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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,*,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,第一章 緒論,本章主要內(nèi)容：,1、通信系統(tǒng)的基本概念、組成、分類,2、信息的度量,3、評價通信系統(tǒng)性能的指標(biāo),4、通信的發(fā)展趨勢,當(dāng)今信息科學(xué)技術(shù)已成為,21,世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)大推動力,信息作為一種資源,只有通過廣泛的傳播與交流,才能產(chǎn)生利用價值，而信息的傳播與交流要依靠各種通信方式與技術(shù)來實現(xiàn)。,第一節(jié) 通信系統(tǒng)的組成,一、概念：,1、通信：,是指信息的傳輸。,2、信息：,是事物運(yùn)動的狀態(tài)和規(guī)律，可以用語言、文字、數(shù)據(jù)等不同形式來表達(dá)，可以脫離原來的事物而被攝取、傳輸、處理和利用。,3、消息：,是信息
2、的具體表現(xiàn)形式（如語言、文字、數(shù)據(jù)等）。,4、信號：,是消息的傳輸形式（聲、光、電等）。,區(qū)分：,信息與消息可以一對多，或多對一；,信號與消息是一對一的。,二、通信系統(tǒng)的一般模型,通信系統(tǒng)的目的就是將信息從一個地方傳送到另一個地方。,通信系統(tǒng)：,就是指實現(xiàn)信息傳輸所需的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)的總和。,通信系統(tǒng)的一般模型：,信息源,發(fā)送設(shè)備,信道,接收設(shè)備,受信者,噪聲,信息源,(,簡稱信源）：是消息的發(fā)源地，其作用是將各種消息轉(zhuǎn)換成原始電信號，根據(jù)消息的種類的不同，可分為模擬信源和數(shù)字信源。,發(fā)送設(shè)備的功能是將信源產(chǎn)生的電信號變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘枴?傳輸信號的物理媒介,從受到干擾的接收
3、信號中正確恢復(fù)出原始信號,簡稱信宿，是傳送消息的目的地。,三、模擬通信模型和數(shù)字通信模型,連續(xù)消息：消息的狀態(tài)連續(xù)變化或不可數(shù)，如語音,消息,離散消息：消息的狀態(tài)是離散的或可數(shù)的，如符號,如通過電信號實現(xiàn),模擬信號：信號參量的取值是連續(xù)的或取無窮多個值，,電信號 不一定在時間上連續(xù)。,數(shù)字信號：信號參量只能取有限個值，也不一定在時間,上離散。,按信道中傳輸?shù)男盘栴愋?模擬通信系統(tǒng),通信系統(tǒng),數(shù)字通信系統(tǒng),1、模擬通信系統(tǒng)模型,模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)。,一般來說信源發(fā)出的原始電信號是基帶信號，也就是指頻譜從零頻附近開始。由于其頻譜低，所以不適合直接傳輸，需要進(jìn)行變換。其中
4、用的最多的就是,調(diào)制器,和,解調(diào)器,。,調(diào)制器和解調(diào)器的作用：將信源發(fā)出的低頻率的原始信號進(jìn)行變換使其適合在信道中傳輸，并在接收端進(jìn)行反變換。,注：在模擬通信系統(tǒng)模型中還有濾波、放大等變換過程，但調(diào)制/解調(diào)起決定作用。,2、數(shù)字通信系統(tǒng)模型：,數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)。,數(shù)字通信涉及的主要技術(shù)問題有：,1,）信源編碼/譯碼：為了提高通信的有效性減少碼元的數(shù)目，同時將模擬信號變換成數(shù)字信號。,2,）信道編碼/譯碼：為了提高通信的可靠性，減少差錯，對傳輸?shù)拇a元按一定的規(guī)則加入監(jiān)督碼元。,3,）加密與解密：為了保證所傳信息的安全，人為地加入干擾序列。,4,）數(shù)字調(diào)制與解調(diào)：形成
5、適合在信道中傳輸?shù)念l帶信號。,5,）同步：為了保證數(shù)字通信系統(tǒng)有序、準(zhǔn)確、可靠地工作。,3、判斷,按照信道中傳輸?shù)男盘柗N類來判斷。,也就是說模擬信號也可在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸，數(shù)字信號也可在模擬通信系統(tǒng)中傳輸。,4、數(shù)字通信的主要特點(diǎn)：,A、,抗干能力強(qiáng)，且噪聲不積累,B、,可進(jìn)行差錯控制,C、,可進(jìn)行加密,D、,易于與各種數(shù)字終端接口進(jìn)行各種處理,E、,易于集成化,5、主要缺點(diǎn)：,A、,占用頻帶寬：,模擬：無線廣播9,KHZ，,電視8,MHZ,數(shù)字：數(shù)字話音64,KHZ，,數(shù)字電視106,MHZ,B、,設(shè)備復(fù)雜,第二節(jié) 通信系統(tǒng)分類與通信方式,一、分類：,1,、按通信業(yè)務(wù)分：話務(wù)通信與非話務(wù)通
6、信,2,、按調(diào)制方式分：基帶傳輸與頻帶傳輸,3,、按信號特征分：模擬通信與數(shù)字通信,4,、按傳輸媒質(zhì)分：有線和無線,5,、按工作波段分：長波、短波、遠(yuǎn)紅外線等,6,、按信號復(fù)用方式分：頻分復(fù)用、時分復(fù)用和碼分復(fù)用,二、通信方式：,1、按消息傳遞的方向與時間關(guān)系分：單工、半雙工、全雙工,2、按數(shù)字排列順序分：并行、串行,第三節(jié) 信息及其度量,信號是消息的載體，信息是消息的內(nèi)涵。以接收者來說，只有消息中不確定的內(nèi)容才構(gòu)成信息。消息越不可知，其信息量越多。,根據(jù)概率論知識，事件的不確定性可用事件出現(xiàn)的概率來描述，可能性越小，概率越小，消息中包含的信息量越大。,假設(shè),p(x,),是一個消息發(fā)生的概率，
7、,I,是從該消息獲悉的信息量；,1、信息量是概率的函數(shù)，即,I=,fp(x,),2、,p(x,),越小，,I,越大；反之，,I,越小。且當(dāng),p(x,),趨向于1時，,I,趨向于0；當(dāng),p(x,),趨向于0時，,I,趨向于1。,3、信息量是線性可加的。,由上述三個定義可推導(dǎo)出,I,與,p(x,),關(guān)系為,：,當(dāng),a=2,時，信息量的單位為比特（,bit）,當(dāng),a=e,時，信息量的單位為奈特（,nit）,當(dāng),a=10,時，信息量的單位為哈特（,Hat）,I=,=,舉例：,例1：以等概發(fā)送數(shù)字信號0和1，則信源的每個輸出的信息量為多少？,例2：10個漢字的電報，假定常用漢字共有1萬個，每個漢字都等概
8、出現(xiàn)，則10個漢字所傳送的信息量為多少？,三、信源的熵,信源是消息的集合，設(shè)信源為,X=x,1,x,2,x,m,，,其中每個符號出現(xiàn)的概率為,p(x,i,),且 ，,信源的熵：平均信息量，是各消息所含信息量的以概率為權(quán)的統(tǒng)計平均值。,舉例1：袋中有4個球，一黑，一白，二紅，任取一球，猜其顏色的困難程度？,例題：書1,0,頁。,H(x)=,四、最大熵定理,消息個數(shù)一定的信源，各消息等概出現(xiàn)時，具有最大的熵,H,m,(x,)，,即 。,證明：,五、連續(xù)信號：,一個頻帶受限的連續(xù)信號，可以用每秒一定數(shù)目的抽樣代替，而每個抽樣值可用若干個二進(jìn)制脈沖序列來表示，所以以上信息量的定義和計算同樣適用于連續(xù)信
9、號。,連續(xù)消息的相對熵：,第四節(jié) 主要性能指標(biāo)：,評價一個通信系統(tǒng)優(yōu)劣的主要性能指標(biāo)是：,1、有效性：在指定信道內(nèi)所傳輸?shù)男畔?nèi)容的多少。,2、可靠性：接收信息的準(zhǔn)確程度。,二者相互矛盾又相對統(tǒng)一，通?；榇鷥r。,1,、模擬通信系統(tǒng)中：,有效性用有效傳輸頻帶來度量；,可靠性用接收端最終輸出信噪比來度量。,2,、數(shù)字通信系統(tǒng)中：,有效性用傳輸速率來度量；,可靠性用差錯率來度量。,1、傳輸速率：,A、,碼元傳輸速率,R,B,：,即傳碼率，表示單位時間內(nèi)傳輸碼元的數(shù)目，單位為波特。,B、,信息傳輸速率,R,b,：,即傳信率，表示單位時間內(nèi)傳遞的平均信息量，單位為,bit/,秒。,R,b,=,R,B,
10、H(x)-,無擾信道,C、,頻帶利用率：,=,R,b,/B,D、,信道容量：信道傳輸速率的最大值。,2、差錯率：,A、,誤碼率（,p,e,）：,發(fā)生差錯的碼元數(shù)在傳輸總碼元中所占的比例。,B、,誤信率（,p,b,）：,發(fā)生差錯的比特數(shù)在傳輸總比特數(shù)中所占的比例。,在二進(jìn)制中，,p,e,=,p,b,。,思考：在有擾信道中如何來求各種指標(biāo)？,第五節(jié) 通信發(fā)展趨勢,一、衛(wèi)星通信系統(tǒng)：將通信衛(wèi)星作為空中中繼站，它由通信衛(wèi)星、地球站、上行線路和下行線路組成。根據(jù)與地面之間的位置分靜止通信衛(wèi)星（即同步通信衛(wèi)星，在赤道平面上空35780千米,）,和移動通信衛(wèi)星。,特點(diǎn)：通信距離遠(yuǎn)，覆蓋廣，容量大，可靠性高。
11、,發(fā)展：更高頻段、更大容量、激光通信,二、光纖通信系統(tǒng)：以光纖為傳輸媒質(zhì)，以光波為載波的通信方式。,特點(diǎn)：容量大，頻帶寬，損耗小，抗電磁干擾能力強(qiáng)等。,發(fā)展：密集波分復(fù)用技術(shù)。,三、數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng),它由控制交換中心、若干基地臺、諸多移動終端組成。,發(fā)展歷史：,第一代：模擬無線網(wǎng)絡(luò),第二代（現(xiàn)狀）：,GSM,系統(tǒng)（歐洲標(biāo)準(zhǔn)），采用窄帶時分多址和窄帶碼分多址。缺陷是系統(tǒng)容量問題和全球漫游問題等。,GPRS：,介于第二代和第三代之間，通過升級,GSM,網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，它采用窄帶時分多址方式傳輸語音，采用分組的方式傳輸數(shù)據(jù)。通稱2.5,G。,第三代（現(xiàn)狀）：將工作在2000,MHZ,頻段，支持多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，采用,WCDMA,技術(shù)、,TD-SCDMA,技術(shù)等。來實現(xiàn)。,作業(yè)：3、6、9,
第一章微機(jī)原理課件
