将“信息”正确、无 误地传送到目的地。通信的内容多种多 样，通信的方式越来越多。
香农提出了基于概率模型的度量方法，即把信息定义为 “不确定性多少”。
（随机变量X，概率分布P）
◆ n种取值：{x1，x2，…，xn}
◆ 对应概率：
◆ 第i个可能值xi蕴含的信息量：
( ) ( ) ( ) I xi = loga éë1/ P xi ùû = -loga P xi ,1£ i £ n
时分多路通信应用于电话系统 直拨长途电话开通
第一颗同步通信卫星，开通国际卫星电话；脉冲 编码调制进入实用阶段
商用卫星通信、程控数字交换机、光纤通信 70年代 系统投入使用；一些公司制定计算机网络体系结构
贝尔实验室建立首个蜂窝移动通信网 1978年
3 第 阶段： 现代通信阶段
80年代 数字网络的公用业务；个人计算机和计算机 局域网出现；网络体系结构国际标准陆续制定
通信的实现方法
把消息变成对应的信号来传递。信号实际上就 是消息的传载者。
6
信息、信号的含义
• 语言、文字、图像等信息是不能直接在通信系统中 传递，为此需在发送端将它们转换成电（光）信号 （即信源）来载荷语言、文字、图像等信息，电信 号经通信系统传送至接收端，收端将电信号还原成 语言、文字、图像等信息。
贝尔利用电磁感应原理发明了电话
1879年 第一个专用人工电话交换系统投入运行
马可尼发明无线电报 1896年 奈奎斯特提出无码间干扰数字传输技术 1924年
维纳提出最佳线性滤波器理论 1942年
2 第 阶段： 近代通信阶段
1948年 香农提出了信息论，建立了通信统计理论
1950年 1951年 1962年
单向方式 双向方式
发端
发端
○ ○
收端 发端
收端
信道
(a)单工通信
○
信道 ○
(b) 半双工通信
信道 信道
(c) 全双工通信
收端 发端 收端 收端
发端
1.4 信源
简介
信源是信息的来源。基于概率模型 的度量方法，香农把信息定义为“不确 定性的多少”。
通信系统的任务是传递信息，每一消息信 号中必定包含有接受者所需要知道的信息。 对接收者来说，某些消息比另外一些消息 含有更多的信息。
– 对于在座的绝大多数同学来说，消息1不包含 任何信息量，因为这是已知的显而易见的事实 ；
– 消息1出现的概率为1；
结论：消息的概率为1时，信息量等于0。
【例4】
• 消息1: 明天下午会下雨，下个月共有15个 晴天；
– 消息1中两个事件是不相关的独立事件，消息1 中包含的信息量是两个事件信息量之和；
结论：由多个独立事件构成的消息，其信 息
=
loga
1
p(x)
=
- loga
p(x)
经验证，该函数能够满足上述结论。
• log对数函数是递增函数，随着p(x)增大， 减小，I 减小。
• p(x)=1时，I=0。
• n个事件同时发生的概率为
• 则信息量
人类
最初利用声音和肢体 语言进行交流。
远距离信息交流:
◆ 驿马 ◆ 烽火
电通信
1837年，最早的电通信
—— 莫尔斯电报系统
语言 图像
数据
文本
Point to Point
Network
给人类进步带来巨大的影响……
莫尔斯
通信的定义
通信是传输消息的过程，其根本目的是把含有 信息的消息传到指定的目的地。
a=2， 单位为比特(Bit)
a=e， 单位为奈特(Nat) a=10，单位为哈特莱(Haitely)
例5
已知二元离散信源只有“0”、 “1”两种符号，若“0”出现概率为 1／3，求出现“1”的信息量。
“0”出现概率为1／3
“1”出现概率为2／3 “1”的信息量为：
I 1 log2 2/ 3 0.585 bit
【例6】设英文字母E出现的概率为0.105，x 出现的概率为0.002，试求E和x的信息量。
1991年 GSM移动通信系统投入商用
1995年 1997年 1998年
互联网开始普及 68个国家签定国际协定，互相开放电信市场 数字电视业务在美国开通
1999年 ITU决定发展第三代移动通信系统
1.3 通信系统的基本组成
简介
通信系统一般包括信息源、发送设 备、信道、接收设备、受信者和噪声源。 按消息传送的方向与时间关系，信息的 传输方式可分为单工通信、半双工通信 及全双工通信三种。
本教材所讲的通信就是电通信，简称为电信。
信息源：把消息转换成原始电 信号 发送设备：对原始信号完成某 种变换，以适应信道传输 信道：信号传输的通道
接收设备：完成发送设备的反变 换，恢复为原始电信号 受信者：也称信宿或收终端，将 复原的原始电信号转换成消息 噪声源：信道的噪声，及通信系 统其他各处的噪声的集中表示