高级通信原理第1章 绪论要点

类似地，亦可用符号速率率计算频带利用率
RS Rb Rb 2 (Baud/Hz)
B B log2 M NB
五、数字信号传输的简要介绍
数字通信是一种通信方式，是一大类通信系统 的统称。
噪声 z t
离散 信源
信息速率
R b b /s
符号速率
波形 变换器
Rs Bd
信道
接收机
接收者
消息 xi
形成这种矛盾的根本原因：信道不理想 带宽、时间受限 噪声和干扰
研究通信系统的基本出发点 在一定可靠性要求下，如何尽可能去提高系统的有效性 在一定的有效性要求下，如何最大限度的提高可靠性
二、数字通信系统的基本模型
信源编码：分为无失真编码和限失真编码。
作用：把信源发出的消息变换成二进制码元组成 的代码组；压缩信源的冗余度，提高通信系统传 输消息的有效性。
注意：每一波形的传输时间是传输N个比特的时间。
符号速率和信息速率的关系：
Ts NTb Rb NRs
三、通信信道
传输的可靠性和有效性都取决于信道，实际信道都是非理 想信道。影响传输的信道缺陷(impairment)主要是：
传递函数H()不理想而带来的传输信号的线性失真，带
来相邻符号间的干扰ISI (Inter-symbol-interference) 由信道引入的噪声是造成接收机判决失误的主要原因
信道噪声 基本特点是存在随机噪声。 为分析的方便，认为噪声是从信道集中引入的。 当信道的噪声和其他用户的干扰与期望信号占有相同 的频带时，可以通过发送信号和接收机解调器的适当 设计来使影响最小。
加性高斯白噪声
AWGN (Additive White Gaussian Noise)
以相加的形式叠加于传输信号 占据无穷带宽，且双边功率谱处处为常量N0/2(W/Hz) 瞬时值分布密度是高斯函数
信道编码：添加监督码元，使之具有检错或纠错 能力，提高传输消息的可靠性。
调制
调制：
1)基带调制 2)频带调制
① 等效低通分析 ② 信号的矢量分析
调制： 二进制信息序列映射为信道能传输的信号波形。 假定信道编码每输出“N个信息比特”，数字调制器将其映射
为波形 si t, i 0,1,2,, M ，1 其中 M 2N
定义独立消息xi 的Hale Waihona Puke Baidu息量:
I (xi )
log2
1 Pi
log2 Pi
信号是消息的承载者。最简单的消息是二择一的消息(二
元消息)，它所对应的信号称为二元数字信号。
广义数字信号：时间离散、状态取有限的离散值的波形。
数字通信：利用数字信号(包括其变换形式)传递消息的通 信方式。
通信系统的基本矛盾：可靠性与有效性 可靠性——发送消息在接收端的准确还原。 有效性——信道资源的充分利用（时域、频域）。
发送波形 si (t )
接收波形 r(t)
数字信号的传输系统
恢复消息 xˆ i
离散信源
模拟信号的数字化(波形编码) 信源编码(减小冗余，压缩编码) 信息(二进制)速率(传信率)(bits/s)
波形
信源
加密
编码
编码
变换
连续消息
二进制
信息流
Rb (b / s) 到传输系统
波形变换器(信道信号映射)
把离散信源发出的消息映射为适于信道传输的 波形，实现离散信息与连续信道的匹配
xi 映射 si (t ) 0 t T
因为xi 是离散的有限取值, 与si 的对应是固定的 唯一的，是发、收双方事先约定的。即si(t)是确 知的(known)(注意，不是确定的determinant)， 接收端只是不知道观察时间 [0, T]内，发送端发 出的是哪一个波形。
Pn
N0 2
0
R
N0
2
0
1
x2
p( x)
2 x
exp
2
2 x
常见信道的数学模型
2、线性滤波器信道 在某些物理信道中，采用滤波器来保证传输信号不超过规定的 带宽限制，从而不会引起相互干扰。其数学模型如下：
rt ct st nt
c
st
d
nt
四、数字通信系统的主要性能指标 可靠性：误比特率、误符号率 有效性：频带利用率
期末考试形式：闭卷或半开卷
《高级通信原理》
主讲人：于秀兰
第1章 绪论
第1章 绪 论
一、什么是通信？ 二、数字通信系统的组成部分 三、通信信道 四、通信系统的性能指标 五、数字信号传输的简要介绍 六、数字通信系统的设计 七、课程的主要内容
一、什么是通信?
通信的任务是传递消息。
消息的本质和价值取决于它所包含的信息量， 即对接收者的不确定性
波形变换器
二进信息流
信道 编码
多状态 符号形成 二进制
符号波形 产生
x（i 多进）
Rs (Bd ) 到信道
si (t)
信道编码：二进制序列间的变换，引入一定冗 余，以提高信息传输的可靠性。
多状态符号形成：二进流的N比特码组 ——> M 状态符号(Symbol)
符号波形产生
波形变换器
多状态符号形成：M个确知信号的每一种对应于一
高级通信原理
课程类型： 学位课
学时数： 48学时
先修课程：通信原理、信号与系统、概率论与随机过程
使用教材：
1）周炯磐，《通信原理》（第3版），北京邮电大学出 版社，2008
2） Bernard Sklar，“Digital communicationsFundamentals and Applications”，2th Edition， 电子工业出版社，2001
个固定的二进信息流的N比特码组。因此，每一个M状 态符号携带的信息量是N比特。M个确知信号中的每一 种称为传输信号的一种状态(state)。
N
N
N
N
二进
Rb (b / s)
M 进 xi
Rs (Bd )
M 2N , Rs Rb log2 M Rb N (Bd)
波形变换器
确知波形(模拟信号波形)的选取称为波形设计 ( Waveform Design)
基本可靠性指标：误信息率
接收机输出的错误信息总数n(bits)
Pb
lim
N
信源发出的信息总数N (bits)
误符号率
接收机输出的错误符号总数n
PS
lim
N
信源发出的符号总数N
基本有效性指标：频带利用率
单位时间系统传输的信息量Rb (b 系统的有效传输带宽B( Hz )
s)
表征系统每赫兹带宽在单位时间内平均能传输的信 息量(b/s/Hz)，代表系统信道资源的利用程度。