通信原理第一章

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特点：随机性的，无法预知的。
信号：反映消息的电信号。
信息：把消息中的内容用概率统计的方法抽象出来。 信息是消息和信号中包含的某种有意义的抽象的东西。
2、信息量：是信息或消息的一种度量。信息的 大小由信息量来衡量。
不同的消息人们对它的反映是不同的，如：下雨、地震
（太阳从东方升起） 下雨：经常发生，不足为奇，信息量小； 地震：不常发生，很惊讶，信息量大。 （太阳从西方升起）
P（x）：消息的概率 a ：2的整数次幂 P8
信息量的单位的确定取决于底数a：
若对数以2为底时单位是“比特”（bit — binary unit的缩 写）；
若以e为底时单位是“奈特”（nat—nature unit的缩写）；
若以10为底时单位是“哈特”（Hart — Hartley的缩写）。
数字通信系统还有一个非常重要的控制单元， 即同步系统。使收发两端的信号在时间上保持 步调一致
3、数字通信的主要特点 目前，无论是模拟通信还是数字通信， 在不同的通信业务中都得到了广泛的应用。 但是，数字通信更能适应现代社会对通信技 术越来越高的要求，数字通信技术已成为当 代通信技术的主流。
与模拟通信相比，它有如下优点： 1、抗干扰、抗噪声性能好 2、差错可控 3、易加密 4、数字通信设备和模拟通信设备相比，设计 和制造更容易，体积更小，重量更轻。 5、数字信号便于计算机处理，数字信号可以 通过信源编码进行压缩，以减少冗余度，提 高信道利用率。 6、易于与现代技术相结合。
消息出现的概率越大，则消息中包含的信息量 越小； 消息出现的概率越小，则消息中包含的信息量 越大。
信息量：I information ∵ P（x）＝1 必然事件 P（x）＝0 不可能发生事件 I＝0 I＝∞
∴信息量是与事件发生的概率成反比。
1 定义： I loga loga p ( x) p( x)
1958年8月1 日我国第一台数 字电子计算机诞 生，103 机是每 秒30次运算速度 的电子管计算机
物联网技术（The Internet of thing）物联网就是“物物 相连的网” 定义：物联网的定义是通过射频识别装置、红外感应器、 全球定位系统、激光扫描等信息传感设备，按约定的协议， 把任何物品与互联网相连接，使用LAN、GPRS、Wi-Fi、 Bluetooth等进行信息交换和通信，以实现智能化识别、 定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
通信系统原理
电子工程系
课程主要内容
第一章 绪论 第二章 信号变换与分析 第三章 随机信号分析 第四章 模拟调制系统 第五章 模拟信号数字化传输 第六章 数字信号的基带传输 第七章 数字调制系统 第八章 同步原理
第一章 绪论
• 通信的概念与发展 • 通信系统组成与模型 • 信息及其量度 • 通信系统主要性能指标
计算机 互联网 多媒体通信
多媒体通信是指在一次呼叫过程中能同时提供多种媒体 信息(声音、图像、图形、数据、文本等)的通信方式，它是 通信技术、计算机技术和网络相结合的产物。利用多媒体通 信，相隔万里的用户不仅能利用声像图文并茂地交流信息， 使分布在不同地点的多媒体信息能步调一致地作为一个完整 的信息呈现在用户面前，而且用户对通信全过程具有完备的 交互控制能力。这就是多媒体通信的分布性、同步性和交互 性特点
门窗安全无线 传感器
通信技术的发展趋势 1.数字化 2.微型化 3.标准化 4.智能化 5.全球化 6.个人化
通信的发展目标---个人通信
目标是实现：个人通信系统 (PCN)
无论任何人 (Whoever) 在任何时候 (Whenever) 在任何地方 (Wherever) 与另一个人 (Whomever) 进行任何类型 (Whatever)
广义的信道还包括一些信号转换设备， 如天线、馈线、调制、解调等。如微波 天线从广义上也属于信道。
1.2通信系统组成与模型
1、通信系统一般模型。
接收设备：从接收信号中恢复出相应的原始信 号。
1.2通信系统组成与模型
1、通信系统一般模型。
信宿（受信者）：将复原的原始信号转换成相 应的消息。
1.2通信系统组成与模型
广播
半双工通信： 双方可以互传数据信息，但不能同 时发送。 在同一时间，一方发，另一方收。
对讲机
全双工通信：可以在两个方向上同时进行数据 的收发传输。
电话
②按在信道上传输的方式： 串行传输：只使用一个传输信道，数据的若干 位顺序的按位串行排列成数据流。
优点：节省信道利于远程传输。
并行传输：数据的每一位各占用一条信道， 即数据的每一位放在多条并行的信道上同时 传送。
（6）按调制方式分类： 基带传输系统 频带传输系统 （7）按通信业务类型分： 电报通信系统 电话通信系统 数据通信系统
图像通信系统
微波通信系统设备
数字微波通信系统
卫星通信系统
1.2通信方式 ①按数据传输的方向性：
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单工通信： 信号传输是单向的。
两个通信终端间的信号传输只能在一 个方向传输，一方仅发，另一方仅收。
H p( i ) log2 p( i )
i 1
n
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如果：上式中 p(ｘ )= p(ｘ )=…… =p(ｘ )=1/n 1 2 n
则：
1 1 H log2 log2 n n i 1 n
n
∴在等概出现的二进制码中，
每个码的平均信息量为1bit；
通常采用“比特”作为信息量的实用单位
例1、一个二进制信号的信息量为多少？ 二进制码0、1出现的概率是等概的 （一个二进制码所代表的信息量为多少比特？） 解： P（1）＝P（0）＝1/2
I log
1 1 2 2
log 1bit
2 2
所以一个二进制码代表的信息量为一比特。
例2、四进制码0、1、2、3中每个码元出现的 概率相同， 即P(0)=P(1)=P(2)=P(3)=1/4
缺点： 需要较大的传输带宽。模拟电话 4KHz,数字电话20-64KHz
对同步要求高
4、数字通信系统可进一步细分为数字频带传输通信系
统和数字基带传输通信系统。
基带传输是将未经调制的信号直接传送，如音频市内电话。 频带传输是对各种信号调制后传输的总称。（经过调制器/解 调器的数字通信系统）
1-3信息及其量度 一、基本概念 消息：指通信系统传输的对象、
这些都与通信有关
1838 1864 1876 1896 1906 1918 1925 1936 1937 1938 1940
莫尔斯 有线电报 麦克斯韦尔 电磁辐射方程 贝尔 电话 马克尼 无线电报 真空管 调幅广播 超外差接收机 三路明线载波电话 多路通信 调频广播 脉冲编码调制PCM 电视广播 二战刺激 雷达和微波系统
8 2
如上： 一个二进制码代表的信息量为1bit；
一个四进制码代表的信息量为2bit；
一个八进制码代表的信息量为3bit。
0
二进制 0 四进制 00 八进制 000
1
1 01
2
3
4
5
6
7
10
11
001 010 011 100 101 110 111
3、平均信息量（非等概情况） 一个消息由多个符号组成，每个符号所含的 信息量的统计平均值称为符号的平均信息量。 算数平均 统计平均
1.1通信的概念与发展
1.通信：把信息从一地向另一地传输。完成信 息的传递和交换。 现代通信主要就是指电通信。 电通信telecommunication的发起与起源： 十九世纪三十年代低级有线电报出现是真正电 通信的标志。莫尔斯 十九世纪七十年代出线电话机。贝尔、里程碑 十九世纪末又出现了无线通信方式，无线电报。
பைடு நூலகம்特点：提高传输速率，硬件成本提高了。
1.2通信系统组成与模型
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1、通信系统一般模型。
信源：是发出信息的源。（模拟信源和数字信 源）
信源和信宿可以是人，也可以是机器设备，因而既可以实现 人—人通信，也可以实现人—机或机—机通信。通信源发出的 信号可以是语音信号，也可以是数字、符号、图像等非语音信 号。
平均
平均信息量是由每个消息的信息量的概率加权 和得到的。
例：有A、B、C三个事件，每个事件发生的概 率为P（A）、P（B）、P（C），则该信源中 每个事件的平均信息量为： H= -[P(A)log2P(A)+P(B)log2P(B)+P(C)log2P(C)]
若：一个信源是由n个独立的符号ｘ1ｘ2,……,ｘn 所构成，且每一个符号出现的概率分别为p(ｘ1)、 p(ｘ2)…… p(ｘn) 则此信源中每个符号的统计平均信息量为：
3、通信的分类 （1）按传输信道分：
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有线：电磁波在导线中传输。（光纤、双绞线、同轴 电缆）
无线：电磁波在空间中传输。（无线电、微波、卫星）
（2）按信号的形式不同分：
模拟通信：传输信号是连续变化的。如话音、AM、FM
数字通信：系统传输的信号是离散的。如PCM、数字广 播、数字电视等
数字通信近年来发展迅速，并且正在取代原有的 模拟通信方式，其原因：
2、数字通信系统 利用数字信号来传递信息的通信系统。
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变换器的作用是把信息转换成数字基带信号。
信源编码与译码的主要任务是提高数字信号 传输的有效性。信源编码器的输出就是信息 码元,此外，话音和图像压缩编码等都是在信 源编码器内完成。接收端信源译码则是信源 编码的逆过程
信道编码的任务是提高数字信号传输的可靠性。 其基本做法是在信息码组中按一定的规则附加 一些监督码元，以使接收端根据相应的规则进 行检错和纠错，信道编码也称纠错编码。接收 端信道译码是其相反的过程。
1、通信系统一般模型。
噪声源：是信道中的噪声及分散在通信系统其 它各处的噪声的集中表示。