PDF《通信原理》

1 通信原理 通信原理

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第一章

第一章 概论 概论 1.

1 1.1 通信的发展 通信的发展 z z 古代通信的起源 古代通信的起源 z z 两类通信方式 两类通信方式 z z 近代通信的发展 近代通信的发展

3 1.2 1.2 消息、信息和信号 消息、信息和信号 z z 消息:语音、文字、图形、图像 消息:语音、文字、图形、图像… … z z 信息:消息的有效内容 信息:消息的有效内容 不同消息可有相同内容 不同消息可有相同内容 z z 信号:传输消息的手段(媒介) 信号:传输消息的手段(媒介) 通信系统中传输的是信号 通信系统中传输的是信号

4 z z信息的度量: 信息的度量: * *制定度量方法考虑的原则 制定度量方法考虑的原则 货货物物消消息息货运量 货运量 信息量 信息量 有多种 有多种 有多种 有多种 和种类无关 和种类无关 和类型无关 和类型无关 和贵重程度 和贵重程度 和重要程度 和重要程度 无关 无关 无关 无关 总量是单件 总量是单件 总量是单件独立 总量是单件独立 货运量之和 货运量之和 消息的信息量之和 消息的信息量之和

5 * *制定度量信息的方法 制定度量信息的方法 # # 消息 消息 量量 ≠ ≠ 信息量 信息量 # # 例: 例: 明天降雨量将有一毫米 明天降雨量将有一毫米 -- -- 信息量小 信息量小 明天降雨量将达到一米 明天降雨量将达到一米 -- -- 信息量大 信息量大 明日太阳将从东方升起 明日太阳将从东方升起 -- -- 信息量零 信息量零 # # 信息量 信息量 I = I [ I = I [ P(x P(x) ] ) ], ,P(x P(x) ) -- -- 发生概率 发生概率 # # 定义: 定义:I = I = log loga a [1/P(x)] = [1/P(x)] = - -log loga aP(x P(x) ) # # 通常取 通常取 a = 2, a = 2, 此时单位为 此时单位为 比特 比特 . . # # 对于一个等概率、二进制码元: 对于一个等概率、二进制码元: I = log I = log2

2 [1/P(x)] = log [1/P(x)] = log2

2 [1/(1/2)] =

1 [1/(1/2)] =

1 比特 比特

6 # # 对于一个等概率、 对于一个等概率、M M进制码元: 进制码元: I = log I = log2

2 [1/P(x)] = log [1/P(x)] = log2

2 [1/(1/M)] [1/(1/M)] = log = log2

2 M M 比特 比特 若若M=2M=2k k ,则 ,则 I = k I = k 比特 比特

7 1.3 1.3数字通信 数字通信 1.3.1 1.3.1基本概念 基本概念 ? ?两类信号 两类信号 ? ? 模拟信号:取值连续,例如语音 模拟信号:取值连续,例如语音 ? ? 数字信号:取值离散,例如数据 数字信号:取值离散,例如数据

8 模拟信号与数字信号 模拟信号与数字信号 模拟信号 模拟信号 数字信号 数字信号 t t t t t t t t 码元

9 ? ?两类通信系统 两类通信系统 ? ? 模拟通信系统 模拟通信系统 要求 要求 - - 高保真度 高保真度 准则 准则 - - 信号噪声功率(电压)比 信号噪声功率(电压)比 手段 手段 - - 参量估值方法 参量估值方法 ? ? 数字通信系统 数字通信系统 要求 要求 - - 正确 正确 准则 准则 - - 错误率 错误率 手段 手段 - - 统计判决理论 统计判决理论

10 1.3.2 1.3.2 数字通信的优点 数字通信的优点 z z 取值有限,能正确接收. 取值有限,能正确接收. (a) 失真的数字信号 (b) 恢复的数字信号 数字信号波形的失真和恢复

11 z z 可采用纠错和检错技术,大大提高抗 可采用纠错和检错技术,大大提高抗 干扰性. 干扰性. z z 可采用高保密性能的数字加密技术. 可采用高保密性能的数字加密技术. z z 可综合传输各种模拟和数字输入信号 可综合传输各种模拟和数字输入信号 z z 易于设计、制造,体积小、重量轻. 易于设计、制造,体积小、重量轻. z z 可作信源编码,压缩冗余度,提高信 可作信源编码,压缩冗余度,提高信 道利用率. 道利用率. z z 信噪比随带宽按指数规律增长. 信噪比随带宽按指数规律增长.