无人机地面站系统 课件 3-2-2-通信基础

无人机模块3无人机数据链系统认知与维护基础数据链与指挥控制系统本讲内容信息论基础消息、信息与信号信息量相关概念信息量计算通信系统模型通信系统一般模型模拟通信系统模型数字通信系统模型通信方式通信系统性能指标信息论基础1消息信息和信号010203消息

信息

信号010203通信系统传输的对象连续消息：语音，温度，图像离散消息：数据，文字，符号消息消息中蕴含的有效内容。信息消息的电表示形式/传输载体信号模拟信号：信号参量取值连续数字信号：信号参量取值离散信息的度量消息中不确定的内容才构成信息。通信的目的在于传输消息中所包含的信息。消息中不确定的内容才构成信息。信息量就是对这种不确定性的定量描述。信息具有普遍存在性（即存在于任何事物的运动和变化中）；可扩充或压缩性；可存储与传输性；相对性（不同的认识主体观察到的信息不同）；可度量、可共享和时效性（信息具有“生命周期”）。信息量就是对这种不确定性的定量描述。在当今信息社会中，信息是最宝贵的资源之一。信息必须依附于一定的物质形式存在，这种承载信息的物质就是消息。同样的信息可用不同形式的消息来表述。信息是消息的内涵，即消息中包含的有效内容。信息的度量如何度量信息量？信息的度量度量方法与消息的种类无关。与消息的重要程度无关。消息中所含信息量和不可预测性或不确定性有关。消息所表达的事件越不可能发生，信息量就越大。思考：世贸中心大楼被炸和明天下雨哪个信息量大？信息量I

可用概率P

来度量

I=f[P(x)]

离散消息的信息量a=2，比特(bit)，简记为ba=e，奈特(nat)

a=10,哈特莱(Hartley)例题试求：等概独立发送符号时，每个符号的信息量。2四进制信源（0，1，2,3）1二进制信源（0，1）每个四进制符号可用2个二进制符号表示。概率相同，每个符号蕴含的信息量也相同；二进制的每个码元含1

（b)

四进制的每个码元含2

（b)推广：M进制的每个码元含log2M

（b)

2

通信系统模型通信系统一般模型模拟通信系统模型数字通信系统模型信源发送设备信道接收设备信宿通信系统的组成噪声发送设备信源信宿接收设备信道信源信宿作用消息转化为原始电信号分类模拟信源，数字信源模拟信源模拟信源输出连续的模拟信号如话筒，摄像机输出离散的数字信号，如电传机（键盘字符—>数字信号）、计算机等各种数字终端数字信源信宿：电信号

消息信号发送设备作用原始电信号

适合于在信道中传输的信号,如：编码，调制使发送信号与信道特性匹配抗信道干扰功率够，传输距离远发送设备作用原始电信号

适合于在信道中传输的信号,如：编码，调制使发送信号与信道特性匹配抗信道干扰功率够，传输距离远信号放大和反变换，其目的是从收到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号接收设备信道作用信道是一种物理媒质，用来将来自发送设备的信号传送到接收端有线：明线、电缆和光纤无线：自由空间分类信道既给信号以通路，也会对信号产生各种干扰和噪声信道的固有特性及引入的干扰和噪声直接关系到通信的质量两对重要变换模拟消息原始电信号（基带）-信源信宿基带信号已调信号（带通）-调制，解调器模拟通信系统的模型数字通信系统模型信源编码模/数转换，提高有效性信道编码增强抗干扰能力调制解调调制：把信息寄托到载波上解调：从已调信号中卸载信息数字通信系统优点需要较大的传输带宽；对同步要求高。抗干扰能力强，且噪声不积累；传输差错可控；便于处理、变换、存储；便于将来自不同信源的信号综合传输；易于集成；易于加密。缺点数据通信方式3rd同一个通信系统可以分属于不同分类AM广播系统——中短波通信、模拟通信、带通传输系统

通信系统分类3456传输方式通信业务工作波段复用方式基带传输、带通传输电话、数据、图像通信等长波、中波、短波、微波、红外以及激光通信等频分、时分、码分复用有线通信、无线通信2信道类型1模拟通信、数字通信信号类型按传输方向和时间分单向

如：广播，电视，寻呼双向、不同时

如：对讲机双向、同时

如：电话，手机单工方式半双工方式全双工方式按数字码元传输时序分在并行信道上同时传输n个比特信息01100100数字码元序列按时间顺序一个接一个地在一条信道中传输优点：成本低，只需一条通信信道；缺点：速度慢，需要外加同步措施。应用：远距离的通信。优点：节省传输时间，速度快;

缺点：需要n条通信线路，成本高;

应用：设备之间的近距离通信，如计算机和打印机之间数据的传输串行通信并行通信单工通信，半双工通信以及全双工通信有何区别？通信系统主要性能指标th4可靠性有效性性能指标通信系统主要性能指标数字通信系统的有效性指标

码元传输速率RB

（传码率、波特率）每秒传送的码元个数。定义单位波特（Baud）计算若一个码元的时间长度为Ts

秒，则

例如：1秒内传输1000个码元，则

RB

=1000

Baud思考：码元传输速率与进制数有关吗？数字通信系统的有效性指标

信息传输速率Rb(传信率，比特率)每秒传递的比特数（信息量）定义单位计算

比特/秒（bit/s

）简记为

b/s

或bps

例题1.设一数字传输系统传送二进制码元的速率为1200B，试求该系统的信息传输速率？若改为传送8进制码元，码元传输速率为2400B，此时该系统的信息传输速率为多少？A系统2000b/s占用2000Hz的带宽B系统1500b/s占用1000Hz的带宽。VS思考：哪一个系统有效性好？Q&A路宽阔程度平坦程度