通信系统的基本模型

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第一章 引论
§1.1 通信系统的基本模型
二、基本概念
4. 编码与译码 信源编码 通过消除冗余、控制码长等手段对信源进行编码，
以提高传输效率。信源编码又称为有效性编码。 消除冗余 消除或者减少消息中符号之间关联性。
比如 拍发电报、发送短信、BBS、聊天室等: (FT，BT，PS，BTW，……)
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(香农)
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第一章 引论
§1.1 通信系统的基本模型
§1.1 通信系统的基本模型
一、基本流程 二、基本概念 三、基本要求 四、信源与信道分类
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第一章 引论
§1.1 通信系统的基本模型
一、基本流程
一般而言， 首先信息被产生， 然后通过某种方式传递， 最后收到信息或者获得信息。
(信源) (信道) (信宿)
(图像举例)
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第ห้องสมุดไป่ตู้章 引论
§1.1 通信系统的基本模型
二、基本概念
4. 编码与译码 P3 编码 将信源产生的消息或者信源码变换为一个数字序列。
通常为二进制数字序列。
提高有效性(信源编码)；
编码的目的主要有
增加可靠性(信道编码)；
加强保密性(加密编码)。
译码 将数字序列还原成消息或者信源码。
最基本的通信系统模型
信源
信道
信宿
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第一章 引论
§1.1 通信系统的基本模型
一、基本流程
比如 古代烽火台 —— 最早的信息通信系统 ◈ 边防士兵点燃烽火， 传递出某种消息或者信息(如报警等)； ◈ 人们看到烽火， 获得某种消息或者信息。
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第一章 引论
§1.1 通信系统的基本模型
一、基本流程
烽火不一定总是报警，它也报平安。
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第一章 引论
第一章 引论
§1.1 通信系统的基本模型 §1.2 信息论的研究范畴
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第一章 引论
第一章 引论
信息论是在长期的通信实践活动中，由通信技术与 概率论、随机过程、数理统计等学科相结合发展起来的 一门新兴交叉学科。
美国数学家香农于 1948 年发表的论文“通信的数学 理论”奠定了信息论的基础。
信息论基础
信息论基础
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信息论基础
信息论基础
Fundamentals of Information Theory
谢松法
xiesongfa@126.com 华中科技大学数学系
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信息论基础
一、教学及考核方式
课堂教学： 40 学时 上机实验： 12 学时 作业： 考试方式： 闭卷 考试成绩： 实验成绩占 20%，考试成绩占80%
第一章 引论
§1.1 通信系统的基本模型
二、基本概念
4. 编码与译码 信源编码 通过消除冗余、控制码长等手段对信源进行编码，
以提高传输效率。信源编码又称为有效性编码。
控制码长 晴 x1 0 0 0 0 阴 x2 1 0 1 1 雨 x3 2 1 0 1 0 雪 x4 3 1 1 1 1
◈ 经常发生的消息用短码。 ◈ 如果受到干扰，发出“0”，收到“1”，怎么办？
一、基本流程
同样是报平安(消息)，但平时与战时报平安所传递的 信息不可同日而语。
可见，消息 信息。
现代通信系统传递消息或者信息的手段已不断改进， 整个系统已经相当发达和完善。
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第一章 引论
§1.1 通信系统的基本模型
一、基本流程(现代通信系统) P4 图1.2
信源
产生消息(携带信息)
换能器
模拟信号
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信息论基础
二、教材与参考书
贾世楼，《信息论理论基础》， 哈尔滨工业大学出版社。
傅祖芸，《信息论 — 基础理论与应用》， 电子工业出版社。
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信息论基础
三、教学内容
本课程主要讲解香农信息论的基本概念、基本理论和 基本方法，以及编码的理论和实现原理。
第一、二、四、六章： (1) 介绍信息的统计度量(熵)，信道的熵速率和信道容量； (2) 介绍无失真信源编码及常用的信源编码方法； (3) 介绍信道编码理论及常用的信道编码方法； (4) 简单介绍限失真信源编码的一些知识。
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第一章 引论
§1.1 通信系统的基本模型
二、基本概念
4. 编码与译码 加密编码 加密编码是将明文码变换为密文码，以提高传输
和处理过程中的安全保密性。
加密编码一般由密钥控制，不同的密钥产生不同 的加密编码。 密文经信道编码后通过信道传到接收端， 密钥通过安全信道传到接收端。
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第一章 引论
§1.1 通信系统的基本模型
离散信号 即离散(时间)信号。
取值任意，时间离散(一维)；
取值任意，空间离散(二维)。
x(t)
t
模拟信号
x( n )
t
采样信号
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第一章 引论
§1.1 通信系统的基本模型
二、基本概念
3. 模/数转换与数/模转换
数字信号
取值离散，时间离散(一维)；
取值离散，空间离散(二维)。
比如 电平： , 0 , ; 图像：像素点，256级灰度。
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第一章 引论
§1.1 通信系统的基本模型
二、基本概念
4. 编码与译码 信道编码 通过增加冗余等手段对信源码进行编码，使消息
在传递的过程中具有一定的抗干扰能力，以提高 信息传送的可靠性。信道编码又称为可靠性编码 或者纠错编码。
增加冗余 增加消息中符号或者信源码之间关联性。 比如 身份证号码中的校验码， 计算机中的奇偶校验码， 条型码，………
二、基本概念
5. 调制与解调 P3 调制 将基带信号通过频谱搬移技术调制到高频信号。
信宿 信宿是收信者，收到消息，获得信息。
2. 换能器 P2 换能器进行能量变换，如声电变换、光电变换等等，
得到电信号。
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第一章 引论
§1.1 通信系统的基本模型
二、基本概念
3. 模/数转换与数/模转换 P2
模拟信号 即连续(时间)信号。
取值任意，时间连续(一维)；
取值任意，空间连续(二维)。
模/数转换
数字信号
编码
加强有效性和可靠性
调制
可以传输的信号
噪声 信道
信宿
换能器
数/模转换
译码
解调
变换
反变换
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第一章 引论
§1.1 通信系统的基本模型
二、基本概念
1. 信源与信宿 P1 信源 信源是产生消息(或消息序列)的源(人或者机器)；
消息可以是语言、文字、图象、符号、函数等等。 信源是发信者，输出消息，携带信息。
当年安史之乱，安禄山从范阳起兵，仅用 23 天便 逼近洛阳、潼关一带。高仙芝、封常清固守潼关，遭 诬陷抵抗不力被杀；接着哥舒翰坚守潼关，从而出现 相持局面。这一段时间每天都点平安火。后来哥舒翰 被迫出战，在灵宝大败，人们看不到平安火。几天之 后，皇帝逃往四川。
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§1.1 通信系统的基本模型