《通信原理第七版第1章ppt课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《通信原理第七版第1章ppt课件.pptx（28页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、通信原理Principles of Communications 课件整理：王怀兴 QQ：76944908 Email： TEL：18971025983,第1章 绪论信息作为一种资源，只有通过传播、交流与共享才有意义，而通信是信息传输的重要手段，本书主要讨论如何可靠而有效地传输信息。本章内容基本概念(Basic concept)通信系统模型、通信系统分类、通信方式信息及其度量(Information and its measurement)信息量、信源熵、总信息量系统性能指标(System performance index)可靠性、有效性,绳结,第1章 绪论,1.1 通信基本概念(Basic
2、 concept of communication)通信：信息的传输与交换1.1.1 通信的发展历程,击鼓,鸣金,旗语,信鸽,烽火,电报,电话,电视,网络,模拟式,数字化,智能化,高速化,宽带化,综合化,移动化,个人化,第1章 绪论,1.1 通信基本概念(Basic concept of communication)1.1.2 消息、信息与信号,声音,音频电信号,将音频电信号放大、调制产生AM信号，并耦合到发射天线,发射天线将AM信号感应成大气传输的电磁波(无线电波),接收天线将电磁波转换为AM信号 (含有噪声),滤波并将AM信号解调为音频信号，经音频功放放大后驱动扬声器还原为声音,消息中包含
3、的有用或有意义的内容,消息的光或电表示形式/方便传输/消息的传输载体,通信系统传输的对象，有很多种形式,第1章 绪论,1.1 通信基本概念(Basic concept of communication)1.1.2 消息、信息与信号,消息,信号,信息,连续消息语音、温度、图像、振动离散消息文字、数字、符号、节拍,模拟信号信号幅度与时间连续取值数字信号信号幅度与时间离散取值,1、如何区分模拟与数字信号?2、如何将消息转换成信号？,第1章 绪论,1.1 通信基本概念(Basic concept of communication)1.1.2 消息、信息与信号 三者什么关系？,消息,信号,信息,内涵,表
4、现形式,传输载体,模拟信号,数字信号,Q&A?,第1章 绪论,1.1 通信基本概念(Basic concept of communication)1.1.2 消息、信息与信号 模拟与数字信号？,区分原则：看携载消息的信号参量的取值,取值连续且状态数无穷-模拟信号,取值离散且状态数有限-数字信号,第1章 绪论,1.1 通信基本概念(Basic concept of communication)1.1.2 消息、信息与信号 消息转换成信号？,通信：利用信号(电、光等)传输消息中的信息。,通信系统：完成通信过程所需要的电子设备及信道总体。,第1章 绪论,1.2 通信系统模型(Model of com
5、munication system),第1章 绪论,1.2 通信系统模型(Model of communication system),1、通信系统一般模型,2、模拟通信系统模型,第1章 绪论,3、数字通信系统模型,1.2 通信系统模型(Model of communication system),信源编码：把模拟信号变成数字信号(A/D)，提高有效性；加密编码：扰乱原来的码元排布规律，提高保密性；信道编码：增加冗余码元(校验元)，提高可靠性；数字调制：把前面得到的数字信号加载到载波上；后面的信源译码、解密、信道译码以及数字解调几个过程分别是前面对应过程的逆过程。,第1章 绪论,4、数字通信的
6、特点,1.2 通信系统模型(Model of communication system),第1章 绪论,1.3 通信系统分类与通信方式Communication system classification and communication mode,同一个通信系统可以分属于不同的分类，例如AM广播系统，既是中短波通信，也是模拟通信，也是带通传输系统。,1、通信系统的分类,第1章 绪论,1.3 通信系统分类与通信方式Communication system classification and communication mode,2、通信方式,按传递方向与时间分单工通信simplex com
7、munication单向传输半双工通信Half-duplex communication可双向传输，但不能同时进行全双工通信Duplex communication正反方向可以同时传输,第1章 绪论,1.3 通信系统分类与通信方式Communication system classification and communication mode,2、通信方式按照数据码元传输方式分为串行与并行传输,01101101,发送方,接收方,特点：速度快、成本高应用：近距离快速通信举例：计算机与打印机,0 1 1 0 1 1 0 1,优点：单线通信、成本低缺点：速度慢，需外同步应用：远距离通信,第1章 绪
8、论,1.4 信息及其度量(Information and its measurement),通信的目的是传输消息中所包含的信息；消息中不确定的内容构成信息；信息是事物存在状态或运行方式不确定性的描述；信息具有：普遍存在性、可扩展或压缩性、可存储与传输性、相对性、可度量性、可共享和时效性；当今社会，信息是一种宝贵的资源；信息必须依附于消息(物质形式)这个载体存在；信息是消息的内涵，同一个信息可以用不同的消息表示；思考：如何度量消息中所包含的信息量？,第1章 绪论,1.4 信息及其度量(Information and its measurement),原则：1、度量方法与消息形式或种类无关； 2、
9、度量方法与消息的重要程度无关。举例：1、听说刘翔退役后要来二师当体育教师！ 2、本年度的院士评选中，华中科技大学某某老师评为院士! 3、湖北第二师范学院在高新二路路口！ 4、美国世贸大楼被轰炸（9.11）！ 5、王怀兴老师是本届师德标兵！总结：1、消息中包含的信息与不确定程度有关； 2、消息事件不确定性越小，信息越大。,第1章 绪论,1.4 信息及其度量(Information and its measurement),1、离散消息x的信息量某事件x的发生概率为P(x)，则所包含的信息量为：,a=2时，单位为比特(bit)，称为二进制单位a=e时，单位为奈特(nat)a=10时，单位为哈特莱(
10、hartley，简记为hart)1nat=1.44bit，1hart=3.32bit，一般采用bit单位,第1章 绪论,1.4 信息及其度量(Information and its measurement),【例1.1】 A=0，1为二进制信源，B=0，1，2，3为四进制信源，若信源中每个符号都是等概率分布的，试求每个符号的信息量？,小结：1、概率相同的符号所包含的信息相同；2、二进制符号等概率时，每个码元1比特；3、四进制符号等概率时，每个符号2比特；4、M进制符号等概率时，每个符号log2M比特。,第1章 绪论,1.4 信息及其度量(Information and its measurem
11、ent),2 离散消息的平均信息量,则各符号统计独立时，离散信源的平均信息量为,H与热力学中熵的形式一样，称为信源熵。,为xi的自信息。,【例1.2】信源A=0，1，2，3为四进制信源，(1)当P(0)=8/3,P(1)=P(2)=1/4,P(3)=1/8；(2)各符号等概率分布时，分别求平均信息量。解：(1)按照(1)中的概率分布有：,第1章 绪论,1.4 信息及其度量(Information and its measurement),(2)按照(2)中的概率分布有：,小结：各符号等概率分布时，信源熵最大,第1章 绪论,1.4 信息及其度量(Information and its measu
12、rement),【例1.3】信源A=0，1，2，3 ，当P(0)=8/3,P(1) = P(2)=1/4, P(3)=1/8时，求信源发出的消息序列201020130213001203210100321010023102002010312032100120210，求此条消息的总信息量。解：利用各符号自信息相加来计算，则有：,利用熵的概念来计算H(A)=1.906bit/symbol，则有：,小结：已知H与符号个数m，则总信息为I总=mH,第1章 绪论,1.5 通信系统主要性能指标(The key performance index of communication system),通信系统性能
13、指标有有效性、可靠性、适应性、经济性、标准性、可维护性、保密性、认证性等。,有效性,可靠性,矛盾、关联、互换,模拟通信系统传输带宽有效性输出信噪比可靠性,数字通信系统频带利用率有效性差错概率可靠性,第1章 绪论,1.5 通信系统主要性能指标(The key performance index of communication system),1、通信系统的有效性指标(1)码元传输率RB(传码率、波特率)定义：每秒传送的码元个数,单位为波特(Baud)计算：若码元周期为TB秒，则RB=1/TB。例如：一秒内传输1000个码元，则RB=1000Baud(2)信息传输率Rb(传信率，比特率)定义：每
14、秒传递的比特数，单位bit/s或bps。计算： Rb=RBH或 Rb=RBlog2M(bit/s或bps) 可见，当信源为二进制时，M=2，则有Rb=RB,第1章 绪论,1.5 通信系统主要性能指标(The key performance index of communication system),1、通信系统的有效性指标(3)频带利用率,Q&A,A系统：每秒传输二进制码元2000个，占用带宽2000Hz；B系统：每秒传输1500bit信息，占用1000Hz带宽；,Pe与Pb之间有什么关系？,第1章 绪论,1.5 通信系统主要性能指标(The key performance index of communication system),2、通信系统的可靠性指标(1)误码率Pe,(2)误码率Pb,Q&A,二进制：Pe=PbM进制： PbPe,第1章 小 结,1、通信的基本概念通信术语、通信系统模型及分类、通信方式2、信息及其度量自信息：I(x)=-logP(x)信源熵：H(X)=EI(x)总信息量：I总=mH3、通信系统性能指标有效性：RB、Rb、=RB/B、b=Rb/B可靠性：Pe、Pb,第1章 作 业,P15-16思考题全部准备，课堂提问习 题1-5，1-6，1-7，1-8,
