现代通信系统原理北工大Chapter1绪论.ppt

1.1 通信系统模型 1.2 信息及其度量 1.3 信道与信道容量 1.4 通信系统的主要性能指标,第一章 绪 论,引 言 现代通信与信息社会,通信的任务: 克服距离上的障碍,迅速而准确地传输信息。,历 史： 第一阶段：语言 第二阶段：文字、邮政 第三阶段：印刷术 第四阶段：电气通信（技术发展迅速） 第五阶段：信息时代（信源多样化，传输速率，存储量，信号处理复杂） 例： 个人通信 第三代移动通信,表1-1 IMT2000业务的最低性能要求,1.1 通信系统模型,一、一般通信系统模型（模拟）,二、数字通信系统模型,三、通信方式,四、通信网,五、扩展频带通信系统,1.2 信息及其度量,消息是以具体信号形式出现； 信息为消息中包含的抽象的、有效的内容。 消息的出现是随机的无法预知，且消息出现的可能性(概率)越小，则此消息携带的信息量越大。,例：人所共知，一般为早8:00上班。 则，“明早8:00上班”， p(A)1,信息量小; 而,“明早10:00上班”， p(b)1,信息量大。,一、离散信源的信息量 1.单个消息的信息量 设:消息x出现的概率为p(x),信息量 I(x)为 对数底为2,信息量I(x)单位为比特(bit); 对数底为e,信息量I(x)单位为奈特(nit); 对数底为10,信息量I(x)单位为哈特莱。 常用单位为比特(bit)。,例：二进制中“1”，“0”两个消息 独立选一，出现的概率均为1/2。 若采用M进制，则收到每一个消息的信息量为： 当M为2的k次方时,2.n个消息的信息量 设有n个消息,且非等概率出现,其概率分别为: P1(X),P2(X),Pn(X),n个概率之和为1。 则每一消息所包含信息量的统计平均值，即平均信息量(信息源的熵)为：,二、连续消息的信息量 可用概率密度表示，连续消息的平均信息量(相对熵)为：,1.3 信道与信道容量,一、信道的定义,二、信道模型,1.调制信道(图a) 若信道参量随时间变化,网络传递函数为H(,t),即网络参数的幅频特性和相频特性均随时间变化,称为变参信道。 u0(t)=k(t)ui(t)+n(t) k(t)为乘性干扰：由各种线性和非线性失真，以及传输媒质的影响。 n(t)为加性干扰源：信道各处噪声之和，一般为加性高斯白噪声。,(2) 若信道参量不随时间变化,网络传递函数为H(),称为恒参信道。 |H()|为传递函数的幅频特性，与有关，可通过幅度均衡器进行非线性补偿。 为传递函数的相频特性，与有关，可通过相位均衡器进行非线性补偿。,实际信道常用时延()=d/d表示,2.无记忆编码信道(图b) 无记忆编码信道：指错码与前后码元是否有错无关。即错码概率相互独立。 有记忆编码信道：有关。不独立。,二、信道容量 根据信息论，对于连续信道，若信道带宽为B，且受到加性高斯白噪声的干扰，则信道容量C的理论公式(香农公式)为： 结论： 1.提高信噪比S/N。极端情况下，N0，S/N，信道容量C。 2.给定信道容量C，可用不同的B和S/N 的组合来传输信号。 3.改变信号带宽B，信道容量C与B并非正比关系。,可见B时，C不会无限增大，而趋于常数1.44S/N。,4.信道容量C是信道能传输的最高信息传输速率。常把能以等于C的速率传输信息，并能达到任意小错误概率的通信系统称为理想通信系统。,1.4 通信系统的主要性能指标,有效性：系统高效率地传输消息。 可靠性: 系统不失真地传输消息。 有效性和可靠性是相互制约的。,一、模拟通信系统 1.系统的信息传输速率用给定信号的有效传输带宽来衡量。信号的有效传输带宽与调制方式有关。,2.失真 (1)加性干扰所产生的失真，用信噪比S/N来衡量。即在相同情况下，信噪比越高，说明该系统的通信越好，或该系统的抗干扰能力越强。 而不同用途的通信系统，信噪比的指标要求也不同： 电视系统，S/N约为60dB; 商用电话，S/N约为30dB; 一些雷达系统，S/N约为3dB即可工作。 (2)乘性干扰所产生的失真，不同系统具体的性能指标不同： 话路通信系统，用可懂度和清晰度来衡量； 广播通信系统，要求保真度等。,二、数字通信系统 1.传输有效性用传输速率来衡量 信号(码元)传输速率(传码率)RBN 每秒传送码元的数目，单位为“波特”,用“B”表示。对于N进制的一个符号可用多进制符号来表示，或采用log2N个二进制符号表示(例：N=16时，十六进制的每个符号可用四位二进制符号表示)。,信息传输速率(传信率)Rb： 每秒传送二进制码元的数目，