第1章-辽宁省资源共享课.ppt

通信的概念及通信系统的组成 通信系统分类与通信方式 信息及其度量 通信系统主要性能指标  数字带通传输系统模型 通信的概念及通信系统的组成 通信系统分类与通信方式 信息及其度量 通信系统主要性能指标 通信系统分类 □按通信业务分类：电报、电话、数据、图像通信系统等； □按是否经过调制分类：基带传输系统和带通(频带或调制)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； □按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用系统； □按工作波段分类：长波、中波、短波、微波、光波通信； □按同步方式分类：同步通信和异步通信； □按通信网形式划分：点与点之间的通信、多点之间通信。 常见的调制方式表 通信波段与常用传输媒质 通信的概念及通信系统的组成 通信系统分类与通信方式 信息及其度量 通信系统主要性能指标 信息及其度量 首先，让我们从常识的角度来感觉三条消息： ① 太阳从东方升起； ② 太阳比往日大两倍； ③ 太阳将从西方升起 。 第一条几乎没有带来任何信息， 第二条带来了大量信息，第三条带来的信息多于第二条。 究其原因，第一事件是一个必然事件，人们不足为奇； 第三事件几乎不可能发生，它使人感到惊奇和意外，也就是说，它带来更多的信息。因此，信息含量是与惊奇这一因素相关联的，这是不确定性或不可预测性的结果。 越是不可预测的事件， 越会使人感到惊奇，带来的信息越多。 信源熵的最大值 设二进制离散信源{0，1} ，发送数字0的概率为P，则信源熵为： H(x)=P［-log2P］+(1-P)［-log2(1-P)］ H(x)是概率P的函数，如图： 当P=0或P=1时，该信源发出的消息是确定的，不提供任何信息， H(x)=0 。 当P=1/2时，说明选择任一种符号的可能性均等，没有任何倾向，其不确定性最大，此时信源提供最多的信息，信源熵最大。 独立等概信源，信源熵取得最大值。 n个符号构成的消息，其信息量总和为：或： 例1.1-1 离散信源由0,1,2,3四个符号组成，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。试求消息 201020130213001203210100321010023102002010312032100120210的信息量。 解:此消息中，0出现23次，1出现14次，2出现13次，3出现7次，共有57个符号，故该消息的信息量为: 通信的概念及通信系统的组成 通信系统分类与通信方式 信息及其度量 通信系统主要性能指标 通信系统的主要性能指标 例1.1-2 每个符号的算术平均信息量为 若用熵的概念来计算，得 可见，两种算法的结果有一定误差，原因是统计数据不是足够长，当统计数据很长时，二者接近，用熵的概念来计算比较方便，例如： I = n ×H(x)=57×1.906=108.642 (bit) 1.2 通信系统概述 通信的任务是快速、准确地传递信息，评价一个通信系统优劣的主要性能指标是系统的有效性和可靠性。 有效性：传输信息的速度； 可靠性：接收信息的准确程度。 这两个问题相互矛盾而又相对统一，通常可以进行互换。 信息速率或码元速率或η 系统带宽 有效性 误码率 解调器的输出信噪比 可靠性 数字通信系统 模拟通信系统 有效性和可靠性的度量： 码元速率RB（简称传码率，又称符号速率） --单位时间内传输码元的数目，单位是波特（Baud），简记为B。 码元也称为符号或字母，码元的持续时间T称为码元长度、码周期或码元时间。 码元速率与进制数无关，只与码元长度T有关： 信息速率Rb：简称传信率，又称比特率等。 --单位时间内传输的信息量（比特数），单位是比特/秒，可记为bit/s ，或 b/s ，或bps。 码元速率和信息速率的关系： Rb=RB·H(x) (b/s) 对于M进制信源，等概传输时，熵有最大值log2M，信息速率也达到最大，即 Rb =（Rb）max = RBlog2M (b/s) 可见，二进制的码元速率和信息速率在数量上相等，有时简称它们为数码率。即：在二进制中有： Rb=RB 例如：码元速率为1200B， 采用八进制（M=8）时，Rb=3600b/s 采用二进制（M=2）时，Rb=1200b/s * X X 辽宁省精品资源共享课电子教案 communication principles 电子教案制作: 沈阳理工大学 信息科学与工程学院 李 环