樊昌信通信原理7版

制作：曹麗娜ccllna@163.com

美工設(shè)計：陳英技術(shù)支持：張嘉等人

電子課件第一頁，共三十九頁。第1章緒論

通信原理（第7版）樊昌信曹麗娜編著第二頁，共三十九頁。基本概念信息度量

性能指標(biāo)

模型/分類/通信方式信息量/信源熵有效性/可靠性

本章內(nèi)容:

第1章緒論

課件制作：曹麗娜第三頁，共三十九頁?！?.1基本概念擊鼓鳴金電報烽火電話電視因特網(wǎng)數(shù)字化智能化高速化寬帶化移動化個人化。。。。。。綜合化

1.

通信的歷程課件制作：曹麗娜第四頁，共三十九頁。聲音音頻信號將音頻信號放大、調(diào)制，產(chǎn)生AM信號，并耦合到發(fā)射天線接收天線將電磁波轉(zhuǎn)換為AM信號（含有噪聲）將AM信號解調(diào)還原為音頻信號，再經(jīng)音頻功放后，驅(qū)動揚(yáng)聲器，還原為聲音。發(fā)射天線將AM信號感應(yīng)成可以輻射到大氣中的電磁波（無線電波）2.消息信息信號第五頁，共三十九頁。：消息中蘊(yùn)含的有效內(nèi)容。：通信系統(tǒng)傳輸?shù)膶ο蟆Ｐ问蕉喾N:

：消息的電表示形式/傳輸載體。模擬信號：

數(shù)字信號：

信號參量取值連續(xù)信號參量取值離散

語音、溫度、圖像

數(shù)據(jù)、文字、符號

連續(xù)消息：

離散消息：

信號消息信息課件制作：曹麗娜第六頁，共三十九頁。信號消息信息傳輸載體模擬信號

數(shù)字信號表現(xiàn)形式內(nèi)涵

①

如何區(qū)分模擬與數(shù)字信號？

②如何將消息轉(zhuǎn)換為電信號？Q&A

三者關(guān)系課件制作：曹麗娜第七頁，共三十九頁。PPT內(nèi)容概述制作：曹麗娜ccllna@163.com。模型/分類/通信方式。模型/分類/通信方式。數(shù)據(jù)、文字、符號。話筒（聲音傳感器）把聲音轉(zhuǎn)變成音頻信號。還可按復(fù)用方式劃分：頻分、時分、碼分復(fù)用。帶通傳輸系統(tǒng)（調(diào)制系統(tǒng)）。數(shù)字碼元序列按時間順序一個接一個地在一條信道中傳輸。通信的目的在于傳輸消息中所包含的信息?？啥攘俊⒖晒蚕砗蜁r效性（信息具有“生命周期”）。在當(dāng)今信息社會中，信息是最寶貴的資源之一?！懊绹蕾Q(mào)大樓被炸（9.11事件）”（時效性）。P1，I0。P0，I。P(x)<P(y),。I(x)>I(y)。【1-1】。四進(jìn)制信源（0，1，2,3）。試求：等概獨(dú)立發(fā)送符號時，每個符號的信息量?！旁粗忻總€符號所含信息量的統(tǒng)計平均值。H與熱力學(xué)中的熵形式一樣，故稱為信源的熵。比較例【1-3】與【1-2】可知：。Rb與RB的關(guān)系——。（2）誤信率(誤比特率）Pb。謝謝第八頁，共三十九頁。①

模擬信號和數(shù)字信號:區(qū)分原則:看攜載消息的信號參量取值。取值連續(xù)（無窮多）取值離散（有限個）第九頁，共三十九頁。話筒（聲音傳感器）把聲音轉(zhuǎn)變成音頻信號；數(shù)字終端把符號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號；攝像機(jī)把圖像轉(zhuǎn)變成視頻信號；熱敏電阻（溫度傳感器）把溫度轉(zhuǎn)變成電信號。②

消息~電信號的轉(zhuǎn)換:第十頁，共三十九頁?；谝陨蠈ο?、信息和信號的理解：：就是利用電信號傳輸消息中所包含的信息。通信完成通信過程所需的電子設(shè)備和信道的總體——communicationsystem

通信系統(tǒng)課件制作：曹麗娜第十一頁，共三十九頁?！?.2通信系統(tǒng)模型課件制作：曹麗娜第十二頁，共三十九頁。消息→電信號如電話機(jī)的話筒把聲音→音頻信號電信號→消息如電話機(jī)的聽筒把音頻信號→聲音原始電信號→適合在信道中傳輸?shù)男盘?。?/p>

編碼、調(diào)制其功能與發(fā)送設(shè)備相反。如

譯碼、解調(diào)destination

source

transmitter

receiver

channel

noise

能傳輸信號的各種物理媒介

1.一般模型第十三頁，共三十九頁。兩對重要變換：模擬消息

原始電信號（基帶）基帶信號

已調(diào)信號（帶通）

2.模擬通信系統(tǒng)的模型第十四頁，共三十九頁。3.

數(shù)字通信系統(tǒng)的模型信源編碼：模/數(shù)轉(zhuǎn)換提高有效性信道編碼：增強(qiáng)抗干擾能力調(diào)制：把信息寄托到載波上解調(diào)：從已調(diào)信號中卸載信息

編碼/譯碼調(diào)制/解調(diào)同步第十五頁，共三十九頁?？垢蓴_能力強(qiáng)，且噪聲不積累；傳輸差錯可控；便于處理、變換、存儲；便于將來自不同信源的信號綜合傳輸；易于集成；易于加密。需要較大的傳輸帶寬；對同步要求高。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)4.

數(shù)字通信的特點(diǎn)第十六頁，共三十九頁。詳見表3-1還可按復(fù)用方式劃分：頻分、時分、碼分復(fù)用。同一個通信系統(tǒng)可以分屬于不同分類。

AM廣播系統(tǒng)——中短波通信、模擬通信、

帶通傳輸系統(tǒng)（調(diào)制系統(tǒng)）?！?.3通信系統(tǒng)分類和通信方式

1.通信系統(tǒng)分類第十七頁，共三十九頁。

單工通信：（單向）半雙工通信：（雙向、不同時）全雙工通信：（雙向、同時）按傳輸方向和時間分：

2.通信方式第十八頁，共三十九頁。優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省傳輸時間，速度快;

缺點(diǎn)：需要

n條通信線路，成本高;

應(yīng)用：設(shè)備之間的近距離通信:

計算機(jī)和打印機(jī)之間數(shù)據(jù)的傳輸。在并行信道上同時傳輸

n個比特信息。按數(shù)字碼元傳輸時序分：并行傳輸：串行傳輸：課件制作：曹麗娜第十九頁，共三十九頁。011001001101010串行傳輸：數(shù)字碼元序列按時間順序一個接一個地在一條信道中傳輸。

優(yōu)點(diǎn)：成本低，只需一條通信信道；缺點(diǎn)：速度慢，需要外加同步措施。應(yīng)用：遠(yuǎn)距離的通信。

第二十頁，共三十九頁?；靖拍钚畔⒍攘?/p>

性能指標(biāo)

模型/分類/通信方式信息量/信源熵有效性/可靠性

本章內(nèi)容:

第1章緒論

課件制作：曹麗娜第二十一頁，共三十九頁。通信的目的在于傳輸消息中所包含的信息。消息中不確定的內(nèi)容才構(gòu)成信息。信息量就是對這種不確定性的定量描述。信息具有普遍存在性（即存在于任何事物的運(yùn)動和變化中）；可擴(kuò)充或壓縮性；可存儲與傳輸性；相對性（不同的認(rèn)識主體觀察到的信息不同）；可度量、可共享和時效性（信息具有“生命周期”）。在當(dāng)今信息社會中，信息是最寶貴的資源之一。引言§1.4信息及其度量第二十二頁，共三十九頁。信息必須依附于一定的物質(zhì)形式存在，這種承載信息的物質(zhì)就是消息。

同樣的信息可用不同形式的消息來表述。

信息是消息的內(nèi)涵，即消息中包含的有效內(nèi)容。第二十三頁，共三十九頁。原則：度量方法與消息的種類無關(guān)。與消息的重要程度無關(guān)。舉例：“美國世貿(mào)大樓被炸（9.11事件）”（時效性）

“明天下雨”可見：消息中所含信息量和不可預(yù)測性或不確定性有關(guān)。消息所表達(dá)的事件越不可能發(fā)生，信息量就越大。如何度量消息中所含的信息量

?

？根據(jù)概率論知識：事件的不確定性可用事件出現(xiàn)的概率來描述。

與什么有關(guān)？

信息量I

可用概率P

來度量：

I=f[P(x)]

第二十四頁，共三十九頁。P

1，I

0P

0，I

P(x)<P(y),I(x)>I(y)相加性a=2，比特(bit)，簡記為ba=e，奈特(nat)

a=10，哈特萊(Hartley)1nat=1.44b

為什么取對數(shù)？

1.離散消息x的信息量課件制作：曹麗娜第二十五頁，共三十九頁。

概率相同，每個符號蘊(yùn)含的信息量也相同；二進(jìn)制的每個碼元含1

（b)

四進(jìn)制的每個碼元含2

（b)

推廣：M進(jìn)制的每個碼元含log2M

（b)

【1-1】二進(jìn)制信源（0，1）【1-2】四進(jìn)制信源（0，1，2,3）每個四進(jìn)制符號可用

2個二進(jìn)制符號表示。解：試求：等概獨(dú)立發(fā)送符號時，每個符號的信息量。評注例例第二十六頁，共三十九頁。

——信源中每個符號所含信息量的統(tǒng)計平均值。

設(shè)

則統(tǒng)計獨(dú)立的M個符號的離散信源的平均信息量為

H與熱力學(xué)中的熵形式一樣，故稱為信源的熵。

2.離散消息的平均信息量第二十七頁，共三十九頁。

比較例【1-3】與【1-2】可知：等概時，熵最大:評注【1-3】

四進(jìn)制信源（0，1，2，3），

P(0)=3/8，P(1)=P(2)=1/4，P(3)=1/8，試求信源的平均信息量。例解第二十八頁，共三十九頁?！?-4】

某離散信源的概率場同【例1-3】，由它發(fā)送一條消息：201020130213001203210100321010023102002010312032100120210，求這條消息的總信息量。利用信息相加性概念來計算：

一條由m個符號構(gòu)成的消息，其總信息

量為:評注利用熵的概念來計算：例解：第二十九頁，共三十九頁。二進(jìn)制的每個碼元含1

bit等概時，熵最大:

Hmax=log2M借助熵的概念：I總=mH

歸納：課件制作：曹麗娜第三十頁，共三十九頁?；靖拍钚畔⒍攘?/p>

性能指標(biāo)

模型/分類/通信方式信息量/信源熵有效性/可靠性

本章內(nèi)容:

第1章緒論

課件制作：曹麗娜第三十一頁，共三十九頁?？煽啃?/p>

Headline

Headlinetext有效性性能指標(biāo)模擬通信數(shù)字通信

傳輸帶寬輸出信噪比

頻帶利用率

差錯概率矛盾、關(guān)聯(lián)、互換§1.5通信系統(tǒng)主要性能指標(biāo)第三十二頁，共三十九頁。（1）碼元傳輸速率

RB

（傳碼率、波特率）定義：每秒傳送的碼元個數(shù)。單位：波特（Baud）計算：若一個碼元的時間長度為Ts

秒，則

例如：1秒內(nèi)傳輸1000個碼元，則

RB

=1000

Baud

與進(jìn)制數(shù)有關(guān)嗎？

與信源統(tǒng)計特性有關(guān)嗎？

1.數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性指標(biāo)第三十三頁，共三十九頁。（2）信息傳輸速率Rb

(傳信率，比特率)定義：每秒傳遞的比特數(shù)（信息量）。單位：比特/秒（bit/s

）簡記為

b/s

或bps

Rb與RB的關(guān)系——

內(nèi)涵？

H為紐帶第三十四頁，共三十九頁。

（3）頻帶利用率——把B

與傳輸速率聯(lián)系起來定義為單位帶寬內(nèi)的傳輸速率，即

A系統(tǒng)：2000b/s，占用2000Hz的帶寬；

B系統(tǒng)：1500b/s