大學(xué)課件數(shù)字通信原理第1章緒論

1、2關(guān)于本課程關(guān)于本課程n目的與任務(wù)：目的與任務(wù)：數(shù)字通信原理為專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課數(shù)字通信原理為專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。通過(guò)對(duì)通信系統(tǒng)組成、通信系統(tǒng)建模等基程。通過(guò)對(duì)通信系統(tǒng)組成、通信系統(tǒng)建模等基本概念、基礎(chǔ)知識(shí)的了解，學(xué)習(xí)和掌握通信理本概念、基礎(chǔ)知識(shí)的了解，學(xué)習(xí)和掌握通信理論和通信系統(tǒng)性能分析方法，掌握常用數(shù)字通論和通信系統(tǒng)性能分析方法，掌握常用數(shù)字通信系統(tǒng)性能指標(biāo)及其應(yīng)用條件，并對(duì)現(xiàn)代通信信系統(tǒng)性能指標(biāo)及其應(yīng)用條件，并對(duì)現(xiàn)代通信技術(shù)及其發(fā)展方向有所了解，使學(xué)生具備初步技術(shù)及其發(fā)展方向有所了解，使學(xué)生具備初步從事通信系統(tǒng)評(píng)價(jià)及設(shè)計(jì)的能力，也為相關(guān)課從事通信系統(tǒng)評(píng)價(jià)及設(shè)計(jì)的能力，也為相關(guān)課程奠定基礎(chǔ)程奠定

2、基礎(chǔ)n先修課程：先修課程：隨機(jī)信號(hào)分析，信號(hào)與系統(tǒng)等隨機(jī)信號(hào)分析，信號(hào)與系統(tǒng)等 n學(xué)習(xí)方式：學(xué)習(xí)方式：課堂教學(xué)課堂教學(xué)/ /課后作業(yè)課后作業(yè)n考試方式：考試方式：筆試筆試( (閉卷考試閉卷考試) )n答疑：答疑：4-4454-4453主要參考書主要參考書n樊昌信等編，通信原理，第樊昌信等編，通信原理，第6 (5) 版，版，國(guó)防工業(yè)出版社國(guó)防工業(yè)出版社nJ.G.Proakis. Digital Communication (4rd Edition). 電子工業(yè)出版社（影印電子工業(yè)出版社（影印版：數(shù)字通信）版：數(shù)字通信）n曹志剛等編，現(xiàn)代通信原理，清華大曹志剛等編，現(xiàn)代通信原理，清華大學(xué)出版社學(xué)出

3、版社n郝建軍等編，通信原理考研指導(dǎo)，北郝建軍等編，通信原理考研指導(dǎo)，北郵出版社郵出版社4課程的基本內(nèi)容課程的基本內(nèi)容n緒論緒論 （2 學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）n隨機(jī)信號(hào)分析隨機(jī)信號(hào)分析 （3 學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)） n信道信道 （4 學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）n模擬調(diào)制系統(tǒng)模擬調(diào)制系統(tǒng) （6 學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）n數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) （8 學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）n正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) （8 學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）n模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸 （7 學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）n數(shù)字信號(hào)的最佳接收數(shù)字信號(hào)的最佳接收 （4 學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）n差錯(cuò)控制編碼差錯(cuò)控制編碼 （6 學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）5成績(jī)?cè)u(píng)定初步計(jì)劃成績(jī)?cè)u(píng)定初步計(jì)劃n成績(jī)?cè)u(píng)定成績(jī)?cè)u(píng)定

4、n平時(shí)作業(yè)：平時(shí)作業(yè)：20%n考勤：考勤：10%n考試：考試：70%6第一章第一章 緒論緒論n什么是通信？什么是通信？n通信的發(fā)展簡(jiǎn)史通信的發(fā)展簡(jiǎn)史n通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的組成n通信系統(tǒng)的分類和通信方式通信系統(tǒng)的分類和通信方式n信息及其度量信息及其度量n通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)71. 什么是通信什么是通信?n通信：交流，傳遞消息；信息的傳輸與交換通信：交流，傳遞消息；信息的傳輸與交換n信息是要表示和傳送的對(duì)象信息是要表示和傳送的對(duì)象.n消息是表示信息的媒體，象語(yǔ)言、文字、圖象、符號(hào)、消息是表示信息的媒體，象語(yǔ)言、文字、圖象、符號(hào)、聲音等。同一條信息可以用不同的消息表示。信

5、息是包聲音等。同一條信息可以用不同的消息表示。信息是包含在消息中的不確定性，即有效含在消息中的不確定性，即有效(有用有用)的東西。消息的的東西。消息的本質(zhì)和價(jià)值取決于它所包含的信息量，即對(duì)接收者的不本質(zhì)和價(jià)值取決于它所包含的信息量，即對(duì)接收者的不確定性確定性.n信號(hào)是消息的承載者，信號(hào)常常由消息變換而來(lái)，它是信號(hào)是消息的承載者，信號(hào)常常由消息變換而來(lái)，它是與消息對(duì)應(yīng)的某種物理量，通常是時(shí)間的函數(shù)，例如隨與消息對(duì)應(yīng)的某種物理量，通常是時(shí)間的函數(shù)，例如隨著時(shí)間變化的電壓著時(shí)間變化的電壓(電流電流)。n通信就是以語(yǔ)言、圖像、數(shù)據(jù)為媒體，通過(guò)電通信就是以語(yǔ)言、圖像、數(shù)據(jù)為媒體，通過(guò)電(光光)信號(hào)信號(hào)將

6、信息由一方傳輸?shù)搅硪环綄⑿畔⒂梢环絺鬏數(shù)搅硪环絥通信是一種產(chǎn)業(yè)，它生產(chǎn)的是一種信息在空間轉(zhuǎn)通信是一種產(chǎn)業(yè)，它生產(chǎn)的是一種信息在空間轉(zhuǎn)移的效應(yīng)移的效應(yīng)82. 通信的發(fā)展簡(jiǎn)史通信的發(fā)展簡(jiǎn)史(1)n18世紀(jì)，提出用電流進(jìn)行通信的設(shè)想世紀(jì)，提出用電流進(jìn)行通信的設(shè)想n1838年，年，F(xiàn).B. Morse 發(fā)明有線電報(bào)發(fā)明有線電報(bào)n1864年，年，J.C. Maxwell提出電磁輻射方程提出電磁輻射方程n1876年，年，A. G. Bell 發(fā)明電話發(fā)明電話n1887年，年，H. R. Hertz 驗(yàn)證了電磁波的存在驗(yàn)證了電磁波的存在n1896年，年，A.C. oo ，G. Marconi 發(fā)明無(wú)線發(fā)明無(wú)

7、線電報(bào)電報(bào)n1901年，橫跨大西洋的無(wú)線通信成功年，橫跨大西洋的無(wú)線通信成功n1906年，年，Lee deForst 發(fā)明真空管發(fā)明真空管n1918年，年，E.H. Armstrong發(fā)明發(fā)明AM廣播，超外差廣播，超外差接收機(jī)接收機(jī) 92. 通信的發(fā)展簡(jiǎn)史通信的發(fā)展簡(jiǎn)史(2)n1925年，開始采用三路明線載波電話，多路通年，開始采用三路明線載波電話，多路通信信n1936年，年，E. H. Armstrong發(fā)明發(fā)明FM廣播廣播n1937年，年，A. Reeves發(fā)明發(fā)明PCM調(diào)制原理調(diào)制原理n1938年，電視廣播開始年，電視廣播開始n1940-45年，二次大戰(zhàn)刺激了雷達(dá)和微波通信系年，二次大戰(zhàn)

8、刺激了雷達(dá)和微波通信系統(tǒng)的發(fā)展；貝爾實(shí)驗(yàn)室提出了蜂窩的概念統(tǒng)的發(fā)展；貝爾實(shí)驗(yàn)室提出了蜂窩的概念 n1948年，發(fā)明了晶體三極管；統(tǒng)計(jì)理論建立；年，發(fā)明了晶體三極管；統(tǒng)計(jì)理論建立；Shannon發(fā)表發(fā)表通信的數(shù)學(xué)理論通信的數(shù)學(xué)理論n1950年，時(shí)分多路通信應(yīng)用于電話年，時(shí)分多路通信應(yīng)用于電話n1953年，敷設(shè)了第一條越洋電話電纜（年，敷設(shè)了第一條越洋電話電纜（36話路）話路）n1957年，前蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球通信衛(wèi)星年，前蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球通信衛(wèi)星102. 通信的發(fā)展簡(jiǎn)史通信的發(fā)展簡(jiǎn)史(3)n1958年，發(fā)明第一塊集成電路年，發(fā)明第一塊集成電路n1961年，年，F(xiàn)M立體聲廣播開播立體聲廣

9、播開播n1964年，第一臺(tái)全電子電話系統(tǒng)問(wèn)世年，第一臺(tái)全電子電話系統(tǒng)問(wèn)世n1972年，年，Motorola發(fā)明蜂窩電話發(fā)明蜂窩電話n1976年，個(gè)人年，個(gè)人PC問(wèn)世問(wèn)世n1989年，年，“便攜式便攜式”蜂窩電話問(wèn)世蜂窩電話問(wèn)世n1990，超大規(guī)模集成電路的大量使用，計(jì)算，超大規(guī)模集成電路的大量使用，計(jì)算機(jī)和通信正向著兼容互補(bǔ)的方向發(fā)展機(jī)和通信正向著兼容互補(bǔ)的方向發(fā)展113. 通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的組成(1) n通信系統(tǒng)模型通信系統(tǒng)模型信息源發(fā)送設(shè)備傳輸媒介接收設(shè)備受信者噪聲源123. 通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的組成(2)n模擬通信和數(shù)字通信模擬通信和數(shù)字通信n模擬模擬(連續(xù)連續(xù))消息：狀態(tài)連續(xù)

10、變化，例如語(yǔ)音，圖像消息：狀態(tài)連續(xù)變化，例如語(yǔ)音，圖像 數(shù)字?jǐn)?shù)字(離散離散)消息：狀態(tài)可數(shù)或離散，如符號(hào)，文字，消息：狀態(tài)可數(shù)或離散，如符號(hào)，文字，數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)n模擬信號(hào)：載荷消息的電參量連續(xù)取值模擬信號(hào)：載荷消息的電參量連續(xù)取值 數(shù)字信號(hào)：載荷消息的電參量離散取值數(shù)字信號(hào)：載荷消息的電參量離散取值n模擬通信系統(tǒng)：信道中傳輸模擬信號(hào)，例如傳統(tǒng)廣模擬通信系統(tǒng)：信道中傳輸模擬信號(hào)，例如傳統(tǒng)廣播和電視播和電視 數(shù)字通信系統(tǒng)：信道中傳輸數(shù)字信號(hào)，例如數(shù)字通信系統(tǒng)：信道中傳輸數(shù)字信號(hào)，例如2G, 3G133. 通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的組成(3)n模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型模擬信息源調(diào)制器信道解調(diào)器受信

11、者噪聲源基帶基帶信號(hào)信號(hào)已調(diào)已調(diào)信號(hào)信號(hào)已調(diào)已調(diào)信號(hào)信號(hào)基帶基帶信號(hào)信號(hào)143. 通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的組成(4)n數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)模型信源信源編碼加密器信道編碼調(diào)制器信道噪聲干擾解調(diào)器信道譯碼解密器信源譯碼信宿153. 通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的組成(5)n基帶數(shù)字通信系統(tǒng)模型基帶數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字信息源波形形成信道接收濾波受信者噪聲源163. 通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的組成(5)n數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)：數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)：n抗干擾能力強(qiáng)，可消除噪聲積累；差錯(cuò)可控，傳輸抗干擾能力強(qiáng)，可消除噪聲積累；差錯(cuò)可控，傳輸性能好；性能好； n便于處理和管理，便于傳輸和交換便于處理和管理，便于傳輸和交

12、換n便于與各種數(shù)字終端接口，用現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)對(duì)信號(hào)便于與各種數(shù)字終端接口，用現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理、加工、變換、存儲(chǔ)，形成智能網(wǎng)；進(jìn)行處理、加工、變換、存儲(chǔ)，形成智能網(wǎng)；n便于集成化，從而使通信設(shè)備微型化；便于集成化，從而使通信設(shè)備微型化；n便于加密處理，且保密程度高。便于加密處理，且保密程度高。n數(shù)字通信的缺點(diǎn)：數(shù)字通信的缺點(diǎn)：n頻帶利用率低：比模擬通信占據(jù)更寬的系統(tǒng)頻帶。頻帶利用率低：比模擬通信占據(jù)更寬的系統(tǒng)頻帶。一路模擬電話：一路模擬電話：4KHz，接近同樣話音質(zhì)量的一路數(shù)，接近同樣話音質(zhì)量的一路數(shù)字電話：字電話：20-60KHz。n對(duì)同步要求高，系統(tǒng)設(shè)備比較復(fù)雜。對(duì)同步要求高，系統(tǒng)設(shè)

13、備比較復(fù)雜。173. 通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的組成(6)n兩種應(yīng)用兩種應(yīng)用n利用數(shù)字通信系統(tǒng)傳送模擬消息利用數(shù)字通信系統(tǒng)傳送模擬消息nA/D，D/A變換，例如電話變換，例如電話n利用模擬通信系統(tǒng)傳送數(shù)字信號(hào)利用模擬通信系統(tǒng)傳送數(shù)字信號(hào)n加裝數(shù)字終端，例如調(diào)制解調(diào)器加裝數(shù)字終端，例如調(diào)制解調(diào)器184.1 通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)的分類(1)n根據(jù)信號(hào)特征根據(jù)信號(hào)特征n模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)n數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)n根據(jù)消息的物理特征（業(yè)務(wù)類型）：電話、數(shù)根據(jù)消息的物理特征（業(yè)務(wù)類型）：電話、數(shù)據(jù)、電視等據(jù)、電視等n根據(jù)調(diào)制方式根據(jù)調(diào)制方式(見表見表1-1)n脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制/基帶傳輸：周期性脈

14、沖序列作為載波基帶傳輸：周期性脈沖序列作為載波n正弦波調(diào)制正弦波調(diào)制/頻帶傳輸：正弦型載波頻帶傳輸：正弦型載波n根據(jù)傳輸媒介根據(jù)傳輸媒介n有線傳輸：雙絞線、同軸電纜、光纖有線傳輸：雙絞線、同軸電纜、光纖n無(wú)線傳輸無(wú)線傳輸19表 1- 1常見的調(diào)制方式 調(diào)調(diào) 制制 方方 式式 用途用途 連連續(xù)續(xù)波波調(diào)調(diào)制制線性調(diào)制線性調(diào)制常規(guī)雙邊帶調(diào)制常規(guī)雙邊帶調(diào)制廣播廣播 抑制載波雙邊帶調(diào)幅抑制載波雙邊帶調(diào)幅 立體聲廣播立體聲廣播 單邊帶調(diào)幅單邊帶調(diào)幅SSB 載波通信、無(wú)線電臺(tái)、數(shù)傳載波通信、無(wú)線電臺(tái)、數(shù)傳 殘留邊帶調(diào)幅殘留邊帶調(diào)幅VSB 電視廣播、電視廣播、 數(shù)傳、數(shù)傳、 傳真?zhèn)髡?非線性調(diào)制非線性調(diào)制頻率

15、調(diào)制頻率調(diào)制FM 微波中繼、衛(wèi)星通信、廣播微波中繼、衛(wèi)星通信、廣播 相位調(diào)制相位調(diào)制PM 中間調(diào)制方式中間調(diào)制方式 數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制幅度鍵控幅度鍵控ASK 數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸 相位鍵控相位鍵控?cái)?shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸 20 調(diào)調(diào) 制制 方方 式式 用途用途 脈脈沖沖數(shù)數(shù)字字調(diào)調(diào)制制數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制相位鍵控相位鍵控PSK、 DPSK、 QPSK等等 數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)傳輸、 數(shù)字微波、數(shù)字微波、 空間通信空間通信 其他高效數(shù)字調(diào)制其他高效數(shù)字調(diào)制QAM、 MSK等等 數(shù)字微波、數(shù)字微波、 空間通信空間通信 脈沖模擬調(diào)脈沖模擬調(diào)制制脈幅調(diào)制脈幅調(diào)制PAM 中間調(diào)制方式、中間調(diào)制方式、 遙測(cè)遙測(cè) 脈寬調(diào)制脈寬調(diào)制

16、PDM(PWM) 中間調(diào)制方式中間調(diào)制方式 脈位調(diào)制脈位調(diào)制PPM 遙測(cè)、遙測(cè)、 光纖傳輸光纖傳輸 脈沖數(shù)字調(diào)脈沖數(shù)字調(diào)制制脈碼調(diào)制脈碼調(diào)制PCM 市話、市話、 衛(wèi)星、衛(wèi)星、 空間通信空間通信 增量調(diào)制增量調(diào)制DM 軍用、軍用、 民用電話民用電話 差分脈碼調(diào)制差分脈碼調(diào)制DPCM 電視電話、電視電話、 圖像編碼圖像編碼 其他語(yǔ)言編碼方式其他語(yǔ)言編碼方式ADPCM中低速數(shù)字電話中低速數(shù)字電話 續(xù)表（續(xù)表（2）214.1 通信系統(tǒng)的分類通信系統(tǒng)的分類(2)n根據(jù)信號(hào)復(fù)用方式根據(jù)信號(hào)復(fù)用方式n頻分復(fù)用頻分復(fù)用(FDM)n 時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用(TDM)n 碼分復(fù)用碼分復(fù)用(CDM)224.2 點(diǎn)到點(diǎn)的通

17、信方式點(diǎn)到點(diǎn)的通信方式(1)n按消息傳送方向與時(shí)間關(guān)系按消息傳送方向與時(shí)間關(guān)系n單工：傳統(tǒng)廣播和電視、遙測(cè)、遙控、尋呼單工：傳統(tǒng)廣播和電視、遙測(cè)、遙控、尋呼n半雙工：無(wú)線電對(duì)講機(jī)半雙工：無(wú)線電對(duì)講機(jī)(同一載頻同一載頻)n全雙工通信：電話全雙工通信：電話發(fā)送端信道接收端發(fā)送端信道發(fā)送端接收端接收端發(fā)送端信道接收端接收端發(fā)送端信道234.2 點(diǎn)到點(diǎn)的通信方式點(diǎn)到點(diǎn)的通信方式(2)n按數(shù)字信號(hào)的碼元排列方法按數(shù)字信號(hào)的碼元排列方法n串行傳輸：遠(yuǎn)距離數(shù)字通信串行傳輸：遠(yuǎn)距離數(shù)字通信n并行傳輸：近距離數(shù)字通信并行傳輸：近距離數(shù)字通信發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備 1 0 1發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備.244.3 實(shí)際通信系統(tǒng)實(shí)

18、際通信系統(tǒng)n通信網(wǎng)和專線通信網(wǎng)和專線TTTT255 信息及其度量信息及其度量(1)n信息：消息中包含的有意義的內(nèi)容信息：消息中包含的有意義的內(nèi)容n信息的度量：信息量信息的度量：信息量n與消息的種類及重要程度無(wú)關(guān)與消息的種類及重要程度無(wú)關(guān)n事件的不確定程度越大，信息量越大事件的不確定程度越大，信息量越大n消息消息 x 中所含信息量中所含信息量 I 與消息出現(xiàn)概率與消息出現(xiàn)概率 P(x) nI (x) = I P(x)nP(x) = 1, I = 0; P(x) = 0, I = n若干互相獨(dú)立事件構(gòu)成的消息，所含信息量等于若干互相獨(dú)立事件構(gòu)成的消息，所含信息量等于各獨(dú)立事件信息量之和各獨(dú)立事件信

19、息量之和 I (x1 , x2 , ) = I (x1) + I(x2) + 265 信息及其度量信息及其度量(2)n信息量信息量 I 的定義的定義 1logaI xP x na =2: 比特比特(bit) 121loganP xP xP x logaP x 1lognaiiP x 12,nI x xx 121log,anP x xx 1bitI x 1 2P x 時(shí)時(shí)，na =e: 奈特奈特(nit)na =10: 哈特萊哈特萊275 信息及其度量信息及其度量(3)n離散消息的度量離散消息的度量n 各符號(hào)各符號(hào) x1 x2 xn 所包含的信息量分別為所包含的信息量分別為 121211nnnx

20、xxiP xP xP xiP x , ,且且設(shè)離散信息源是一個(gè)由設(shè)離散信息源是一個(gè)由n個(gè)符號(hào)組成的符號(hào)集，且個(gè)符號(hào)組成的符號(hào)集，且 21222loglog,lognP xP xP x ，n 每個(gè)符號(hào)所含信息量的統(tǒng)計(jì)平均值每個(gè)符號(hào)所含信息量的統(tǒng)計(jì)平均值(平均信息量平均信息量)為為 HxE I x 21log/niiiP xP xbit 符符號(hào)號(hào) 1212222logloglognnP xP xP xP xP xP x 285 信息及其度量信息及其度量(4)n信息源的最大熵信息源的最大熵 如果各符號(hào)如果各符號(hào)x1 x2 xn等概出現(xiàn)，即等概出現(xiàn)，即P(xi)=1/n，則有，則有 12221logl

21、og/I xI xHxn bitn 符符號(hào)號(hào) 22 ,log 2/kknHxk bit 例例如如符符號(hào)號(hào)結(jié)論：信息源的最大熵，發(fā)生在每一個(gè)符號(hào)等概率出現(xiàn)時(shí)結(jié)論：信息源的最大熵，發(fā)生在每一個(gè)符號(hào)等概率出現(xiàn)時(shí)n 用平均信息量計(jì)算消息的信息量用平均信息量計(jì)算消息的信息量 若消息傳送的符號(hào)總數(shù)為若消息傳送的符號(hào)總數(shù)為m，則，則 I = m H(x) (bit) 例信息源由獨(dú)立等概的符號(hào)例信息源由獨(dú)立等概的符號(hào)0, 1組成，組成，n = 2, H(x)=1bit/符號(hào)，符號(hào)數(shù)與比特?cái)?shù)相等。符號(hào)，符號(hào)數(shù)與比特?cái)?shù)相等。 295 信息及其度量信息及其度量(5)例例: 一信息源由四個(gè)符號(hào)一信息源由四個(gè)符號(hào)0,

22、1, 2, 3組成，它們出現(xiàn)的概率分組成，它們出現(xiàn)的概率分別為別為3/8, , , 1/8，且每個(gè)符號(hào)的出現(xiàn)都是獨(dú)立的。試求某，且每個(gè)符號(hào)的出現(xiàn)都是獨(dú)立的。試求某個(gè)消息個(gè)消息201020130(57個(gè)符號(hào)：個(gè)符號(hào)：023, 114, 213, 37)的的信息量。信息量。 2222311123log14log13log7log8448108Ibit n 方法一：方法一： 222233111111loglogloglog884444881.906/Hbit 符符號(hào)號(hào)n 方法二：方法二： 1081.89/57Ibit符符號(hào)號(hào) 57108.64IHbit 306. 主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo)(1)n有效

23、性：系統(tǒng)傳輸消息的效率有效性：系統(tǒng)傳輸消息的效率/通信資源通信資源(頻率、時(shí)間頻率、時(shí)間)的充分利用，在給定的信道內(nèi)能夠容納多大的信息量，的充分利用，在給定的信道內(nèi)能夠容納多大的信息量，或允許傳輸多高的信息率或允許傳輸多高的信息率n可靠性：信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確程度，傳送消息的準(zhǔn)確還原可靠性：信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確程度，傳送消息的準(zhǔn)確還原n根據(jù)信息論觀點(diǎn)，通信系統(tǒng)的有效性和可靠性常常是根據(jù)信息論觀點(diǎn)，通信系統(tǒng)的有效性和可靠性常常是一對(duì)矛盾。也就是說(shuō)有效性很高的通信系統(tǒng)往往帶來(lái)一對(duì)矛盾。也就是說(shuō)有效性很高的通信系統(tǒng)往往帶來(lái)可靠性不足的缺點(diǎn)；或者是保證了很高的可靠性，但可靠性不足的缺點(diǎn)；或者是保證了很高的可靠性，

24、但導(dǎo)致有效性的降低?？煽啃允敲艿闹饕矫?，即發(fā)導(dǎo)致有效性的降低。可靠性是矛盾的主要方面，即發(fā)送消息在接收端的準(zhǔn)確還原。送消息在接收端的準(zhǔn)確還原。n形成矛盾的根本原因：信道不理想形成矛盾的根本原因：信道不理想n帶寬、時(shí)間受限帶寬、時(shí)間受限n噪聲和干擾噪聲和干擾316. 主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo)(2)n模擬通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)模擬通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)n有效性：用所傳信號(hào)的有效傳輸帶寬來(lái)表征有效性：用所傳信號(hào)的有效傳輸帶寬來(lái)表征n可靠性：均方誤差可靠性：均方誤差n輸出信噪比輸出信噪比(僅考慮加性干擾僅考慮加性干擾)：接收端輸出的信：接收端輸出的信號(hào)平均功率與噪聲平均功率之比號(hào)平均功率與噪聲平均功率之比

25、(SNR)n電話：電話：SNR 40dB, 話音清晰度話音清晰度 95%n電視：電視：SNR = 4060dB326. 主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo)(3)n離散數(shù)字信號(hào)的表示離散數(shù)字信號(hào)的表示n離散信源的離散信源的 N = 2k 種可能狀態(tài)可以用種可能狀態(tài)可以用 k 位二進(jìn)制數(shù)位二進(jìn)制數(shù)字或一位字或一位 N 進(jìn)制數(shù)字表示進(jìn)制數(shù)字表示n用時(shí)間間隔相同的信號(hào)來(lái)表示一位二進(jìn)制或用時(shí)間間隔相同的信號(hào)來(lái)表示一位二進(jìn)制或 N 進(jìn)制進(jìn)制數(shù)字?jǐn)?shù)字n這個(gè)間隔稱為符號(hào)這個(gè)間隔稱為符號(hào)/碼元周期碼元周期n間隔內(nèi)的信號(hào)稱為符號(hào)間隔內(nèi)的信號(hào)稱為符號(hào)/碼元碼元(二進(jìn)制或二進(jìn)制或 N 進(jìn)制進(jìn)制)T tT t1T t2-1T t

26、-2T 2T t1 T 2T t1 T 2T t-1 T 2T t1336. 主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo)(4)n數(shù)字通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)：傳輸速率和差錯(cuò)率數(shù)字通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)：傳輸速率和差錯(cuò)率n符號(hào)符號(hào)(碼元碼元)傳輸速率：每秒鐘傳送的符號(hào)數(shù)量，單傳輸速率：每秒鐘傳送的符號(hào)數(shù)量，單位為位為“波特波特”(baud或或B)，又稱傳碼率，又稱傳碼率n信息傳輸速率：每秒鐘傳送的信息速率，單位為信息傳輸速率：每秒鐘傳送的信息速率，單位為“比特比特/秒秒”(bit/s)，又稱傳信率，又稱傳信率n符號(hào)速率與信息速率之間的關(guān)系：若符號(hào)速率為符號(hào)速率與信息速率之間的關(guān)系：若符號(hào)速率為Rs，信息速率為信息速率為Rb

27、，每個(gè)符號(hào)有，每個(gè)符號(hào)有 N 種可能狀態(tài)，則有種可能狀態(tài)，則有Rb Rs log2 N (bit/s)Rs Rb /log2 N (baud)n 頻帶利用率：傳輸速率與系統(tǒng)帶寬之比，單位為頻帶利用率：傳輸速率與系統(tǒng)帶寬之比，單位為bit/s/Hz或或Baud/Hz346. 主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo)(5)n誤符號(hào)率誤符號(hào)率(誤碼率誤碼率) ：符號(hào)在傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)：符號(hào)在傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率的概率bP 錯(cuò)錯(cuò)誤誤比比特特?cái)?shù)數(shù)傳傳輸輸總總比比特特?cái)?shù)數(shù)sP 錯(cuò)錯(cuò)誤誤符符號(hào)號(hào)數(shù)數(shù)傳傳輸輸總總符符號(hào)號(hào)數(shù)數(shù)n誤比特率誤比特率(誤信率誤信率)：符號(hào)信息量在傳輸系統(tǒng)中：符號(hào)信息量在傳輸系統(tǒng)中被丟失的概率被丟失

28、的概率 35思考題和作業(yè)思考題和作業(yè)n什么是通信？通信的目的是什么？如何進(jìn)什么是通信？通信的目的是什么？如何進(jìn)行通信？行通信？n通信系統(tǒng)的組成以及分類？通信系統(tǒng)的組成以及分類？n什么是模擬通信系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)？并什么是模擬通信系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)？并比較它們的異同。比較它們的異同。n衡量通信系統(tǒng)優(yōu)劣的指標(biāo)有哪些？衡量通信系統(tǒng)優(yōu)劣的指標(biāo)有哪些？n作業(yè)：作業(yè)：1-1，1-2，1-4，1-5，1-7，1-8, 1-103637James Clerk Maxwell （1831-1879） Heinrich Rudolf Hertz （1857-1894)麥克斯韋與赫茲麥克斯韋與赫茲38通信系統(tǒng)仿真通信系統(tǒng)仿真例：一個(gè)隨機(jī)二進(jìn)制信源經(jīng)過(guò)信道傳送，例：一個(gè)隨機(jī)二進(jìn)制信源經(jīng)過(guò)信道傳送，產(chǎn)生產(chǎn)生10-3誤比特率誤比特率%二進(jìn)制隨機(jī)信源與二進(jìn)制對(duì)稱信道二進(jìn)