[電信行業(yè)]通信原理--區(qū)別模擬信號和數(shù)字信號（PPT 42頁）

1、來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載一、課程介紹一、課程介紹來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載圖圖 1 - 1通信系統(tǒng)的一般模型通信系統(tǒng)的一般模型信息源發(fā)送設(shè)備信息接收設(shè)備 受信者噪聲源發(fā)送端接收端來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載來

2、自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載Of (t)t(a )f (n T )tPAM信號(b )O模擬信號模擬信號：凡信號參量的取值是連續(xù)的或取無窮多個值凡信號參量的取值是連續(xù)的或取無窮多個值的，且直接與消息相對應(yīng)的信號。的，且直接與消息相對應(yīng)的信號。圖圖 1 2 模擬信號波形模擬信號波形 來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載100110111001Of (nT )t00111001數(shù)字信息PSK波形(a )(b )圖圖 1 -3數(shù)字信號波形數(shù)字信號波形來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載圖圖 1-4 模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型信息源調(diào)制器 信道解調(diào)

3、器 受信者噪聲源模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型一是攜帶有信息，二是適合在信道中傳輸，三是信號的頻譜具有帶通形式且中心頻率遠(yuǎn)離零頻，因而已調(diào)信號又稱頻帶信號。頻帶信號。 已調(diào)信號的三個基本特征：已調(diào)信號的三個基本特征：來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載 數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)模型 圖圖 1 5 數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)模型 信息源信源編碼器信道編碼器數(shù)字調(diào)制器信道數(shù)字解調(diào)器信道譯碼器信源譯碼器受信者噪聲源來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載數(shù)字通信的優(yōu)點：數(shù)字通信的優(yōu)點：來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載數(shù)字通信的缺點：數(shù)字通信的缺點：來

4、自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載現(xiàn)代通信的特征：現(xiàn)代通信的特征：來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載圖圖 1 - 6單工、單工、 半雙工和全雙工通信方式示意圖半雙工和全雙工通信方式示意圖 (a) 單工；單工； (b) 半雙工；半雙工； (c) 全雙工全雙工發(fā)端信 道收端發(fā)端信 道收端發(fā)端收端(a)(b)發(fā)端信 道收端發(fā)端收端信 道(c)來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載 圖圖 1 - 7并行和串行通信方式示意圖并行和串行通信方式示意圖 (a) 并行傳輸；并行傳輸； (b) 串行傳輸串行傳輸發(fā)送設(shè)備接

5、收設(shè)備101(b)發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備(a)來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載 （1） 信息量是概率的函數(shù)，信息量是概率的函數(shù)， 即即 I=fP(x) （2） P(x)越小，越小， I越大；越大； 反之，反之， I越小，越小， 且且 P(x)1時，時， I0 P(x)0時，時， I （3） 若干個互相獨立事件構(gòu)成的消息，若干個互相獨立事件構(gòu)成的消息， 所含信息量等于所含信息量等于各獨立事件信息量之和，也就是說，信息具有相加性，各獨立事件信息量之和，也就是說，信息具有相加性， 即即 IP(x1)P(x2)=IP(x1)+IP(x2)+

6、來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載二進(jìn)制等概信源，2110SPSP bitSISI1212log10 m 進(jìn)制信源，mSPSPSPm110 bitSISISImmm2log2log110 一進(jìn)制僅有一種狀態(tài)，狀態(tài)唯一，不包含信息， bitSI0 信息的測量納入概率的范疇，概率越小，信息量越大 來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載 綜上所述，綜上所述， 信息量信息量I與消息出現(xiàn)的概率與消息出現(xiàn)的概率P(x)之間的關(guān)系之間的關(guān)系應(yīng)為應(yīng)為 I=loga =-loga P(x) (1.3 - 1)信息量的單位與對數(shù)底數(shù)信息量的單位與對數(shù)底數(shù)a有關(guān)。有關(guān)。 a=2時，時，

7、信息量的單信息量的單位為比特位為比特(bit)；a=e時，信息量的單位為奈特時，信息量的單位為奈特(nit)； a=10時，時， 信息量的單位為十進(jìn)制單位，叫哈特萊。目前廣泛使用的單信息量的單位為十進(jìn)制單位，叫哈特萊。目前廣泛使用的單位為比特。位為比特。 下面舉例說明信息量的對數(shù)度量是一種合理的度量方法。下面舉例說明信息量的對數(shù)度量是一種合理的度量方法。)(1xp來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載例例 1 1 設(shè)二進(jìn)制離散信源，設(shè)二進(jìn)制離散信源， 以相等的概率發(fā)送數(shù)字以相等的概率發(fā)送數(shù)字0或或1，則信源每個輸出的信息含量為則信源每個輸出的信息含量為 I(0)=I(1)=log2

8、 =log22=1 (bit) (1.3 - 2)可見，傳送等概率的二進(jìn)制波形之一（可見，傳送等概率的二進(jìn)制波形之一（P=1/2）的信息量）的信息量為為1比特。同理，傳送等概率的四進(jìn)制波形之一（比特。同理，傳送等概率的四進(jìn)制波形之一（P=1/4）的）的信息量為信息量為2比特，這時每一個四進(jìn)制波形需要用比特，這時每一個四進(jìn)制波形需要用2個二進(jìn)制脈個二進(jìn)制脈沖表示；傳送等概率的八進(jìn)制波形之一（沖表示；傳送等概率的八進(jìn)制波形之一（P=1/8）的信息量為）的信息量為3比特，這時至少需要比特，這時至少需要3個二進(jìn)制脈沖。個二進(jìn)制脈沖。 211來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載對于離散信源

9、，對于離散信源，M個波形等概率（個波形等概率（P=1/M）發(fā)送，且每一個）發(fā)送，且每一個波形的出現(xiàn)是獨立的，即信源是無記憶的，則傳送波形的出現(xiàn)是獨立的，即信源是無記憶的，則傳送M進(jìn)制波進(jìn)制波形之一的信息量為形之一的信息量為 I=log2 =log2 =log2 M(bit) (1.3 - 3) 式中，式中， P為每一個波形出現(xiàn)的概率，為每一個波形出現(xiàn)的概率， M為傳送的波形數(shù)。為傳送的波形數(shù)。 若若M是是2的整冪次，比如的整冪次，比如M=2K（K=1，2，3， ），則式），則式(1.3 - 3)可改寫為可改寫為 I=log2 2K=K (bit) (1.3 - 4)p1M11來自來自 中國最大

10、的資料庫下載中國最大的資料庫下載 如果是非等概情況，設(shè)離散信源是一個由如果是非等概情況，設(shè)離散信源是一個由n個符號組成的符號集，個符號組成的符號集， 其中每個符號其中每個符號xi(i=1, 2, 3, , n)出現(xiàn)的概率為出現(xiàn)的概率為P(xi)， 且有且有 P(xi)=1, 則則x1, x2, , xn 所包含的信息量分別為所包含的信息量分別為-log2 P(x1), -log2 P(x2)， ，-log2 P(xn)。于是，每個符號所含信息量的統(tǒng)計平均值，即平均信息量為。于是，每個符號所含信息量的統(tǒng)計平均值，即平均信息量為H(x)=P(x1)log2 P(x1)+P(x2)log2 P(x2

11、)+P(xn)log2 P(xn) =ni 1符號）/)(log)(21bitxpxpinii 由于由于H同熱力學(xué)中的熵形式一樣，同熱力學(xué)中的熵形式一樣， 故通常又稱它為信息故通常又稱它為信息源的熵，其單位為源的熵，其單位為bit/符號。符號。 來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載當(dāng)信源中每個符號等概獨立出現(xiàn)時，當(dāng)信源中每個符號等概獨立出現(xiàn)時， 此時信源的熵有最大值。此時信源的熵有最大值。 例例 1 - 2一離散信源由一離散信源由0， 1， 2， 3四個符號組成，它們四個符號組成，它們出現(xiàn)的概率分別為出現(xiàn)的概率分別為3/8, 1/4, 1/4, 1/8，且每個符號的出現(xiàn)都是，且每

12、個符號的出現(xiàn)都是獨立的。試求某消息獨立的。試求某消息232120120210的信息量。的信息量。 解解 此消息中，此消息中，0出現(xiàn)出現(xiàn)23次，次，1出現(xiàn)出現(xiàn)14次，次，2出現(xiàn)出現(xiàn)13次，次，3出現(xiàn)出現(xiàn)7次，共有次，共有57個符號，故該消息的信息量為個符號，故該消息的信息量為來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載)(1088log74log134log1438log232222bitI 每個符號的算術(shù)平均信息量為每個符號的算術(shù)平均信息量為符號位）符號位/(89. 157108bitII若用熵的概念來計算，若用熵的概念來計算， 由式（由式（1.3 - 5）得）得 81log8141lo

13、g4183log83222H符號位）/(906. 1bit來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載模擬通信研究的基本問題：模擬通信研究的基本問題：1. 數(shù)字調(diào)制和數(shù)字解調(diào)原理數(shù)字調(diào)制和數(shù)字解調(diào)原理2. 數(shù)字寬帶信號及數(shù)字頻帶信號的特征；數(shù)字寬帶信號及數(shù)字頻帶信號的特征；3. 信道與噪聲的特性及其對數(shù)字信號傳輸?shù)挠绊?。信道與噪聲的特性及其對數(shù)字信號傳輸?shù)挠绊?/p>