《通信原理与应用 教学课件 ppt 作者 肖萍萍 金振坤 周一 第1章 绪论 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通信原理与应用 教学课件 ppt 作者 肖萍萍 金振坤 周一 第1章 绪论 （27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,1.1 通信的基本概念 1.2 通信系统的组成 1.3 通信系统的分类及通信方式 1.4 信息的度量 1.5 通信系统的主要性能指标,第1章 绪论,2,目的要求 1了解通信系统的组成； 2了解通信系统的分类及通信方式； 3掌握信息及其度量方法； 4掌握通信系统的主要性能指标的定义。,3,通信的目的：克服距离上的障碍，迅速而准确地传递信息。 通信的表达形式：语音、文字、符号、图象、数据等。 实现通信的运载方式：声、光、电、磁等。,1.1 通信的基本概念,4,1.2 通信系统的组成,1.2.1 通信系统的一般模型,图1-1 通信系统的一般模型,5,1.2.2 模拟通信系统,图1.2 模拟通信系
2、统模型,1. 模拟通信系统模型,6,模拟信号的缺点： （1）传输的信号是连续的，叠加噪声干扰后不易消除，即抗干扰能力较差； （2）不易实现保密通信； （3）设备不易大规模集成； （4）不适应飞速发展的数字通信的要求。,2. 模拟通信的特点,模拟通信简单，易于实现，而且在信道中传输的信号频谱比较窄，因此可通过多路复用使信道的利用率提高。,7,图1.3 数字频带通信系统模型, 一般数字通信系统的收端要有同步的功能,1.2.3 数字通信系统模型,1.数字通信系统模型,8,（1） 抗干扰能力强，可多次再生，无噪声积累； （2）自动检错、纠错，降低误码率，提高传输质量； （3）便于对信息处理、变换、存储
3、； （4）设备便于集成化、小型化； （5）便于加密处理，保密性好。,2. 数字通信的优点,1. 按通信业务类型分类 电报通信系统、电话通信系统、广播通信系统、 数据通信系统、电视通信系统等。 2. 按传输媒介分类 有线电信网（如电线、电缆、光缆等） 无线电信网（如短波、微波、卫星中继等） 3. 按信号特征分类 模拟通信系统、数字通信系统 4. 按调制方式分类 基带传输系统、频带传输系统,1.3 通信系统的分类及通信方式,1.3.1 通信系统的分类,10,5.按信号复用方式分类,频分复用：用频谱搬移的方法使不同信号占据互不重叠的频率范围。,6. 按工作频段分类 长波、中波、短波、远红外线通信等。
4、,时分复用：用抽样或脉冲调制方法使不同信号占用不同的时隙区间，在 收端利用开关（门）电路进行分路。,码分复用：用正交的脉冲序列分别携带不同信号。,频分复用(FDM)、时分复用(TDM)、码分复用(CDMA),1.3.2 通信方式,1.按传输的方向与时间关系划分 按消息传送的方向与时间关系，通信方式可分为： 单工、半双工、全双工。,单工通信：消息只能单方向传输。 应用：广播、电视、遥测、无线寻呼等。,半双工：通信双方都能收发消息，但不能同时进行收发。 应用：同一载频工作的无线对讲机、普通无线电收发报机、问询、检索等。,全双工：通信双方可同时进行收发消息。 应用：普通电话机、计算机通信网、手机等。
5、,13,2.按数字信号排列顺序分类,串序传输：是将数字信号码元序列按时间顺序一个一个地在信道中传输.,并序传输：是将数字信号码元序列分割成两路或两路以上的数字信号码元序列同时在信道中传输。,14,3.按同步方式分类,同步通信是指在约定的通信速率下， 发送端和接收端的时钟信号频率始终保持一致。“同步通信”的通信双方必须先建立同步，即双方的时钟要调整到同一个频率。收发双方不停地发送和接收连续的同步比特流。 异步通信是指通信中两个字符之间的时间间隔是不固定的，而在一个字符内各位的时间间隔是固定的。,按同步方式的不同，可分为同步通信和异步通信。,15,4.按照网络结构划分通信方式,通信系统按照网络结构
6、可分为：线型、星型、树型、环型、网孔型等。专门为两点之间设立传输线的通信称之为点对点通信。多点间的通信属于网通信。,16,1.4 信息及其度量,通信中所传送的消息都含有一定的信息量。 信息量是指对消息中所含的确定性的度量。 消息中所含信息量的大小与消息发生的概率有关。一件事发生的概率愈小，愈使人感到意外的惊喜，在这种情况下消息所含的信息量就愈大。,若消息出现的概率0，说明消息的信息量趋于无穷大； 若消息出现的概率1，说明消息的信息量为0。,1.4.1信息量的定义,假设 p（x）表示消息发生的概率，I 表示消息中所含的信息量，则 p（x）与I 的关系应反映如下规律： （1）消息中所含信息量是该消
7、息出现的概率的函数， 即 I = I p（x）。 （2）p（x）越小，I越大；反之，I越小；且当 p（x）= 1时， I = 0； p（x）= 0时，I = 。 （3）若干个相互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，也就是说，信息具有相加性，即 I p（x1）p（x2） = I p（x1） + I p（x2） + ,18,I= -log2 p(x) bit（比特） 或 I= -ln p(x) nat（奈特） 由于0p(x)1，其对数为负数，所以定义时加一个负号“-”，使信息量为正值。,（1-1）,因此，信息量定义为,19,（bit）,当p(x)=1/2时，I=1 bit （一
8、位二进制脉冲） 当p(x)=1/4时，I=2 bit （二位二进制脉冲） 当p(x)=1/8时，I=3 bit （三位二进制脉冲）,以上分析可见，当消息的信息量用bit表示时，它所含的信息量可以用传递它所需的最少二进制脉冲数来表示。,20,1.4.2 信息量的计算,1. 等概率出现的离散消息的度量,在通信系统中，当传送M个等概率的消息之一时，每个消息出现的概率为1/M，任一消息所含的信息量为,（1-2）,2非等概率出现的离散消息的度量,设离散信息源是一个由n个符号组成的集合，称符号集。符号集中的每一个符号 xi 在消息中是按一定概率 p（xi）独立出现的，即符号概率（可用概率场描述）为,则整个
9、消息的信息量为,（1-3）,其中，ni 为符号 xi 的个数。,22,n个符号的离散信源的平均信息量为,通常称H(x)为信源的熵。,（1-4）,（bit/符号）,上面讨论的是信源发单一离散消息所携带的信息量。实际上，离散信源发出的并不是单一消息，而是多个消息（或符号）的集合。例如，经过数字化的黑白图像信号，每个像素可能有256种灰度，这256种灰度可用256个不同的符号来表示。此时，希望计算出每个消息或符号能够给出的平均信息量。,1.4.3 平均信息量,23,通信的目的是快速、准确地传输信息。快速可以用有效性来描述，准确可以用可靠性来描述。 信道的频率资源是有限的(即信道带宽是有限的)，显然，
10、传输某一信息而占用的信道带宽越小，信道所能传输的信息路数越多，越能有效地利用信道的频率资源，通信系统的有效性越好。 信道传输信息时迭加了噪声，可靠性用来描述通信系统抗噪声能力，可靠性越高越能准确地传输信息。,1.5 通信系统的主要性能指标,24,1.5.1.数字通信系统的有效性 1.传输速率 传输速率是衡量系统传输能力的主要指标。 码元传输速率RB（简称传码率，可用于多进制） 表示单位时间内（每秒钟）传输的码元数。记作RB，单位是波特，简称波特率。 比特传输速率Rb （简称传信率，只用于二进制） 表示单位时间内（每秒钟）传递的平均信息量 。记作Rb，单位是比特/秒（bit/s），简称比特率。,
11、25,码元传输速率与比特传输速率的关系： 对于二进制，每个码元的信息含量为 1bit， Rb = RB。 在M进制下，设信息速率为Rb，码元速率为RBM，由于每个码元或符号通常都含有一定比特的信息量，因此，码元速率和信息速率有确定的关系，即 Rb = RBM H(x) (bit/s) （1-8） 当离散信源的每个符号等概率出现时，信源的熵有最大值 log2M （bit/符号），信息速率也达到最大，即 Rb = RBM log2M (bit/s) （1-9）,或,（1-10）,26,2. 频带利用率 频带利用率的两种表示方式： 码元频带利用率和信息频带利用率。,信息频带利用率：是指每秒钟在单位频带上传输的信息量，即,（1-12）,（1-11）,B信道带宽,码元频带利用率：指单位频带内的码元传输速率，即,27,差错率是衡量传输质量的重要指标之一。,在二进制通信系统中有 Pe = Pb 。 在数字通信系统中，误码率越小，可靠性越高。,误比特率,误码率,1.5.2 可靠性,（1-13）,（1-14）,
