1通信原理绪论

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通信原理讲义

通信原理讲义

通信原理讲义第一章绪论1.1 通信系统的组成1.1.1 通信一般系统模型点对点通信模型:反映了通信系统的共性。

1.1.2 模拟通信与数字通信●消息可以分成两类ﻩﻩ离散消息:消息的状态是可数的或离散型的(如符号、文字等),也称为数字消息。

连续消息:状态连续变化的消息(如语音、图像),也称为模拟消息。

●消息与电信号之间必须建立单一的对应关系。

通常,消息被载荷在电信号的某以参量上。

ﻩﻩ数字信号:电信号的参量携带离散消息,该参量离散取值。

模拟信号:电信号的参量携带连续消息,参量连续取值。

●相应的通信系统分成两类ﻩ数字通信系统ﻩﻩ模拟通信系统●模拟信号与数字信号之间可以相互转换在信息源中使用模-数(数-模)转换器,接受端使用数-模(模-数)转换器。

●数字通信比模拟通信更能适应对通信技术越来越高的要求(1)数字传输的抗干扰能力强,中继时可以消除噪声的积累;(2)传输差错可以控制;(3)便于使用现代数字信号处理技术对信息进行处理;(4) 易于加密处理;(5) 可以综合传递各种消息,增强系统功能。

● 模拟通信系统模型(点对点)基带信号:携带信息,但具有频率很低的频谱分量,不适宜传输的原始电信号。

已调信号:基带信号经过调之后转换成其频带适合信道传输的信号,也称频带信号。

调制器:将基带信号转变为频带信号的设备。

解调器:将频带信号转变为基带信号的设备。

模拟通信强调变换的线性特性,既已调参量与基带信号成比例。

● 数字通信系统模型(点对点) 强调已调参量与基带信号之间的一一对应。

数字通信需要解决的问题:(2) 编码与解码:通过差错控制编码消除噪声或干扰造成的差错; (3) 加密和解密:对基带信号进行人为“搅乱”;(4) 同步:发送和接收节拍一致,包括:位同步(码元同步)和群同步、帧同步、句同步或码组同步。

数字通信模型:同步环节的位置不固定,图中没有出现。

消息消息数字基带传输模型:● 数字通信的缺点 比模拟通信占据更宽的频带。

通信原理 (完整)精选全文

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数字通信的主要优点:
(a) 失真的数字信号
(b) 恢复的数字信号
数字信号波形的失真和恢复
数字通信的主要缺点:
➢ 占用带宽大 ➢ 设备复杂 ➢ 同步要求高
宽带通信、压缩编码 VLSI、SOC、ASIC 信号处理技术
应用实例:
➢ 数字传输技术:电话、电视、计算机数据等 信号的远距离传输。
➢ 模拟传输技术:有线电话环路、无线电广 播、电视广播等。
狭义信道
有线信道 无线信道
中长波地波 短波电离层反射 超短波、微波视距传输 超短波、微波对流层散射 卫星中继
编码信道 调制信道
信 源
加 密 器
编 码 器
调 制 器
发 转 换 器
信 道
收 转 换 器
解 调 器
解解 码密 器器
信 宿
发送设备
噪 声
接收设备
广义信道
广义信道
调制信道:
调制器输出端到解调器输入端的所有设备和媒介。 研究调制和解调时,常用调制信道。 连续信道/模拟信道。
eo(t)
e0t htei t nt e0t kt ei t nt
n(t)
n(t): 加性干扰 k(t): 乘性干扰
k t 依赖于网络的特性,k t 反映网络特性对 ei t 的作用。
干扰
加性干扰:本地噪声
始终存在
乘性干扰:非理理想信道 与信号共存
sR t sT tht nt
乘性 加性
增量调制DM
军用、 民用电话
Hale Waihona Puke 差分脉码调制DPCM电视电话、 图像编码
其 他 语 言 编 码 方 式 中低速数字电话 ADPCM、 APC、 LPC
按信号复用方式分类

通信原理——绪论

通信原理——绪论

通信发展的几个阶段
第一阶段:语言、人力、马力; 第二阶段:文字发明、邮政; 第三阶段: 印刷术发明; 第四阶段: 电话、电报、广播; 第五阶段: 信息时代,现代通信。
通信和经济的关系
没有现代通信,就没有经济的高速发展 电话普及率 发达国家:50台/100人。 我国: 73.8台/100人。
我国的通信事业和设施需要跟上经济 发展的步伐,更需要赶上现代化发展速度! 任务艰巨!
一、通信的目的及任务 交流、交换信息,传递信息。 克服距离障碍,迅速、准确的传递信息
围绕上述任务,通信技术经历了相当长时期的发展 二、通信技术的发展与演变
1、古老的通信方式—烽火-书信(快 马), 中继方式-驿站。
2、现代通信的发展 模拟通信:1877年,贝尔实验室发明电话 数字通信:1836年,莫尔斯发明电报
(2)需要保密时,发送端需加密,接收端 则需要解密;
(3)发送端按节拍传送数字信号单元(码 元),接收端须按同样节拍接收,即要求 严格“同步”。
同步:有两种同步,“码元同步”或“位同 步”;
“码组同步”或“群同步”、“帧同步”。
三、通信系统分类
• 分类方法:
1、按消息物理特征分类,可分:电报通信系统; 电话通信系统;数据通信系统;图象通信系统 等。
• 数字通信系统组成:见图3。
信加 编调信解译解 受
息 源
密 器
码制 器器

调码 器器
密 器
信 者

噪声源
字 复
发端同步
收端同步
数 字 分

信 基带
信 接收



信号 形成

滤波
信源器器源自者噪声源图3 数字通信系统模型

通信原理第一章

通信原理第一章

任何人、任何时候在任何地方以任意的方式进行通信。

1.1.1 通信系统的一般模型(主要培养全局系统的概念) 通信: 从一地向另一地传递和交换信息。

通信系统:实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质基于点与点之间的通信系统的模型用图1 -1 来描述。

 送设备信道接收设备受信者噪声源接收端信息源:消息的产生地,其作用是把各种消息转换成原始电信号,称之为基带信号。

包括:电话机、电视摄像机和电传机、计算机等。

前者是模拟信源,输出模拟信号;后者是数字信源,输出数字信号。

发送设备:将信源和信道匹配起来,即将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号。

变换方式是多种多样的,比如:放大、调制、编码等等; 信道:指传输信号的物理媒质。

包括:大气(自由空间)、明线、电缆或光纤。

模拟信号:凡信号参量的取值是连续的或取无穷多个值的,且直接与消息相对应的信号。

数字信号:凡信号参量只能取有限个值,并且常常不直接与消息相对应的信号。

 通信系统分为模拟通信系统+数字通信系统。

1. 模拟通信系统模型图1-4 模拟通信系统模型信息源调制器信道解调器受信者噪声源课程重点调制器:原始基带信号变换成适合信道传输的信号;从信号与系统的角度:调制器=频带搬移。

调制后的信号称为已调信号、频带信号。

已调信号有三个基本特征:一:携带有完整的基带信息二:适合在信道中传输三:信号的频谱具有带通形式且中心频率远离零频,因而已调信号又称频带信号。

信道编译码 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”。

接收端的信道译码器按一定规则进行解码,从解码过程中发现错误或纠正错误,从而提高通信系统抗干扰能力,实现可靠通信。

作用:提高通信系统抗干扰能力。

数字调制与解调 把数字基带信号的频谱搬移到高频处,形成适合在信道中传输的频带信号。

基本的数字调制方式有振幅键控ASK、频移键控FSK、绝对相移键控PSK、相对(差分)相移键控DPSK。

通信原理 1-1_概述

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

通信原理复习资料和练习题(完整版)

通信原理复习资料和练习题(完整版)

通信原理复习题 第一章 绪论 重要概念:1、通信的目的:就是传递消息。

2、通信的定义:利用电子等技术手段,借助电信号(含光信号)实现从一地向另一地进行消息的有效传递称为通信。

3、通信系统模型:信源:原始信号的来源,其作用是将消息转换成相应的电信号。

发送设备:对原始电信号(基带信号)进行各种处理和变换,使它变成适合于信道中传输的形式。

信道:是指传输信号的物理媒质。

接收设备:任务是从带有干扰的接收信号中恢复出相应的原始电信号。

信宿:将复原的原始电信号转换成相应的消息。

4、模拟信号:信号参量的取值是连续的或无穷多个值,且直接与消息相对应的信号,例如语音信号。

数字信号:信号参量只能取有限个值,并常常不直接与消息向对应的信号。

它们都有可能是连续信号或离散信号。

5、通信系统的分类按调制方式分类:基带传输系统和带通(调制)传输系统 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 6、通信方式:按传输方向:单工、半双工和全双工通信 按码元排列方式:并行传输和串行传输 7、信息与消息:消息:通信系统中传送的对象。

信息:消息中包含的抽象的、本质的内容。

消息所表达的事件越不可能发生,信息量就越大。

8、信息量计算公式:)(log )(1log x p x p I a a-==平均信息量(信息熵)的计算公式:典型例题:例:设有四个信息A 、B 、C 、D 分别以概率1/4、1/8、1/8、1/2传送,每个消息出现是相互独立的,其平均住处量H=___________。

通信系统的评价:有效性和可靠性。

模拟系统的评价:有效带宽和信噪比;数字系统的评价:传输速率(传信率、传码率)和频带利用率。

)(2log 2log }{)(1111b p p I p I E x H mi p i mi p i mi i i i i∑∑∑===-====例:某数据通信系统调制速率为1200 Bd ,采用8电平传输,假设100秒误了1个比特,①求误码率。

通信原理课件第1章 绪论

通信原理课件第1章 绪论

2021/1/17
6
1.2.3 数字通信系统模型
1.数字通信系统模型



数信















解译











宿



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
2021/1/17
7
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。
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(a)串行传输








(b)并行传输
13
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。

1通信原理绪论

1通信原理绪论

mi为同一个事件在消息中出现的次数
举例
(1)已知英文字母e和v出现的概率分别为0.105和0.008, e和v的 信息量各为多少。
Ie=-log2P(e)= -log20.105=3.25(bit) Iv=-log2P(v)= -log20.008=6.96(bit)
(2)信源符号集由A、B、C、D、E、F组成,设每个符号独立 出现,其概率分别为1/4、1/4、1/16、1/8、1/16、1/4,求该信源 输出符号的平均信息量(信源的熵)。
通信、多媒体通信等。
通信方式
单工通信:消息只能单方向传输的工作方式。
如广播、遥测、遥感、无线寻呼等等
半双工通信:通信双方都能收发消息,但不能
同时进行收和发的工作方式。
全双工通信:通信双方都能同时收发消息的工
作方式。
通信系统模型
信源 调制器
信道
解调器
信宿
噪声源 模拟通信系统 定义:利用模拟信号来传递信息的系统 信源:其作用是把消息转换为原始电信号—基带信号。 调制器:作用是将基带信号变换成适合在信道中传输的信号。 信道:信号传输的通道。分为有线和无线两大类。
信源 调制器
信道
解调器
信宿
噪声源
解调器:作用是将调制信号反变换为原始电信号。 信宿:信息传输的归宿点。其作用是将原始电信号转换成相 应的消息。 噪声源:是通信系统中各种设备以及信道中噪声与干扰的集 中表示。 模拟通信系统中的两个重要变换: 连续消息----基带信号;基带信号----已调信号(频带信号)
等概率条件下,熵取最大值,比特率有最大值 (式中M为进制数):
Rb RB log 2 M (b / s)
通信系统的性能指标
频带利用率

通信原理第01章绪论 ppt课件

通信原理第01章绪论 ppt课件
信道编码与译码目的:增强抗干扰能力 加密与解密目的:保证所传信息的安全 数字调制与解调目的:形成适合在信道中传输的带通信号 同步目的:使收发两通端信的原理信第0号1章在绪论时间上保持步调一致
第1章 绪论
1.2.3 数字通信的特点
优点
抗干扰能力强,且噪声不积累 传输差错可控 便于处理、变换、存储 便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 易于集成,使通信设备微型化,重量轻 易于加密处理,且保密性好
在电通信系统中,消息的传递是通过电信号来实 现的。
通信原理第01章绪论
第1章 绪论
1.2 通信系统的组成
1.2.1 通信系统的一般模型
信息源(简称信源):把各种消息转换成原始电信 号,如麦克风。信源可分为模拟信源和数字信源。
发送设备:产生适合于在信道中传输的信号。 信道:将来自发送设备的信号传送到接收端的物理
串行/并行 转换器
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ同步措施
其他分类方式:
同步通信和异步通信
(异步:发送帧首尾有标志;同步:发送端和接收端时间同步)
专线通信和网通信
通信原理第01章绪论
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?
度量信息量的原则
能度量任何消息,并与消息的种类无关。 度量方法应该与消息的重要程度无关。 消息中所含信息量和消息内容的不确定性有关
【例】 “某客机坠毁”这条消息比“今天下雨”这 条消息包含有更多的信息。
上例表明: 消息所表达的事件越不可能发生,信息量就越大。
通信原理第01章绪论
第1章 绪论

(完整版)现代通信原理考点

(完整版)现代通信原理考点

现代通信原理知识点第一章绪论1、通信、通信系统的定义;通信:从一地向另一地传递消息。

通信系统:将信息从信源传到一个或多个目的地。

2、通信系统的模型及各框图作用;信息源:消息的发源地,把各种消息转换成原始电信号。

发送设备:将信源信号变换成适合在信道中传输的信号。

信道:指传输信号的物理媒质。

噪声源:干扰信号的传输。

接收设备:放大和反变换,从受到干扰和减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。

受信者:将复原的原始电信号还原成相应的消息。

3、数字通信系统模型及各框图作用;数字通信的主要特点;信源编码:1)提高信息传输的有效性;2)完成模/数转换;信源译码:是信源编码的逆过程;信道编码:把抗干扰编码加入传输信息中,提高可靠性;信道译码:将信息进行解码,并且有发现解码错误或纠正错误的功能;加密:将传输的信息加上密码,保证信息的安全性;解密:将已加密的信息进行解密恢复;数字调制:形成适合在信道中传输的频带信号;数字解调:将频带信号还原为数字信号;主要特点:1)抗干扰能力强2)差错可控3)易于与各种数字终端接口4)易于集成化5)易于加密处理,且保密强度高每个符号的算术平均信息量为:I===1.89(bit/符号)H=-lb-lb-lb-lb=1.906(bit/符号)1Bd =4、通信系统分类(按传输媒质、信号复用方式);按传输媒质分:有线通信系统、无线通信系统;按信号复用方式分:频分复用、时分复用、码分复用;5、信息量的含义;信息量、平均信息量(熵)、一条消息的信息量计算;信息量:对消息中这种不确定性的度量。

I=loga1P(x)=-log aP(x)(a=2,单位:bit)平均信息量:每个符号所含信息量的统计平均值。

H(x)=P(x)[-lbP(x)]+P(x)[-lbP(x)]+...+P(x)[-lbP(x)](bit/符号)1122n n例:一离散信源由0,1,2,3四个符号组成,它们出现的概率分别为3/8,1/4,1/4,1/8,且每个符号的出现都是独立的。

通信原理_第一章 信号绪论

通信原理_第一章 信号绪论

§1.1信号的描述、分类和典型信号
7 单位阶跃信号 单位阶跃信号一般用符号u(t)表示,即
0t 0 u (t ) t 0
在跳跃点t=0处,函数未定义,或在t=0 处规定其函数值u(0)=1/2,其波形如图1-11
u(t)
1 t 0
图 1-11
(2) (0) 0 1 2 3 4 t
图 1-2
§1.1信号的描述、分类和典型信号
其给出函数值的离散时间间隔可以是均 匀的也可以是不均匀的。 一般情况都是采用均匀间隔的,这对自 变量t可简化为整数序号来表示,可写作为 x(n),即仅当n为整数时x(n)才有意义。 离散时间信号也可认为是一组序列的组 合或集合,表示为{x(n)}
1 当t=2 时,f ( ) Ee 4 0.78E 2
表明函数中参数τ是f(t)由最大值E降为 0.78E时所占据的时间宽度。 钟形信号在随机信号分析中占有十分重要 的地位。 通常这些信号表示为典型理论抽象化的数学 模型,即实际信号按某种条件理想化的结果。 所以可以用这些理想模型进行分析,如斜变、 阶跃、冲激和冲激偶信号,其中两种最重要的 阶跃信号和冲激信号是两种最重要的理想信号 模型。
T
如果矩形脉冲关于纵坐标对称可用符号 GT(t)表示,如图1-14
T T GT (t ) u (t ) u (t ) 2 2
§1.1信号的描述、分类和典型信号 容易看出,单位斜变函数的导数等于单位 阶跃函数,即
df (t ) u (t ) dx
具有延时t0的单位阶跃函数用u(t-t0)表示
0t t 0 u (t t0 ) 1t t
其波形如图1-12
§1.1信号的描述、分类和典型信号

通信原理第1章 绪论

通信原理第1章 绪论

I0 I1 I2 I3 log2 4 2 b
评注 概率相同,每个符号蕴含的信息量也相同;

二进制的每个码元含 1 (b) 四进制的每个码元含 2 (b)
每个四进制符号可用 2 个二进制符号表示。
推广:M进制的每个码元含 log2M (b)
2.离散信源的平均信息量
——信源中每个符号所含信息量的统计平均值。 设
按传输方向和时间划分
单工通信:
发端 信道 (a) 单工方式 发端 (A) 信道 收端 (A) (b) 半双工方式 发端 (A) 收端 (B) 收端 (B) 发端 (B) 收端
(单向)
半双工通信:
(双向、不同时)
全双工通信:
(双向、同时)
收端 (A)信道A 信Fra bibliotekB发端 (B)
(c) 全双工方式
H与热力学中的熵形式一样,故称为信源的熵。
M

【1-3】 四进制信源(0,1,2, 3), P(0)=3/8, P(1)= P(2)= 1/4, P(3)=1/8, 试求信源的平均信息量。

1 H p ( xi ) log 2 p ( xi ) i 1
M
1 I log 2 P( x)
x1 , , x i , , x M P ( x ), , P ( x ), , P ( x ) 且 i M 1
P( x ) 1
i i
M
则 统计独立的M个符号的离散信源的平均信息量为
1 H p ( xi ) log 2 (b / 符号) p ( xi ) i 1
RB B
(Baud/Hz)
Rb b B
b log 2 M

通信类-通信原理知识点

通信类-通信原理知识点

第1课绪论一、通信与通信系统的一般概念1.通信:传输与交换消息的过程。

2.电通信:用电信号携带所要传递的消息,然后经过各种电信道进行传输与交换,以达到通信的目的。

3.通信系统:为完成通信任务所需的一切技术设备和传输媒质所构成的总体。

二、通信系统的组成和各部分的作用1.信源:原始信号的来源,其作用是将消息转换成相应的电信号。

(如电话机、话筒、摄像机、计算机以及各种数字终端设备)2.3.4.5.1.3.4.通信;(55.通常占据[问题1]答:区别在于数字电话是数字通信系统,语音信号在信道中已经转换为数字信号;而模拟电话是模拟通信系统,语音信号在信道中仍然为模拟信号。

四、通信系统的分类1、按消息的物理特征分类(业务)如电报、电话、数据、图像通信系统2、按调制方式分类基带传输:未经调制的信号直接传输(音频和数字基带)调制传输:对各种信号变换方式后进行传输的总称。

3、按信号特征分类最常用分为模拟与数字通信系统两大类4、按信号复用方式分类频分复用:用频谱搬移使不用信号占据不同的频率范围(主要用于模拟通信)时分复用:用脉冲调制使不同信号占据不同的时间区间(主要用于数字通信)码分复用:用一组正交的脉冲序列分别携带不同的信号(主要用于扩频通信)5、按传输媒介分类最常用分为有线(包括光纤)与无线五、通信方式1、按消息传输的方向与时间关系分单工:单方向传输(一点发、一点收).例如遥控。

半双工:通信双方(两点)均能收发消息但不能同时收发。

例如无线对讲机。

20世纪5020世纪80(1)带宽度。

频带宽度越窄,则有效性越好。

2.可靠性可靠性是指接收信息的准确程度,模拟通信用均方差来衡量发送的模拟信号与接收端恢复的模拟信号之间的误差程度。

在实际的模拟通信系统中,其可靠性是用接收终端的输出信噪比来度量的,这是因为在信道是理想的情况下,误差是由信号传输时的加性噪声产生的,而加性噪声一般用信噪比衡量。

信噪比越大,通信质量越高。

(3)数字通信系统的质量指标1.有效性数字通信的有效性用传输速率来衡量。

通信原理复习资料

通信原理复习资料

通信原理复习资料第一章 绪论1.信息的基本概念:消息中所包含的有效内容。

2.信源编码的基本功能:一、提高信息传输的有效性,二、完成A/D 转换。

3.信道编码的目的:增强数字信号的抗干扰能力。

4.数字通信系统模型:信息源→信源编码→加密→信道编码→数字调制→信道→数字解调→信道译码→解密→信源译码→受信者(另:噪声源→信道)5.消息中不确定的内容才构成信息;信息量的多少与接收者收到消息是感到的惊讶程度有关。

消息所表达的事件越不可能发生,越不可预测,信息量就越大。

6.消息出现的概率越小,则消息中包含的信息量就越大。

7.信息量的计算:()()x P x P I 22log 1log -== ()b 8.离散信源的熵的计算:()()()iMi ix P x P x H ∑=-=12log ()符号/b9.通信系统主要的性能指标:有效性、可靠性。

有效性:传输一定信息量时所占用的信道资源(频带宽度,时间间隔); 可靠性:接收信息的准确度。

10.模拟通信系统的有效性可用有效传输频带/带宽来度量;带宽越小,有效性越好。

11.可靠性通常用接收端解调器输出信噪比来度量;输出信噪比越高,通信质量就越好。

12.数字通信系统的有效性可用传输速率和频带利用率来衡量。

码元传输速率:TR B 1=()B (每个码元的长度为T 秒) 消息信息传输速率:M R R B b 2log = ()s b / (M 表示进制) 频带利用率:()Hz B B R B/=η BR b b =η )/(Hz s b ⋅ 13.数字通信系统的可靠性用差错率来衡量;差错率常用误码率和误信率表示。

误码率:传输总码元数错误码元数=e P 误信率:传输比特元数错误比特数=b P第二章 确知信号1.信号可以分成两类:①能量信号:其能量等于一个有限正值,但平均功率为零;②功率信号:其平均功率等于一个有限正值,但能量为无穷大。

第三章 随机过程(有两个计算题)1.从两个角度来说明随机过程:①随机过程是所有样本函数的集合;②随机过程看作是时间进程中处于不同时刻的随机变量的集合。

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信息及其度量
离散消息的信息量
如M个离散消息的每个消息是等概率出 现的,则一个消息的信息量为:
I
log
2
1
1 M
log2 M (bit)
例:四进制离散信源(0,1,2,3),独立等概率发送, 传送每一波形的信息量为:(M=2k进制的每一波形包含的 信息量是二进制每一波形包含信息量的k倍)
I
log2
放大
噪声
再生中继
噪声
收端 收端
数字通信的特点
•抗干扰能力强,可消除噪声积累; •差错可控; •便于与各种数字终端接口连接; •方便对信号进行处理和变换,保密性强; •便于集成化。
数字通信的特点
缺点:
* 占用频带宽
– 模拟:一路模拟电话所占频带仅为4KHz。 – 数字:一路数字电话频带一般为64KHz。 – 随着光纤、数字微波等宽带信道的使用以及数字频
绪论
•基本概念 •通信系统的组成 •通信系统的分类及通信方式 •信息及其度量 •评价通信系统性能的指标
通信的发展历史
通信起源于19世纪30年代 1837年,莫尔斯电磁式电报机出现 1866年,利用大西洋海底电缆实现了越洋电报通信 1876年,贝尔发明了电话机,开始了有线电报、电话通信
19世纪末,出现了无线电报; 20世纪,电子管、晶体管、集成电路出现,使通信迅速发展
=-3×(1/4) ×log2 ¼- (1/8) ×log2 1/8- 2×(1/16) ×log2 1/16
举例
(1)已知英文字母e和v出现的概率分别为0.105和0.008, e和v的 信息量各为多少。 Ie=-log2P(e)= -log20.105=3.25(bit) Iv=-log2P(v)= -log20.008=6.96(bit)
(2)信源符号集由A、B、C、D、E、F组成,设每个符号独立 出现,其概率分别为1/4、1/4、1/16、1/8、1/16、1/4,求该信源 输出符号的平均信息量(信源的熵)。 H(x)=-P(xi)log2 P(xi)
信宿 解密 信源译码器 信道译码器 数字解调器 信道 数字调制器 信道编码器 信源编码器 加密 信源
数字通信系统模型Biblioteka 噪声源加密/解密:实现信息的安全传输。
信源编/译码器:数据压缩/解压,提高通信效率。 信道编/译码器:提高系统的抗干扰能力。
• 数字通信特点
* 抗干扰能力强,无噪声积累
模拟
数字
发端 发端
▪分类方法 ▪通信网的结构 ▪通信方式 ▪通信系统模型
通信系统的分类
按信号特征分类:模拟通信系统;数字通信系统。 按调制方式分类:基带传输;调制传输。 按工作波段分类:长波、中波、短波、光波等。 按信号复用方式:频分复用、时分复用、码分复用、 波分复用。 按传输媒介分类:有线通信、无线通信。 按通信业务分类:固定电话通信、移动通信、数据
基本概念
通信---信息的传输和交换 消息---信息的物理表现形式 离散消息---消息状态是可数的和有限的
如文字、数据等
连续消息---消息状态是连续变化的
如语音、活动图象等
基本概念
信息---消息的内涵,即消息中所包含
的受信者原来不知而待知的内容。
通信的根本目的在于传输含有信息的 消息
信号---与消息相对应的电量或光量。
20世纪80年代以来,微波通信、卫星通信、光纤通信、移动通 信和计算机通信等各种现代通信系统的竞相发展。
通信的展望 未来的通信技术正在向数字化、智能化、综合化、宽带化、个
人化方向迅速发展
通信的最终目标:即无论何时、何地都能实现与任何人、任何 物体进行任何形式的信息交换。
基本概念
•通信 •消息 •信息 •信号 •模拟通信系统 •数字通信系统
带压缩技术的发展,该缺点的影响已减小。
• 需要同步
信息及其度量
信息---消息的内涵 信息量---消息所含信息多少的度量 信息量的大小与消息发生的概率密切相关, 概率越小,信息量越大。反之,越小。
信息及其度量
信息量的数学表示:
I
loga
1 P(x)
loga
P(x)
信息量的单位 a=2时,单位为比特bit a=e时,单位为奈特nit a=10时,单位为哈特莱Hartly
信息及其度量
当信源中每个符号等概率独立出现时,信源的
熵有最大值:
H max
n i 1
1 n
log2
1 n
log2
n(bit
/ 符号)
若干个事件组合构成的消息,所含信息量可表示为:
I ( p(x1) p(x2 ))
n i 1
mi
log2
1 (bit / 消息) p(xi )
mi为同一个事件在消息中出现的次数
通信、多媒体通信等。
通信方式
单工通信:消息只能单方向传输的工作方式。
如广播、遥测、遥感、无线寻呼等等
半双工通信:通信双方都能收发消息,但不能
同时进行收和发的工作方式。
全双工通信:通信双方都能同时收发消息的工
作方式。
通信系统模型
信源 调制器
信道
解调器
信宿
噪声源 模拟通信系统 定义:利用模拟信号来传递信息的系统 信源:其作用是把消息转换为原始电信号—基带信号。 调制器:作用是将基带信号变换成适合在信道中传输的信号。 信道:信号传输的通道。分为有线和无线两大类。
消息的传递是通过它的物质载体—信 号来实现的
基本概念
数字信号---信号的参量只能取有限的个值,
并且常常不直接与离散消息相对应。
如电报信号、计算机数据信号、PCM信号 等
模拟信号---信号的参量连续取值或有无穷
多个值,且直接与连续消息相对应。
如电话机送出的语音信号、电视摄象机输 出的模拟图象信号
通信系统的分类
1 14
log2
22
2(bit)
信息及其度量
平均信息量(信源熵)
非等概率情况下的离散信源的概率分布为:
x1, x2 ,,
xn
p(
x1
),
p
(
x2
),,
p(
xn
)
且有:
n
p(xi ) 1
i 1
则每个X所含信息量的统计平均值---信源熵为:
n
H (x) p(xi ) log2 p(xi )(bit / 符号) i 1
信源 调制器
信道
解调器
信宿
噪声源
解调器:作用是将调制信号反变换为原始电信号。 信宿:信息传输的归宿点。其作用是将原始电信号转换成相 应的消息。 噪声源:是通信系统中各种设备以及信道中噪声与干扰的集 中表示。 模拟通信系统中的两个重要变换: 连续消息----基带信号;基带信号----已调信号(频带信号)
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