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,*,西安电子科技大学 通信工程学院,课件制作：曹丽娜,西安电子科技大学 通信工程学院,课件制作：曹丽娜,*,西安电子科技大学 通信工程学院,课件制作：曹丽娜,西安电子科技大学 通信工程学院,课件制作：曹丽娜,西安电子科技大学 通信工程学院,课件制作：曹丽娜,卞 静,绪 论,通信原理（第,7,版）,樊昌信 曹丽娜 编著,第,1,章,基本概念,信息度量,性能指标,模型,/,分类,/,通信方式,信息量,/,信源熵,有效性,/,可靠性,本章内容,:,第,1,章 绪 论,通信的,基本概念,1,.1,击鼓,鸣金,电报,烽火,电话,电视,因特网,数字化,智能化,高速化,宽带化,移动化,个人化,。,。,综合化,通信的发展,声音,音频信号,将,音频信号,放大、调制，产生,AM,信号,，并耦合到发射天线,接收天线将电磁波转换为,AM,信号,（含有噪声,）,将,AM,信号,解调还原为,音频信号,，再经音频功放后，驱动扬声器，还原为,声音,。,发射天线将,AM,信号,感应成,可以辐射到大气中的电磁波 （无线电波）,1.1.2,消息 信息 信号,调幅（,AM,）无线广播系统,：,消息中蕴含的有效内容。,：通信系统传输,的对象。形式多种,:,：,消息,的电表示形式,/,传输载体。,模拟信号：,数字信号：,信号参量取值连续,信号参量取值离散,语音、温度、图像,数据、文字、符号,连续消息：,离散消息：,信号,消息,信息,信号,消息,信息,传输,载体,模拟信号,数字信号,表现形式,内涵,Q,&,A,三者关系,模拟,信号 和,数字,信号,:,话筒（声音传感器）把声音转变成音频信号；,数字终端把符号转变成数字信号；,摄像机把图像转变成视频信号；,热敏电阻（温度传感器）把温度转变成电信号。,消息,电信号,的转换,:,传感器,基于以上对,消息、信息,和,信号,的理解,：,通信,通信系统,通信系统模型,1,.2,通信系统一般模型,消息,电信号,如,电话机的,话,筒,把声音,音频信号,电信号,消息,如,电话机的,听,筒,把音频信号,声音,原始电信号,适合在信道中传输的信号。,如,编码、调制,其功能与发送设备相反。,如,译码、解调,destination,source,transmitter,receiver,channel,noise,能传输信号的,各种物理媒介,模拟消息,原始电信号（基带）,基带信号,已 调 信号（带通）,模拟通信系统模型,两对重要变换,：,信源编码：,模,/,数转换,提高有效性,信道编码：,增强抗干扰能力,数字通信系统模型,抗干扰能力强，且噪声不积累；,传输差错可控；,便于处理、变换、存储；,便于将来自不同信源的信号综合传输；,易于集成；易于加密。,可能需要较大的传输带宽；,对同步要求高。,优点,缺点,数字通信的特点,通信系统,分类,与,通信方式,1,.3,详见表,3-1,按,复用方式,划分：频分、时分、码分复用。,同一个通信系统可以分属于不同分类。,AM,广播系统,中短波通信、模拟通信、,带通传输系统（调制系统）。,通信系统分类,单工,通信：,（单向）,半双工,通信：,（双向、不同时）,全双工,通信：,（双向、同时）,按传输方向和时间分,：,通信方式,在并行信道上,同时,传输,n,个比特信息。,按数字码元传输时序分：,并行传输,：,串行传输：,0 1 1 0 0 1 0 0 1 101010,串行传输：,数字码元序列按时间顺序,一个接一个,地在,一条,信道中传输。,基本概念,信息度量,性能指标,模型,/,分类,/,通信方式,信息量,/,信源熵,有效性,/,可靠性,本章内容,:,第,1,章 绪 论,信,息,及其,度量,1,.4,信息是消息的内涵；,通信的目的在于传输消息中所包含的信息；,消息中,不确定的内容,才构成信息；,信息量就是对这种不确定性的定量描述。,引言,信息具有以下特性：,在当今信息社会中，信息是最宝贵的资源之一。,时效,压缩,存储,传输,相对,共享,存在,度量,扩充,原则,：,度量方法与消息的,种类,无关。,与消息的,重要程度,无关。,举例,：,“美国世贸大楼被炸（,9.11,事件）”,（时效性）,“明天下雨”,可见：,消息中所含信息量和不可预测性或不确定性有关。,消息所表达的事件越不可能发生，信息量就越大。,如何度量,消息中所含的,信息量,?,根据概率论知识：事件的不确定性,可用事件出现的,概率,来描述。,？,原则,：,度量方法与消息的,种类,无关。,与消息的,重要程度,无关。,举例,：,“美国世贸大楼被炸（,9.11,事件）”,（时效性）,“明天下雨”,可见：,消息中所含信息量和不可预测性或不确定性有关。,消息所表达的事件越不可能发生，信息量就越大。,如何度量,消息中所含的,信息量,?,？,根据概率论知识：事件的不确定性,可用事件出现的,概率,来描述。,信息量,I,可用概率,P,来度量：,I,=,f,P(x),P,1,，,I,0,P,0,，,I,P,(x),I,(y),相加性,a,=,2,，,比特,(,bit,),，简记为,b,a,=,e,，奈特,(nat),a,=10,，哈特莱,(Hartley),1,nat=,1.44,b,为什么,取对数？,1.,离散消息,x,的信息量,概率相同，每个符号蕴含的信息量也相同；,二,进制的每个码元含,1,（,b,),四,进制的每个码元含,2,（,b,),推广：,M,进制的每个码元含,log,2,M,（,b,),【,1-1,】,二进制信源,（,0,，,1,）,【1-2】,四进制信源,（,0,，,1,，,2,3,）,每个四进制符号可用,2,个二进制符号表示。,解,：,试求：等概独立发送符号时，每个符号的信息量。,评注,例,例,信源中每个符号所含信息量的统计平均值。,设,则 统计独立的,M,个符号的离散信源的平均信息量为,H,与热力学中的熵形式一样，故称为,信源的熵,。,2.,离散信源的平均信息量,信源中每个符号所含信息量的统计平均值。,2.,离散消息的平均信息量,比较例,【1-3】,与,【1-2】,可知：,等概时，熵最大,:,评注,例,解,利用信息相加性概念来计算：,评注,利用,熵,的概念来计算：,例,解：,归纳：,基本概念,信息度量,性能指标,模型,/,分类,/,通信方式,信息量,/,信源熵,有效性,/,可靠性,本章内容,:,第,1,章 绪 论,通信系统,性能指标,1,.5,可靠性,Headline,Headline,text,有效性,性能,指标,模 拟 通 信,数 字 通 信,传输带宽,输出信噪比,频带利用率,差错概率,矛盾、关联、互换,例如：,1,秒内传输,1000,个码元，则,R,B,=1000,Baud,与进制数,有关吗,？,与信源统计,特性有关吗,？,1.5.1,数字通信系统的,有效性,指标,R,b,与,R,B,的关系,H,为纽带,数值相等,单位不同,（,3,）频带利用率,把,B,与,传输速率,联系起来,定义为单位带宽内的传输速率，,即,（,1,）,误码率,P,e,二进制：,P,b,=,P,e,；,M,进制：,P,b,P,e,；,why,?,（,2,）,误信率,(,误比特率）,P,b,1.5.2,数字通信系统的,可靠性,指标,本章小结：,术语，模型，分类，通信方式,数字通信的优缺点,信息量：,I,i,，,H,，,I,总,R,B,，,R,b,，,；,P,e,，,P,b,例题,1,、对于同样以,2400b/s,比特率发送的信号，若,A,系统以,2PSK,调制方式传输时所需带宽为,2400hz,，而,B,系统以,4PSK,调制方式传输时所需带宽为,1200hz,，哪个系统更有效？,例题,1,、对于同样以,2400b/s,比特率发送的信号，若,A,系统以,2PSK,调制方式传输时所需带宽为,2400hz,，而,B,系统以,4PSK,调制方式传输时所需带宽为,1200hz,，哪个系统更,有效,？,：,：,频带利用率,例题,、某数字传输系统传送二进制码元的速率为,1200b/sBaud,，求该系统的信息速率。若该系统改为传送八进制信号码元，码元速率不变，则系统信息速率为多少？,例题,、某数字传输系统传送二进制码元的速率为,1200b/sBaud,，求该系统的信息速率。若该系统改为传送八进制信号码元，码元速率不变，则系统信息速率为多少？,例题,3,、某四进制传输系统，每个码元的持续时间（宽度）为,833,*,10,-6,s,，连续工作,1h,后，接收到,6,个错码，且每个错误码元中仅发生,1bit,错误。求：,（,1,）该系统的码元速率和信息速率,（,2,）该系统的误码率和误信率（误比特率）,3,、某四进制传输系统，每个码元的持续时间（宽度）为,833,*,10,-6,s,，连续工作,1h,后，接收到,6,个错码，且每个错误码元中仅发生,1bit,错误。求：,（,1,）该系统的码元速率和信息速率,3,、某四进制传输系统，每个码元的持续时间（宽度）为,833,*,10,-6,s,，连续工作,1h,后，接收到,6,个错码，且每个错误码元中仅发生,1bit,错误。求：,（,2,）该系统的误码率和误信率（误比特率）,码元总数：,误码率：,误信率：,3,、某四进制传输系统，每个码元的持续时间（宽度）为,833,*,10,-6,s,，连续工作,1h,后，接收到,6,个错码，且每个错误码元中仅发生,1bit,错误。求：,（,2,）该系统的误码率和误信率（误比特率）,码元总数：,误码率：,或计算,1h,内传送的信息量,则误信率：,
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