通信原理第7版第1章PPT课件(樊昌信版)

西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜卞静西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜绪论通信原理（第7版）樊昌信曹丽娜编著第1章西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜基本概念信息度量性能指标模型/分类/通信方式信息量/信源熵有效性/可靠性本章内容:第1章绪论西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜通信的基本概念§1.1西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜击鼓鸣金电报烽火电话电视因特网数字化智能化高速化宽带化移动化个人化。。。。。。综合化1.1.1通信的发展西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜声音音频信号将音频信号放大、调制，产生AM信号，并耦合到发射天线接收天线将电磁波转换为AM信号（含有噪声）将AM信号解调还原为音频信号，再经音频功放后，驱动扬声器，还原为声音。发射天线将AM信号感应成可以辐射到大气中的电磁波（无线电波）1.1.2消息信息信号调幅（AM）无线广播系统西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜：消息中蕴含的有效内容。：通信系统传输的对象。形式多种:：消息的电表示形式/传输载体。模拟信号：数字信号：信号参量取值连续信号参量取值离散语音、温度、图像数据、文字、符号连续消息：离散消息：信号消息信息西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜信号消息信息传输载体模拟信号数字信号表现形式内涵Q&A三者关系西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜①模拟信号和数字信号:西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜话筒（声音传感器）把声音转变成音频信号；数字终端把符号转变成数字信号；摄像机把图像转变成视频信号；热敏电阻（温度传感器）把温度转变成电信号。t②消息~电信号的转换:传感器西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜基于以上对消息、信息和信号的理解：通信通信系统西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜通信系统模型§1.2西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜1.2.1通信系统一般模型西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜信源信宿发送设备接收设备信道噪声消息→电信号如电话机的话筒把声音→音频信号电信号→消息如电话机的听筒把音频信号→声音原始电信号→适合在信道中传输的信号。如编码、调制其功能与发送设备相反。如译码、解调destinationsourcetransmitterreceiverchannelnoise能传输信号的各种物理媒介西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜模拟信源信宿调制器解调器信道噪声模拟消息原始电信号（基带）基带信号已调信号（带通）1.2.2模拟通信系统模型两对重要变换：西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜噪声源数字解调信道译码解密信源译码信宿数字调制信道编码加密信源编码信源信道信源编码：模/数转换提高有效性信道编码：增强抗干扰能力1.2.3数字通信系统模型西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜抗干扰能力强，且噪声不积累；传输差错可控；便于处理、变换、存储；便于将来自不同信源的信号综合传输；易于集成；易于加密。可能需要较大的传输带宽；对同步要求高。优点缺点1.2.4数字通信的特点西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜通信系统分类与通信方式§1.3西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜详见表3-1按复用方式划分：频分、时分、码分复用。同一个通信系统可以分属于不同分类。AM广播系统——中短波通信、模拟通信、带通传输系统（调制系统）。1.3.1通信系统分类西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜单工通信：（单向）半双工通信：（双向、不同时）全双工通信：（双向、同时）按传输方向和时间分：1.3.2通信方式西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜发送方接收方在并行信道上同时传输n个比特信息。01101100按数字码元传输时序分：并行传输：串行传输：西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜发送方01100100接收方01100100并行/串行转换器串行/并行转换器011001001101010串行传输：数字码元序列按时间顺序一个接一个地在一条信道中传输。西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜基本概念信息度量性能指标模型/分类/通信方式信息量/信源熵有效性/可靠性本章内容:第1章绪论西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜信息及其度量§1.4西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜信息是消息的内涵；通信的目的在于传输消息中所包含的信息；消息中不确定的内容才构成信息；信息量就是对这种不确定性的定量描述。引言信息具有以下特性：在当今信息社会中，信息是最宝贵的资源之一。时效压缩存储传输相对共享存在度量扩充西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜原则：度量方法与消息的种类无关。与消息的重要程度无关。举例：“美国世贸大楼被炸（9.11事件）”（时效性）“明天下雨”可见：消息中所含信息量和不可预测性或不确定性有关。消息所表达的事件越不可能发生，信息量就越大。如何度量消息中所含的信息量?根据概率论知识：事件的不确定性可用事件出现的概率来描述。？西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜原则：度量方法与消息的种类无关。与消息的重要程度无关。举例：“美国世贸大楼被炸（9.11事件）”（时效性）“明天下雨”可见：消息中所含信息量和不可预测性或不确定性有关。消息所表达的事件越不可能发生，信息量就越大。如何度量消息中所含的信息量?？根据概率论知识：事件的不确定性可用事件出现的概率来描述。信息量I可用概率P来度量：I=f[P(x)]西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜P1，I0P0，IP(x)P(y),I(x)I(y)相加性a=2，比特(bit)，简记为ba=e，奈特(nat)a=10，哈特莱(Hartley)1nat=1.44b为什么取对数？1.离散消息x的信息量西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜概率相同，每个符号蕴含的信息量也相同；二进制的每个码元含1（b)四进制的每个码元含2（b)推广：M进制的每个码元含log2M（b)41)3()2()1()0(PPPP01232logb24IIII【1-1】二进制信源（0，1）【1-2】四进制信源（0，1，2,3）21)1()0(PP01221log()log2b1IIPx每个四进制符号可用2个二进制符号表示。解：试求：等概独立发送符号时，每个符号的信息量。评注例例西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜——信源中每个符号所含信息量的统计平均值。设则统计独立的M个符号的离散信源的平均信息量为H与热力学中的熵形式一样，故称为信源的熵。1)()(,),(,),(,,,,11iMiMiMixPxPxPxPxxx且2.离散信源的平均信息量——信源中每个符号所含信息量的统计平均值。211()log(b/()MiiiHpxpx符号）2.离散消息的平均信息量西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜比较例【1-3】与【1-2】可知：等概时，熵最大:max2logHM评注211()log()MiiiHpxpx0123(0)(1)(2)(3)(1.90b6/HPIPIPIPI符号）21log()iiIPx例解西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜利用信息相加性概念来计算：ImH总评注利用熵的概念来计算：01232314137108bIIIII总（）57571906108.64(b)IH总1.906(b/H符号）例解：西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜归纳：西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜基本概念信息度量性能指标模型/分类/通信方式信息量/信源熵有效性/可靠性本章内容:第1章绪论西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜通信系统性能指标§1.5西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜可靠性•Headline•Headlinetext有效性性能指标模拟通信数字通信传输带宽输出信噪比频带利用率差错概率矛盾、关联、互换西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜1BsRT例如：1秒内传输1000个码元，则RB=1000Baud与进制数有关吗？与信源统计特性有关吗？1.5.1数字通信系统的有效性指标西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜Rb与RB的关系——bBRHR2logMbBRR2bBMRR时H为纽带数值相等单位不同西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜（3）频带利用率——把B与传输速率联系起来定义为单位带宽内的传输速率，即(Baud/Hz)BRB-1(b/sHz)bbRB2logMb西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜（1）误码率Pe二进制：Pb=Pe；M进制：PbPe；why?（2）误信率(误比特率）Pb1.5.2数字通信系统的可靠性指标西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜本章小结：术语，模型，分类，通信方式数字通信的优缺点信息量：Ii，H，I总RB，Rb，η；Pe，Pb西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜例题1、对于同样以2400b/s比特率发送的信号，若A系统以2PSK调制方式传输时所需带宽为2400hz，而B系统以4PSK调制方式传输时所需带宽为1200hz，哪个系统更有效？西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜例题1、对于同样以2400b/s比特率发送的信号，若A系统以2PSK调制方式传输时所需带宽为2400hz，而B系统以4PSK调制方式传输时所需带宽为1200hz，哪个系统更有效？Ａ：Ｂ：24001/(sHz)2400bbRbB24002/(sHz)1200bbRbB频带利用率√西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜例题２、某数字传输系统传送二进制码元的速率为1200b/sBaud，求该系统的信息速率。若该系统改为传送八进制信号码元，码元速率不变，则系统信息速率为多少？西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜例题２、某数字传输系统传送二进制码元的速率为1200b/sBaud，求该系统的信息速率。若该系统改为传送八进制信号码元，码元速率不变，则系统信息速率为多少？2log1200(b/s)bBRRM2log3600(b/s)bBRRM西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜例题3、某四进制传输系统，每个码元的持续时间（宽度）为833*10-6s，连续工作1h后，接收到6个错码，且每个错误码元中仅发生1bit错误。求：（1）该系统的码元速率和信息速率（2）该系统的误码率和误信率（误比特率）西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜3、某四进制传输系统，每个码元的持续时间（宽度）为833*10-6s，连续工作1h后，接收到6个错码，且每个错误码元中仅发生1bit错误。求：（1）该系统的码元速率和信息速率62111200(Baud)83310log2400(b/s)BBbBRTRRM西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜3、某四进制传输系统，每个码元的持续时间（宽度）为833*10-6s，连续工作1h后，接收到6个错码，且每个错误码元中仅发生1bit错误。求：（2）该系统的误码率和误信率（误比特率）码元总数：误码率：误信率：41200360043210()BNRt个6461.391043210eeNPN72/log6.9410bePPM西安电子科技大学通信工程学院课件制作：曹丽娜3、某四进制传输系统，每个码元的持续时间（宽度）为833*10-6s，连续工作1h后，接收到6个错码，且每个错误码元中仅发生1bit错误。求：（2）该系统的误码率和误信率（误比特率）码元总