1通信原理绪论.pptx

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
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
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
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）
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。
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
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Hale Waihona Puke Baidu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。
=-3×（1/4） ×log2 ¼- （1/8） ×log2 1/8- 2×（1/16） ×log2 1/16
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）
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
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
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
▪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
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
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
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