通信原理教程（第4版）全套PPT课件.pptx

通信原理教程（第4版）第1章 概 论1.1 通信的发展古代通信的起源两类通信方式近代通信的发展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：消息的载体 通信系统中传输的是信号晴Clear云Cloud阴Overcast雨Rain信息的度量： *制定度量方法考虑的原则 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 1 mm” -- 信息量小 “明天降雨量将达到1 m” -- 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 # 例：若仍用晴、阴、云、雨预报天气，并且假设这4种状态出现的概率相等，即P(x) = 1/4，则每种状态的信息量等于： I = log2(1/1/4) = 2 (b) 若用晴、阴、云、雨、雾、雪、霜、霾8种状态预报天气，并且假设这8种状态出现的概率相等，即P(x) = 1/8，则每种状态的信息量等于： I = log2(1/1/8) = 3 (b) #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 若 M = 2k ，则 I = k 比特1.3数字通信 1.3.1基本概念两类信号 ? 模拟信号：取值连续，例如语音 ? 数字信号：取值离散，例如数据码元tt数字信号模拟信号tt数字信号模拟信号模拟信号和数字信号两类通信系统 ? 模拟通信系统 要求 － 高保真度 准则 － 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 准则 － 错误率 手段 － 统计判决理论(b) 中继站整形后的数字信号波形(a) 失真的数字信号波形1.3.2 数字通信的优点取值有限，能正确接收。 数字信号波形的失真和恢复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。输出信噪比随带宽按指数规律增长。信 源压缩编码必威体育官网网址编码信道编码调 制信 道解 调信道解码必威体育官网网址解码压缩解码信 宿信源编码信源解码噪 声同 步发送端接收端数字通信系统模型1.3.3 数字通信系统模型信 源调 制信 道解 调信 宿噪 声接收端发送端模拟通信系统模型1.3.4 数字通信系统的主要性能指标有效性和可靠性的关系（速度～质量） ? 传输速率：码元速率RB － 波特(Baud)信息速率：Rb － 比特/秒(b/s) 对M进制：Rb = RB log2 M目前，干线上信息速率已达以Tb/s计。消息速率：RM ? 错误率：误码率Pe = 错误接收码元数/传输码元总数误比特率Pb = 错误接收比特数/传输总比特数在光纤线路上，误比特率在10-9量级。 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误字率和误比特率的关系 对于二进制， 若一个字由k比特组成，则 Pw＝1 – (1 – Pe)k 频带利用率能量利用率1.4 信 道信道的分类： 无线信道 有线信道信道中的干扰： 有源干扰 --- 噪声 无源干扰 --- 信道特性不良引起 1.4.1 无线信道无线电通信的起源电磁波的传播：电磁波发射对波长的要求频段（波长）划分频段（波长）划分 频率范围 名 称 典型应用 (kHz) 3 – 30甚低频(VLF)远程导航、水下通信(10-100 km) 声纳、授时 30 – 300低频(LF)导航、水下通信(1-10 km) 无线电信标300 – 3000中频(MF)广播、海事通信、 (100-1000m) 测向、遇险求救、 海岸警卫频段（波长）划分 频率范围 名 称 典型应用 (MHz) 3 – 30高频(HF)远程广播、电报、电话、飞机(10-100m)与船只间通信、船－岸通信、