樊昌信-通信原理(第七版)-第1章-緒論-BN-20190926

通信原理（第7版）樊昌信曹麗娜編著參考書目ModernDigitalandAnalogCommunicationsystems,4thed電子工業(yè)出版社，DigitalandAnalogCommunicationSystem,6thed科學(xué)出版社CommunicationSystemsEngineering,2nded高等教育出版社沈連豐通信系統(tǒng)（第4版），電子工業(yè)出版社南利平通信原理簡明教程，清華大學(xué)出版社1.緒論0.52.確知信號13.隨機(jī)過程34.信道25.模擬調(diào)制系統(tǒng)3.56.數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)47.數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng)48.新型數(shù)字帶通調(diào)制系統(tǒng)拔高

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緒論第1章基本概念信息度量

性能指標(biāo)

組成/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

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

通信的基本概念§1.11.1.2消息信息信號

通信的目的：傳遞信息中所包含的信息。消息：是物質(zhì)或精神狀態(tài)的一種反映，例如語音、文字、音樂、數(shù)據(jù)、圖片或者活動圖像等。信息：消息中包含的有效內(nèi)容。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

1.1.1

通信的發(fā)展實現(xiàn)通信的方式和手段：電信發(fā)明史1837年：莫爾斯發(fā)明有線電報1876年：貝爾發(fā)明有線電話1918年：調(diào)幅無線廣播1936年：商業(yè)電視廣告開播

1.1.2消息信息信號本課程“通信”術(shù)語是指“電通信”，包括光通信，因為光也是一種電磁波。在通信系統(tǒng)中，消息的傳遞是通過電信號實現(xiàn)的。所以，信號是消息的載體。消息攜帶在電信號的某一參量上，若電信號離散取值，則該參量是離散取值的，稱為數(shù)字信號，反之若該參量連續(xù)取值，則稱為模擬信號。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

Q&A

三者關(guān)系消息的傳遞是通過電信號來實現(xiàn)的。信號是消息的載體。有效內(nèi)容：消息中蘊(yùn)含的有效內(nèi)容。：通信系統(tǒng)傳輸?shù)膶ο?。信息的載體形式多種:

：消息的傳輸載體。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①

模擬信號和數(shù)字信號: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:基于以上對消息、信息和信號的理解：通信通信系統(tǒng)載體有效信息信道按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)還是數(shù)字通信系統(tǒng)。

通信系統(tǒng)模型§1.2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）

1.2消息信息信號

1.2.1

通信系統(tǒng)一般模型消息→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信道將消息轉(zhuǎn)換成原始電信號產(chǎn)生適合在信道中傳輸?shù)男盘杺魉拖⒌哪康牡貙⑿盘柗糯蠛头醋儞Q傳輸信號的物理媒質(zhì)噪聲的集中表示信息源模擬信源數(shù)字信源聲音→音頻信號圖像→視頻信號字符→數(shù)字信號鍵盤→數(shù)字信號發(fā)送設(shè)備包含變換、放大、濾波、編碼、調(diào)制等過程接收設(shè)備包含分路、解調(diào)、譯碼、糾錯等過程受信者電信號還原為消息，如揚(yáng)聲器等。信道無線信道有線信道明線電纜光纖自由空間模擬消息

原始電信號（基帶）

信源，信宿基帶信號

已調(diào)信號（帶通）

調(diào)制器，解調(diào)器

1.2.2

模擬通信系統(tǒng)模型

兩對重要變換：信號可以分為模擬信號和數(shù)字信號。模擬信號特征：幅度連續(xù)，時間可連續(xù)也可以不連續(xù)。數(shù)字信號特征：幅度離散，一般時間也離散。通信系統(tǒng)可以分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。模擬通信系統(tǒng)：利用模擬信號傳遞消息的通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)：利用數(shù)字信號傳遞消息的通信系統(tǒng)。模擬信號數(shù)字信號

1.2.3

數(shù)字通信系統(tǒng)模型模擬消息

原始電信號（基帶）

信源，信宿基帶信號

已調(diào)信號（帶通）

調(diào)制器，解調(diào)器

兩對重要變換：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

1.2.3

數(shù)字通信系統(tǒng)模型抗干擾能力強(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?？赡苄枰^大的傳輸帶寬；對同步要求高。優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)

1.2.4

數(shù)字通信的特點(diǎn)

通信系統(tǒng)分類

與通信方式§1.3詳見表3-1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)）。

1.3.1

通信系統(tǒng)分類頻率范圍符號傳輸媒介用途3Hz～30KHz甚低頻VLF有線線對

長波無線電音頻、電話、數(shù)據(jù)終端、長距離導(dǎo)航、時標(biāo)30KHz～300KHz低頻LF有線線對

長波無線電導(dǎo)航、信標(biāo)、電力線通信300Hz～3MHz中頻MF同軸電纜

短波無線電調(diào)幅廣播、移動陸地通信、業(yè)余無線電3MHz～30MHz高頻HF同軸電纜

短波無線電電視、調(diào)頻廣播、空中管制、車輛通信、導(dǎo)航30MHz～300MHz甚高頻VHF同軸電纜

米波無線電電視、調(diào)頻廣播、空中管制、車輛導(dǎo)航、導(dǎo)航300MHz～3GHz特高頻UHF波導(dǎo)

分米波無線電電視、空間遙測、雷達(dá)導(dǎo)航、點(diǎn)對點(diǎn)通信、移動通信3GHz～30GHz超高頻SHF波導(dǎo)

厘米波無線電微波通信、衛(wèi)星通信、空間通信、雷達(dá)30GHz～300GHz極高頻EHF波導(dǎo)

毫米波無線電雷達(dá)、微波接力、射電天文學(xué)105～107GHz紫外、可見光、紅外光纖

激光空間傳播光纖通信頻分復(fù)用FDM用頻譜搬移的方法使不同信號占據(jù)不同的頻率范圍；時分復(fù)用TDM用抽樣或脈沖調(diào)制方法使各路不同信號占用不同的時間區(qū)間；碼分復(fù)用CDM用一組包含互相正交的碼字的碼組攜帶多路信號。

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：

1.3.2

通信方式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：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。

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

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第1章緒論

信息及其度量§1.4信息是消息的內(nèi)涵；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。引言信息具有以下特性：在當(dāng)今信息社會中，信息是最寶貴的資源之一。時效壓縮存儲傳輸相對共享存在度量擴(kuò)充

信息一詞在概念上與消息的意義相似，但是它的含義更普遍化、抽象化。信息可被理解為消息中包含的有意義的內(nèi)容。信息的多少可以用"信息量"來衡量。

1、信息量信息的度量，與信息發(fā)生的概率成反比。如果一個事件發(fā)生的概率是1，這是一個必然事件，那么它的信息量就是0。2、定義假設(shè)表示消息發(fā)生的概率，表示消息中所含的信息量。（1）信息量是該消息出現(xiàn)的概率的函數(shù)，即（2）信息量與消息出現(xiàn)的概率成反比（3）信息量具有相加性，關(guān)系式為如何度量消息中所含的信息量

?P

1，I

0P

0，I

P(x)<P(y),I(x)>I(y)相加性若干個相互獨(dú)立事件構(gòu)成消息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

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

——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.離散信源的平均信息量

——信源中每個符號所含信息量的統(tǒng)計平均值。

2.

離散消息的平均信息量

比較例【1-3】與【1-2】可知：等概時，熵最大:評注例解利用信息相加性概念來計算：評注利用熵的概念來計算：例解：例

歸納：

當(dāng)連續(xù)消息出現(xiàn)的概率密度為時，連續(xù)消息的平均信息量為

3.連續(xù)消息的平均信息量基本概念信息度量

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

通信系統(tǒng)性能指標(biāo)§1.5可靠性HeadlineHeadlinetext有效性性能指標(biāo)模擬通信數(shù)字通信有效性:傳輸帶寬可靠性:輸出信噪比

頻帶利用率

差錯概率

矛盾、關(guān)聯(lián)、互換

傳輸一定信息量時所占用的信道資源(頻帶寬度和時間間隔),或者說是傳輸?shù)摹彼俣取眴栴}。接收信息的準(zhǔn)確程度，也就是傳輸?shù)摹百|(zhì)量”問題。

1.5.1數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性指