交通通信网总结综述.pptx

交通通信网总结 课程主要内容 1. 信号与系统 2. 通信原理 3. 通信网基础 4. 各种通信网 1. 信号与系统 交通信息网现状 1. 信号与系统 信号是消息的表现形式，消息是信号的具体内容。 消息可以有信息，也可以无信息。 系统是由若干相互作用和相互依赖的事物组合而成的具有特定功能的整体。 系统的输入称为激励，输出称为响应。 1. 信号与系统 信号的分类： 确定信号、随机信号 周期、非周期信号 连续信号（模拟信号、脉冲信号）、离散信号（抽样信号、数字信号）（重点） 能量信号（能量有限，功率为零）、功率信号（功率有限、能量无穷）（重点） 1. 信号与系统 系统的分类： 线性系统（齐次性、叠加性）、非线性系统 时变系统、非时变系统（线性时不变系统） 因果系统、非因果系统 连续时间系统、离散时间系统、混合系统 1. 信号与系统 典型信号： 指数信号、正弦信号、复指数信号、抽样信号、高斯函数 奇异信号：单位阶跃信号、单位冲激信号、单位斜变信号、门函数、正负号函数 2. 通信原理 通信：异地之间人与人、人与机器、机器与机器进行信息传递和交换。 通信系统的一般模型： 8 模拟通信系统模型 9 数字通信系统模型 10 信息量：（重点） 信息量是信息的度量。信息量与消息的种类、特定内容及重要程度无关，它仅与消息中包含的不确定度有关。也就是说消息中所含信息量与消息发生的概率密切相关。 在信息论中，消息所含的信息量I与消息x出现的概率P(x)的关系式为 11 　例： 已知英文字母e和x出现的概率分别为0.105和0.002，求英文字母e和x的信息量。 解： e的信息量 　 x的信息量: 12 如果是非等概情况，设离散信源是一个由n个符号组成的符号集， 其中每个符号xi(i=1, 2, 3, …, n)出现的概率为P(xi)， 且有 ，则x1, x2, …, xn 所包含的信息量分别为-log2 P(x1), -log2 P(x2)， …，-log2 P(xn)。于是，每个符号所含信息量的统计平均值，即平均信息量（熵）为： 13 例：某信息源的符号集由A，B，C，D和E组成，设每一符号独立出现，其出现概率分别为1/4，1/8，1/8，3/16和5/16。试求该信息源符号的平均信息量。 解：该信息源符号的平均信息量为 14 通信系统的评价指标：有效性和可靠性 有效性：是指消息传输的“速度”问题 可靠性：是指消息传输的“质量”问题 模拟系统的评价指标：（重点） 有效性：有效传输带宽 可靠性：输出信噪比 15 数字系统的评价指标：（重点） 有效性1：传输速率：传码率RBN和传信率Rb （注意其区别） 式中， 为信源中每个符号所含的平均信息量（熵） 有效性2：频带利用率：码元频带利用率和信息频带利用率 可靠性：差错率：误码率和误比特率（误信率） 16 例：设一信息源的输出由128个不同符号组成。其中16个出现的概率为1/32，其余112个出现概率为1/224。信息源每秒发出1000个符号，且每个符号彼此独立。试计算该信息源的平均信息速率。 解：每个符号的平均信息量为 已知码元速率RB=1000B，，故该信息源的平均信息速率为 17 解： 依题意 ?则 系统的误码率 例：已知某八进制数字通信系统的信息速率为 3000bit/s ，在收端10分钟内共测得出现18个错误码元，试求该系统的误码率。 18 信道及其容量： 狭义信道是传输介质。广义信道包含发送端和接收端之间的所有环节。 广义信道分调制信道和编码信道。调制解调之间的是调制信道，编码解码之间的是编码信道。 19 信道容量、香农公式：（重点） 式中，C为信道容量，是指信道可能传输的最大信息速率，它是信道能够达到的最大传输能力；B为信道带宽；S为信号的平均功率；N为高斯白噪声的平均功率；S/N为信噪比。 20 由香农公式可知： （1）当给定B、S/N时，信道的极限传输能力C（信道容量）即确定。如果信道实际的传输信息速率R小于或等于C时，此时能做到无差错传输（差错率可任意小）。如果R大于C，那么无差错传输在理论上是不可能的。 21 （2） 提高信噪比S/N（通过减少n0或增大S），可提高信道容量C。特别是，若 ，则 ，这意味着无干扰信道容量为无穷大； （3） 当信道容量C一定时，带宽B和信噪比S/N之间可以互换。换句话说，要使信道保持一定的容量，可以通过调整带宽B和信噪比S/N之间的关系来达到。 （4） 增加信道带宽B并不能无限制地增大信道容量。当信道噪声为高斯白噪声时，随着带宽B的增大，噪声功率N也增大，信道容量的极限值为 22 通信原理之模拟调制 基本概念 调制 － 把信号转换成适合在