大學(xué)通信工程原理經(jīng)典教學(xué)課件第一章序論

1、緒論1.1 什么是通信 1.2 通信系統(tǒng)的組成 1.3 通信系統(tǒng)的分類及通信方式 1.4 信息及其度量 1.5 通信系統(tǒng)的主要指標(biāo) 1.1 什么是通信 1、通信: 完成信息的轉(zhuǎn)換和傳輸。 2、通信系統(tǒng)：以電(光)信號(hào)作為信息轉(zhuǎn)換和傳輸系統(tǒng)。3、通信例子：電報(bào)、電話、可視電話、廣播、電視、 雷達(dá)、遙測(cè)遙控系統(tǒng)等。.2 通信系統(tǒng)的組成 通信系統(tǒng)模型 通信系統(tǒng)可以用下圖模型加以抽象概括。 信號(hào)源發(fā)送設(shè)備信 道接收設(shè)備受信者噪聲源 發(fā)送端接收端信息源把各種可能消息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)。語(yǔ)聲、事件場(chǎng)景、數(shù)據(jù)記錄 麥克風(fēng)、攝象機(jī)、光驅(qū)、軟盤(pán)。發(fā)送設(shè)備將原始電信號(hào)變換成利于在信道傳輸?shù)男盘?hào)。廣播電臺(tái)、電視發(fā)射塔

2、、計(jì)算機(jī)COM口。信道信號(hào)傳輸通道?？臻g、電線。接收設(shè)備從接收信號(hào)恢復(fù)相應(yīng)的原始信號(hào)。收音機(jī)、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)COM口。受信者將原始電信號(hào)轉(zhuǎn)換成消息。喇叭、TV顯象管、顯示器。噪聲源信道中噪聲及分散在通信系統(tǒng)其它各處的噪聲集中表示。上述模型是通信系統(tǒng)的一般表示，反映了通信系統(tǒng)的共性，通信原理的討論是圍繞著通信系統(tǒng)的模型展開(kāi)的。 系統(tǒng)模型中的各個(gè)組成部分模擬通信系統(tǒng)模型 信號(hào)源調(diào)制器解調(diào)器受信者噪聲源信 道基 帶 信 號(hào)頻 帶 信 號(hào)數(shù)字通信系統(tǒng)模型 頻帶信號(hào)基帶信號(hào)編 碼 器 噪 聲 源加 密 器信 息 源調(diào) 制 器信 道受 信 者解 密 器譯 碼 器 解 調(diào) 器數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)抗干擾性能便于

3、加密靈活性與通用性（便于現(xiàn)代終端接口）便于大規(guī)模集成便于采用現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理.3通信系統(tǒng)的分類1、按消息的物理特征分類（業(yè)務(wù)） 如電報(bào)、電話、數(shù)據(jù)、圖像通信系統(tǒng)2、按調(diào)制方式分類 Base-band vs Frequency-band數(shù)字信號(hào)：PCM 、 M 等 脈沖數(shù)字調(diào)制AM、DSB、SSB、VSBFM、PM模擬信號(hào)模擬信號(hào)：PAM、PDM、PPM 脈沖模擬調(diào)制正弦波調(diào)制脈沖調(diào)制頻帶通信系統(tǒng)分類數(shù)字信號(hào)：ASK、FSK、PSK、DPSK 數(shù)字調(diào)制3、按信號(hào)特征分類 最常用分為模擬與數(shù)字通信系統(tǒng)兩大類4、按傳輸媒介分類 最常用分為有線（包括光纖）與無(wú)線5、按信號(hào)復(fù)用方式分類頻分復(fù)用：使不同的

4、信號(hào)占據(jù)不同的頻率范圍時(shí)分復(fù)用：不同的信號(hào)占據(jù)不同的時(shí)間區(qū)間碼分復(fù)用：用一組包含正交碼字的碼組攜帶多路信息6、按通信方式分類 單工、半雙工與雙工1.3 信息及其度量 1.4.1 信息的描述傳輸信息的多少用信息量衡量信息：消息中有意義的內(nèi)容，消息理解為信源對(duì)由若干個(gè)相互獨(dú)立事件構(gòu)成消息，有： I p(x1 ) p(x2 ) = I p(x1 ) + I p(x2 ) + （2）取 a = 2 I：bit 比特取 a = e I：net 奈特取 a = 10 I：哈特萊由信息論知：消息出現(xiàn)的概率愈小，所包含的信息量愈大 （1）定義：信息量為 I、消息出現(xiàn)的概率為 p(x ) 則 I = p(x )

5、 I 是p (x )函數(shù))(log)(logxpxp1Iaa-=I 與 P(x ) 間的關(guān)系必滿足（1）、（2）1.4.2 信息的度量 1、等概率1）設(shè)有二進(jìn)制，等概率出現(xiàn)的離散消息 0、1 消息 p (x1 )=p (x2 )= 1/2 定義：傳送兩個(gè)等概的二進(jìn)制波形之一的信息量為 1 bit2） 對(duì)M進(jìn)制，等概率出現(xiàn)的離散消息 0，1，2 , , M-1 消息 p( x1 )=p (x2 )= =1/M從波形上看，M進(jìn)制有M種波性，每一種波形等概率出現(xiàn) 所以M 是波形數(shù)，p (xi ) =P 是每一波形出現(xiàn)的概率2、非等概率設(shè)消息由 n 個(gè)相互獨(dú)立的符號(hào)組成，稱為符號(hào)集且每個(gè)符號(hào)包含的信息

6、量均不相等 所以用統(tǒng)計(jì)平均的方法來(lái)描述一個(gè)符號(hào)所含的信息量定義信息源的熵 H(X )1.4.3 連續(xù)消息的信息量 用概率密度來(lái)描述 f (x)解：方法一因消息共57個(gè)符號(hào)，一個(gè)符號(hào)含有算術(shù)平均信息量為方法二總總1.4 主要性能指標(biāo) 主要性能指標(biāo)：有效性、可靠性模擬系統(tǒng)的有效性可用有效傳輸頻帶寬度來(lái)度量模擬系統(tǒng)模擬系統(tǒng)的可靠性用接收端最終輸出信噪比來(lái)度量有效性：速度可靠性：質(zhì)量數(shù)字系統(tǒng)性能指標(biāo)：傳輸速率(有效性)和差錯(cuò)率(可靠性)數(shù)字信號(hào)的描述：二進(jìn)制：0、1 兩個(gè)狀態(tài) N 進(jìn)制：0、1、2 N-1 N個(gè)狀態(tài)1、傳輸速率 碼元傳輸速率：每秒鐘傳送碼元的數(shù)目。 信息傳播速率：每秒鐘傳送的信息量不同進(jìn)制的碼元速率轉(zhuǎn)換關(guān)系 已知 N 進(jìn)制信號(hào)（ ），碼元速率為 ，單位：波特 若將其轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制信號(hào)，碼元速率為 ， 則 碼元速率與信息速率的關(guān)系2、差錯(cuò)率：誤碼率、誤信率 誤碼率 ：碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率。即接收的錯(cuò)誤碼元數(shù)在傳送總碼元數(shù)中所占的比例 誤信率：碼元的信息量在傳輸系統(tǒng)中被丟失的概率。即接收中丟失信息量在傳送信息總量中所占的比例例題, 作業(yè)1-4一個(gè)由字母A，B，C，D組成的字，對(duì)于傳輸?shù)拿總€(gè)字母用2進(jìn)制脈沖編碼，00，0