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1、 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 1 1 1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 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
2、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 通信系统模型 1 2 1 2 1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 rec
3、eiver 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 1 2 2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 1 2 3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 1 2 4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
4、传输系统 调制系统 1 3 1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 1 3 2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 011001001101010 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
5、中 信息是最宝贵的资源之一 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
6、述 信息量I可用概率P来度量 I f P x P 1 I 0P 0 I P x I y 相加性 a 2 比特 bit 简记为ba e 奈特 nat a 10 哈特莱 Hartley 1nat 1 44b 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log2M 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 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
7、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 解 利用信息相加性概念来计算 评注 利用熵的概念来计算 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RB 1000Baud 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
8、统的有效性指标 Rb与RB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Pe 二进制 Pb Pe M进制 Pb Pe why 2 误信率 误比特率 Pb 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 Ii H I总RB Rb Pe Pb 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2P
9、SK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 6s 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
10、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 6s 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 6s 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 6s 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
