通信原理 课件.ppt

2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 1 通信原理 任课教师 宋金玲E MAIL jlsongrr 办公地点 教4楼509 文昌 信电楼B511 南湖 电话2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 2 曹志刚 钱亚生 现代通信原理 北京 清华大学出版社 南利平编著 通信原理简明教程 清华大学出版社 主要参考书 教材 樊昌信 通信原理 北京 国防工业出版社第六版 西蒙 赫金著 通信系统 第四版 电子工业出版社 BernardSklar著 数字通信 基础与应用第四版 电子工业出版社 中文版 东南大学徐平平等译 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 3 教材和参考书 西蒙 赫金著 通信系统 BernardSklar著 数字通信 基础与应用 曹志刚 钱亚生 现代通信原理 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 4 通信系统的组成 通信方式 信息及其度量 通信系统的性能指标 本章主要内容 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 5 一 通信系统的组成 1 通信系统的分类 模拟通信系统 信道中传输的是模拟信号称为模拟通信 数字通信系统 信道中传输的是数字信号称为数字通信 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 6 2 模拟通信系统 分类 点 点单路通信系统点 点多路通信系统 FDM 通信网 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 7 A点信息快速可靠地传输到B点 1 点 点单路通信系统 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 8 收滤波器 滤除信号频带以外的噪声 发滤波器 滤除调制器输出的无用信号 调制器 使信号的发射频率能够改变 语音信号的频率范围为300 3400Hz 一般要求天线长度为 1 2 1 4 波长 因此必须进行调制 使信号与信道相匹配 便于频分复用 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 9 此系统为单向通信系统即单工通信系统 当AB都有调制解调器时可实现双工通信 说明 模拟通信也可进行加密 无调制解调器的模拟通信系统较简单 不予讨论 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 10 2 点 点多路通信系统 FDM A点的多路信息快速可靠地传输到B点 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 11 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 12 3 通信网 m个站点 每个站点n个用户传输 复用 交换 网络为现代通信的四大技术 本科只介绍传输 复用技术 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 13 2 数字通信 分类 点 点单路通信系统点 点多路通信系统 TDM 通信网 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 14 1 点 点单路通信系统 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 15 说明 信源 可以是模拟信源 连续信源 也可以是数字信源 离散信源 信源编码作用 对模拟信号进行A D转换 删除原始记录中的冗余量 即对数据进行压缩 信道编码 纠错编码 通过增加数码的方式来提高数字信号的抗干扰能力 尽可能控制差错 实现可靠通信 调制器 作用同模拟信号 发 收滤波器 使系统无码间干扰 误码率最小 同步器 使收发信机步调一致地工作以正确传输信息 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 16 2 点 点多路通信 TDM 设信源为模拟的 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 17 说明 对信号进行时域分割TDM 也可用FDM 若无帧同步码 则无法对各路信号进行正确分接 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 18 3 通信网 同模拟通信系统 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 19 二 通信方式 单工通信 消息只能单方向传输 半双工通信 通信双方都能收发 但不能同时进行 全双工通信 通信双方同时能进行收发信息的工作方式 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 20 三 信息及其度量 1 消息和信息 消息以具体信号形式表现出来 信息则是抽象的 本质的东西 消息中不确定的内容才构成信息 即信息是对这种不确定性的定量描述 消息出现的可能性 概率 越小 则消息中包含的信息量就越大 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 21 2 离散消息的信息量 设某离散消息所携带的信息量为 出现的概率为 则 取值的情况 2时 信息量的单位为比特 bit 目前多用bit 时 信息量的单位为奈特 nit 10时 信息量的单位为哈特莱 Hattle 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 22 信息具有相加性 即若干个独立消息之和的信息量是每个消息所含信息量的线性叠加 已知二进制离散信源 0 1 每一波形等概独立发送 求传送二进制波形之一的信息量 解 0 1波形出现的概率 则发送0或1的信息量相同 即为 例题 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 23 若把上例中的信源改成四进制即 0 1 2 3 其他条件不变 则可以计算出 因此可以得出结论 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 24 四进制每一波形所含的信息量 恰好是二进制每一波形所含信息量的2倍 结论 可以推广 进制每一波形所含的信息量 是二进制每一波形所含信息量的倍 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 25 3 离散信源的平均信息量 定义 平均信息量是指信源中每个符号所含信息量的统计平均值 又叫信息源的熵 沿用热力学中的熵 用符号H来表示 单位为bit 符号 其中 为信息源中的符号 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 26 信息源的最大熵发生在信源中每个符号独立 等概出现时 此时 例题 第11页例 1 2 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 27 一信息源由4个符号0 1 2 3组成 它们出现的概率分别为 且每个符号的出现都是独立的 试求某个消息 201020130213001203210100321010023102002010312032100120210的信息量和平均信息量 信息源的熵 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 28 一个0符号的信息量 共有23个0 信息量 同理 平均信息量 当消息很长时 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 29 当消息很长时 用熵的概念来计算信息量比较方便 方法为 一条由n个符号构成的信息 其总信息量 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 30 四 通信系统的性能指标 1 有效性 给定信道内能传送的信息内容的多少 称为有效性 用有效传输频带 即频带利用率 和传输速度来度量 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 31 1 传输速率 a 码元传输速率 传码率 单位时间 每秒 内传输码元的数目 又称为传码率 单位为Baud或B 波特 传码率与码元进制无关 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 32 例 二进制调频波一个 1 或 0 符号的持续间为 则调制速率即传码率 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 33 b 信息传输速率 单位时间内 每秒 内传递的信息量 比特数 又称为传信率或信息速率 单位为比特 秒 bit s或b s或bps 2009Copyright 中国矿业大学通信研究所 34 说明 在等概情况下 设M为符号 码元 的进制数 则 一般情况下 设信源的码元速率为 熵为H 则信源的平均信息速率为 2009Copyright 中国矿业大学通