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1、1 .信息传输原理，2 .第一章概论1.1通信的发展古代通信的起源2种通信方式近代通信的发展，通信-信息传输的狭义概念，3，1.2信息，信息和信号信息：语音，文字，图形，图像信息：信息有效内容不同的信息测量： * 制定测量方法考虑原则货物信息货物运输量的信息量多种多样无论种类无论贵重度无论总量是单体总量还是单体独立货物运输量的和信息量的和，作成5度量信息的方法#信息“量”信息量# 例如：明天降雨量变成1毫米-信息量小明天降雨量变成1米-信息量大明天太阳从东方升起-信息量零#信息量i=ip (信息量一个等概率，对于二进制符号： I=log21/p (x )=log21/(1/2) ) 对于一个等

2、概率，m进制码元： i=log2 1.3数字信息传输1.3.1基本概念2种信号模拟信号：数值连续，例如语音数字信号：数值离散，例如数据，8，模拟信号和数字信号，9，2种信息传输系统模拟信息传输系统比较手段残奥仪表评价方法要求数字信息传输11，可以采用纠错和检错技术，可以大幅度提高抗干扰性。 可采用敏感的数字加密技术。 可综合传输各种模拟量和数字输入信号的设定、修订、制造容易，小型轻量。 源编码是可能的，并可压缩冗馀以增加信道利用率。 信噪比随着带宽呈指数级增加。、12、1.3.3数字信息传输系统模型、13、模拟通信系统模型、发送侧、接收侧、噪声、14、1.3.4数字信息传输系统的主要性能指标、

3、有效性与可靠性的关系(速度质量)传输率：符号率RB端口秒对m进制数： Rb=RB log2 M消息速率： RM错误率：错误率Pe=错误接收码元数/传输码元总数错误率Pb=错误接收比特数/传输错误率Pw=错误接收字数/总传输字数的错误率与错误比特率的关系Pb=Pb=Pb 2错误率与错误比特率的关系是二进制，相对于此，如果1字由k比特构成，则Pw1 (1 Pe)k频带利用率能量利用率、1.4.1对无线信道无线通信的起源电磁波放射波长的请求频带(波长)区分、18、频带(波长)区分频率范围名称为典型应用(khz ) 远程导航，水下通信(10-100 km )声纳，上课时30 300低频(LF )导航，

4、被称为水下通信(1-10 km )无线通信标签330的频带(波长)的区分或频率范围名称为典型应用(MHz )-3-30hf远程广播，电报，电话，飞行船岸通信，行业营业无线30 300非常高频(VHF )电视，称为调频广播的飞机通信3003000uhf电视，蜂窝网，微波链路，(分米波)无线探测器，导航，卫星通信，GPS，监视雷达，无线高度补偿，20，频带(频率范围名称包括：典型应用(GHz) 3 30超高频(HF )卫星通信、无线电高度校准、(厘米波)微波链路、机载雷达、气象雷达、公共陆地移动通信30 300极高频(VHF )铁路业务、雷达着陆系统； 波段(波长)区分，频率范围名称为典型应用(T

5、Hz) 43 430红外光通信系统(7 0.7 m) 430 750可见光通信系统(0.7 0.4 m) 750 3000紫外光通信系统(0.4 0.1 m )注： khz GHz=109 Hz，THz=1012 Hz 天波、天波、天波、天波、天波、天波、天波、天波、天波、天波、天波、天波、天波、天波、天波、天波可能会出现这样的情况：高度为100 120 km F层，高度为150 400 km F1层，高度为140 200 km F2层，夜晚为250 400 km，F1层消失e层，F2层减弱， 电离层构造，25天波电离层高度： 60 300 km单跳最大距离： 4000 km多跳，世界频率：

6、2 30 MHz， 26、频率： 30 MHz传播距离： d2 r2=(h r)2或h D2/50 (m )静态卫星中继传输，29、平流层中继传输、高清晰度分层(haps ) 30、大气对电磁波传播的影响、31、以及电离层散射频率： 30 60 MHz对流层散射频率： 100 4000 MHz流星群跟踪散射频率： 30 100 MHz，32，蜂窝网，33，1.4.8有线信道明线对称电缆，图1.4.8同轴电缆剖面示意图光纤结构损耗1.4.3信道模型调制信道模型：单个“端到端”信道eo(t)=f ei(t) n(t )式中用于ei(t )输入的调制信号。 eo(t )输出信号n(t )加性噪声与e

7、i(t )相独立。 f ei(t )是表示信道影响信号的输入的函数。37、编码信道模型：二进制信号、无记忆信道，其中，P(0/0)、P(1/1)是概率P(0/1)、P(1/0)是错误转变的1.5信道中的噪声，源分类：人为噪声：放电，家电自然噪声：闪电、40、第一章信息和信息系统、1.1信息和信息量、41、熵的定义：如果源x能够提取出n个不同的消息x1、x2、xi、xn，则将熵定义为源的熵的H(X ) :公式中，42、二进制资源的如果发射“1”的概率P(1)=则发射“0”的概率P(0)=1 -=源的熵，如果消息是符号，则熵h ()的单位：比特/符号h ()曲线此时的两条消息以等概率出现，其不确定

8、度最大当值为1/2时，不确定性减少，这是因为一条消息比另一条消息更可能出现。 如果0或等于，则不确定度为0。43，n进制源的熵设置：源有n种可能出现的消息，用Pi表示第I条消息的出现概率，可以根据熵的定义写出该源的熵的最大值。 相应地，当Pk改变时，可以仅改变Pn而将其他Pi保持为恒定。 因此，使用求导数的公式的上式成为或、44，当等于0时，能够求出h的最大值。 在Pk=Pn的情况下，上式等于0。 由于Pk是任何消息的出现概率，所以可以代入上式而得到的h的最大值：45、1.2离散信道模型二进制无记忆编码信道的模型信道的特性：以由以下的信道转移概率矩阵完全决定的形式，P(yj /xi )发送xi

9、 如果输入概率矩阵为，则可以进行校正计算，、46，输入输出的联合概率矩阵P(X，y )将P(X )写成对角线形式，乘以得到联合概率矩阵P(X，y )的解输出概率矩阵：联合概率矩阵3360，48， 1.3联合熵和条件熵在一个信道中有n个可输入性和m个可输出性，并且在接收到一个符号之后的发送符号，所述一个符号提供可使用输入概率P(xi )、输出概率P(yj )及转变概率P(yj )的接收符号的平均不确定性发射x之后的接收符号的平均不确定性联合熵表达式：、49、1.4无噪声信道容量互信息量I (X； y )定义：接收发送符号后，在该发送符号的平均不确定度的降低量式中，H(X )源的平均不确定度h (

10、接收x/y符号后的发送符号的平均不确定度上式表示信道容量c定义：互信息量的最大值(b/符号)性质： c表示信道转移概率的函数的试着求出下图中没有噪声的离散信道的容量。 如从方程式和方程式可见，对于没有噪声的信道，在I-j的情况下，P(xi，yj)=0并且P(xi/yj)=0。 在i=j的情况下，P(xi/yj)=1。 因此，H(X/Y)=0，I(X； Y)=H(X )源处的所有码元是等概率并且源的熵H(X )是最大的。 因此，尝试求出、51、例3 :图中的二进制对称信道的容量。其中P(x1)=、P(x2)=1 -。 【解】信道容量的定义式需要求出的最大值。 上式右端的第二项是P(x1)=、P(

11、x2)=1 -和转变概率p， 通过将q代入上式，上式能够简化为代入上式，、52，相当于h() H(Y )的最大值等于1，因此在上式描绘的曲线：二进制对称信道的差错率Pe式中，P(e/xi )是规定的输入xi条件下的差错率，因此xi )，等于，53，1.5源编码器12.5.1无噪声信道编码原理源的信息率Rs :方程中，H(X )源的熵(b/码元)； 符号率(波特=符号/s )。 无噪声的信道编码定理(香农第一恒定理): 提供信道和源，使得如果源以小于信道容量c的速率Rs生成信息，则必须以某种方式对源的输出进行编码以允许编码输出无错误地传输在该信道上。 但是，如果源极输出速率Rs大于容量c，则无法

12、进行无错误地传送。 假设存在具有两个可能输出a和b的二进制资源，P(A)=0.9并且P(B)=0.1个源输出的码元速率r=3.5(码元/s )。 从而，不能将源的符号直接输入到信道，因为当前信道的信息率=SC=2 (b/s )当前时间为r S。 然而，源的熵可发送当前源信息速率与源的信息速率rH(X )通道的信息速率SC对应，但是必须在发送之前进行源编码。55、源的扩展：将源中的n个符号分组，称为码字。 我们将最短码字指派给最可能出现的信道源元组，并将最长码字指派给最可能出现的信道源元组。 因此，平均符号率由于信道源编码而降低，并且可以使信道源和信道匹配。 这个代码称为源代码扩展。 源的n次扩展：对原始源的n个符号进行分组。 1次扩展：此时编码器输出的码元速率等于源的码元速率。 因此，在信道的输入端的符号速率仍然大于信道的传输能力。 56，二次扩展：将原始源中的两个码元分组并且构成原始源的二次扩展的平均码字长度l等于表达式中P(xi )扩展源中的第I个码组的概率以及对应于第l-I个码组的码字的长度。 因为编码器输