《通信原理——绪论》课件.ppt

* 3. 通信系统的组成(5) 通 信 原 理 数字通信的优点： 抗干扰能力强(消除噪声积累；差错可控) 便于处理和管理，便于传输和交换 便于与各种数字终端接口，进行处理、加工、变换、存储，形成智能网； 便于集成化，微型化； 便于加密处理 数字通信的缺点： 频带利用率低：一路模拟电话：4KHz，接近同样话音质量的一路数字电话：64K。 对同步要求高，系统设备比较复杂。 * (a) 失真的数字信号 (b) 恢复的数字信号 数字信号波形的失真和恢复 通 信 原 理 * 3. 通信系统的组成(6) 通 信 原 理 两种应用 利用数字通信系统传送模拟消息 A/D，D/A变换，例如电话 利用模拟通信系统传送数字信号 加装数字终端，例如调制解调器 电话网 因特网 * 4 通信系统的分类(1) 通 信 原 理 根据信号特征 模拟通信系统 数字通信系统 根据消息的物理特征：电话、电报、数据、图象等 根据调制方式 基带传输： 频带传输： 根据传输媒介 有线传输 无线传输 * 4 通信系统的分类(2) 通 信 原 理 根据信号复用方式 频分复用(FDM) 时分复用(TDM) 码分复用(CDM) * 4 通信系统的分类(3) 通 信 原 理 按消息传送方向与时间关系 单工：遥测、遥控、寻呼 半双工：无线电对讲机(同一载频) 全双工通信：电话 发送端 信道 接收端 发送端 信道 发送端 接收端 接收端 发送端 信道 接收端 接收端 发送端 信道 * 4 通信系统的分类(4) 通 信 原 理 按数字信号的码元排列方法 串行传输：远距离数字通信 并行传输：近距离数字通信 发 送 设 备 接 收 设 备 1 0 1 发 送 设 备 接 收 设 备 . . . * 5 信息及其度量(1) 通 信 原 理 信息：消息中包含的有意义的内容 信息的度量：信息量 与消息的种类及重要程度无关 事件的不确定程度越大，信息量越大 消息 x 中所含信息量 I 与消息出现概率 P(x) I (x) = I [P(x)] I ? 1/ P(x): P(x) =1, I = 0; P(x) = 0, I =? 若干互相独立事件构成的消息，所含信息量等于各独立事件信息量之和 I (x1 , x2 , …) = I [P(x1)] + I [P(x2)] +… * 5 信息及其度量(2) 通 信 原 理 信息量 I 的定义 a =2: 比特(bit) a =e: 奈特(nit) a =10: 哈特莱 * 5 信息及其度量(3) 通 信 原 理 离散消息的度量 设离散信息源是一个由n个符号组成的符号集，且 各符号 x1 x2 … xn 所包含的信息量分别为 每个符号所含信息量的统计平均值(平均信息量)为 信息源的熵 * 5 信息及其度量(4) 通 信 原 理 信息源的最大熵 如果各符号x1 x2 … xn等概出现，即P(xi)=1/n，则有 结论：信息源的最大熵，发生在每一个符号等概率出现时 用平均信息量计算消息的信息量 若消息传送的符号总数为m，则 I = m H(x) (bit) 例:信息源由独立等概的符号0, 1组成， n = 2, H(x)=1bit/符号，符号数与比特数相等。 * 5 信息及其度量(5) 通 信 原 理 例 一信息源由四个符号0, 1, 2, 3组成，它们出现的概率分别为3/8, 1/4, 1/4, 1/8，且每个符号的出现都是独立的。试求某个消息201020130……(57个符号：0~23, 1~14, 2~13, 3~7)的信息量。 * 6. 主要性能指标(1) 通 信 原 理 有效性： 可靠性： 信息论观点，有效性和可靠性常常是一对矛盾。 * 6. 主要性能指标(2) 通 信 原 理 实现最佳通信系统设计的关键。 设计原则(基本出发点)：在一定代价下使系统最优化 在一定可靠性的要求下，如何尽可能地去提高系统的有效性； 在一定有效性的要求下，如何最大限度地去提高可靠性。 这种矛盾的相对统一也是通信技术发展的基本动力 * 6. 主要性能指标(3) 通 信 原 理 模拟通信系统的性能指标 有效性：用所传信号的有效传输带宽来表征。显然信道的传输频带越宽，则能够容纳的信息量就越大。 可靠性：均方误差 输出信噪比(仅考虑加性干扰)：接收端输出的信号平均功率与噪声平均功率之比(SNR) 电话：SNR 40dB, 话音清晰度95% 电视：SNR = 40~60dB * 6. 主要性能指标(4) 通 信 原 理 离散数字信号的表示 离散信源的 N = 2k 种可能状态可以用 k 位二进制数字或一位 N 进制数字表示 用时间间隔相同的信号来表示一位二进制或