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通信原理;第一章 概论
1.1 通信的开展
古代通信的起源
两类通信方式
近代通信的开展;1.2 消息、信息和信号
消息:语音、文字、图形、图像…
信息:消息的有效内容
不同消息可有相同内容
信号:传输消息的手段〔媒介〕
通信系统中传输的是信号;信息的度量:
*制定度量方法考虑的原那么
货 物 消 息
货运量 信息量
有多种 有多种
和种类无关 和类型无关
和贵重程度 和重要程度
无关 无关
总量是单件 总量是单件独立
货运量之和 消息的信息量之和; *制定度量信息的方法
# 消息“量〞 ? 信息量
# 例:“明天降雨量将有一毫米〞 -- 信息量小
“明天降雨量将到达一米〞 -- 信息量大
“明日太阳将从东方升起〞 -- 信息量零
# 信息量 I = I [ P(x) ],P(x) -- 发生概率
# 定义:I = loga [1/P(x)] = -logaP(x)
# 通常取 a = 2, 此时单位为“比特〞。
# 对于一个等概率、二进制码元:
I = log2 [1/P(x)] = log2 [1/(1/2)] = 1 比特;# 对于一个等概率、M进制码元:
I = log2 [1/P(x)] = log2 [1/(1/M)]
= log2 M 比特
假设 M = 2k ,那么 I = k 比特;1.3数字通信
1.3.1根本概念
两类信号
? 模拟信号:取值连续,例如语音
? 数字信号:取值离散,例如数据; 模拟信号与数字信号;两类通信系统
? 模拟通信系统
要求 - 高保真度
准那么 - 信号噪声功率〔电压〕比
手段 - 参量估值方法
? 数字通信系统
要求 - 正确
准那么 - 错误率
手段 - 统计判决理论;1.3.2 数字通信的优点
取值有限,能正确接收。;可采用纠错和检错技术,大大提高抗 干扰性。
可采用高必威体育官网网址性能的数字加密技术。
可综合传输各种模拟和数字输入信号
易于设计、制造,体积小、重量轻。
可作信源编码,压缩冗余度,提高信 道利用率。
信噪比随带宽按指数规律增长。
;数字通信系统模型;模拟通信系统模型;1.3.4 数字通信系统的主要性能指标;误字率Pw = 错误接收字数/总传输字数
误码率和误比特率的关系
Pb = Pe x M / [2(M-1)] ? Pe /2
误字率和???比特率的关系
对于二进制,
假设一个字由k比特组成,那么
Pw=1 – (1 – Pe)k
频带利用率
能量利用率;1.4 信 道
1.4.0 信道的定义:; 1.4.1 无线信道
无线电通信的起源
电磁波发射对波长的要求
频段〔波长〕划分;频段〔波长〕划分;频段〔波长〕划分;频段〔波长〕划分;频段〔波长〕划分;对流层;地 波;D层:高60 ~ 80 km
E层:高100 ~ 120 km
F层:高150 ~ 400 km
F1层:140 ~ 200 km
F2层:250 ~ 400 km
晚上:D层、F1层消失
E层、F2层减弱
;天 波
电离层高度:60 ~ 300 km
单跳最大距离:4000 km
多跳可以环球
频率:2 ~ 30 MHz;频率: 30 MHz
传播距离: d2 + r2 =(h+r)2,
或
h ? D2/50 (m)
式中 D - km;无线电中继;静止卫星中继通信;平流层中继通信;;散射通信;蜂窝网;1.4.2 有线信道
明线
对称电缆
同轴电缆
;;光纤
结构
损耗;1.4.3 信道模型
调制信道模型: 对于单“端对〞信道
eo(t) = f [ei(t)] + n(t)
式中 ei(t) - 输入的已调信号;
eo(t) - 输出信号;
n(t) - 加性噪声,它与ei(t)相互独立。
f [ei(t) ] - 与输入有关的一个函数,
表示信道对于信号的影响。;通常, f [ei(t) ] 可以表示为:k(t) ei(t),
此时, eo(t) = k(t) ei(t) + n(t)
其中k(t)表示时变线性网络的特性 ,称为乘性干扰。
k(t) - 一个复杂的函数,反映信道的衰减、线性失真、非线性失真、延迟 … 等。
最简单情况:k(t) = 常数,表示衰减。
当k(t) =常数,称为恒(定)参(量)信道
例如,同轴电缆
当k(t)?常数,称为随(机
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