數(shù)字通信技術(shù)第1章

1、4:421數(shù)字通信技術(shù)4:422n學(xué)分：4分 學(xué)時(shí)：40n考試形式：閉卷n教材：樊昌信.通信原理教程(第2版).電子工業(yè)出版社.2008年6月n參考書：1曹志剛 錢亞生編“現(xiàn)代通信原理” 清華大學(xué)出版社. 2000年8月2美Leon W. Couch“數(shù)字與模擬通信系統(tǒng)”電子工業(yè)出版社. 2002年8月4:423n主要內(nèi)容主要內(nèi)容 第第1 1章章 概論概論 第第5 5章章 基帶數(shù)字信號的表示和傳輸基帶數(shù)字信號的表示和傳輸 第第6 6章章 基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)基本的數(shù)字調(diào)制系統(tǒng) 第第7 7章章 同步同步 第第1010章章 信道編碼和差錯控制信道編碼和差錯控制 第第1111章章 先進(jìn)的數(shù)字帶通調(diào)制和

2、解調(diào)先進(jìn)的數(shù)字帶通調(diào)制和解調(diào)4:4244:425 了解通信的發(fā)展。掌握數(shù)字通信系統(tǒng)了解通信的發(fā)展。掌握數(shù)字通信系統(tǒng)的模型及各組成部件的基本功能。掌握信的模型及各組成部件的基本功能。掌握信息的概念及其度量方法。掌握數(shù)字傳輸系息的概念及其度量方法。掌握數(shù)字傳輸系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)。了解通信信道及噪聲統(tǒng)的主要性能指標(biāo)。了解通信信道及噪聲的基本概念。的基本概念。本章要求本章要求(參考學(xué)時(shí)為4學(xué)時(shí))第一章第一章 概論概論4:426通信的發(fā)展通信的發(fā)展信息及其度量信息及其度量通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的組成數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)通信信道及噪聲的基本概念通信信道及噪聲的基本概念知識要

3、點(diǎn)知識要點(diǎn)第一章第一章 概論概論4:4271.1 1.1 通信的發(fā)展通信的發(fā)展一、關(guān)于通信的幾個(gè)概念一、關(guān)于通信的幾個(gè)概念 1.1.什么是通信什么是通信（通信的定義）：（通信的定義）：一般地說，通信就是成功地將信息從一地傳輸?shù)搅硪坏氐倪^程。通信從本質(zhì)上講就是實(shí)現(xiàn)信息傳遞功能的一門科學(xué)技術(shù)，它要將有用的信息無失真、高效率地進(jìn)行傳輸，同時(shí)還要在傳輸過程中將無用信息和有害信息抑制掉。結(jié)論：通信是指信息的傳輸和交換 第一章第一章 概論概論4:4282.2.通信的目的或任務(wù)通信的目的或任務(wù) 克服距離上的障礙，迅速而準(zhǔn)確地傳遞信克服距離上的障礙，迅速而準(zhǔn)確地傳遞信息。息。 3 3通信在當(dāng)今信息社會中所處的

4、位置通信在當(dāng)今信息社會中所處的位置 在當(dāng)今信息社會，通信與傳感、計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合，成為整個(gè)社會的高級“神經(jīng)中樞”。 第一章第一章 概論概論4:4294 4通信水平與社會生產(chǎn)力水平的關(guān)系通信水平與社會生產(chǎn)力水平的關(guān)系 相互適應(yīng)。沒有現(xiàn)代通信就沒有經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。 5.5.通信系統(tǒng)要解決的主要問題（研究的重通信系統(tǒng)要解決的主要問題（研究的重點(diǎn)）：點(diǎn)）：以信息傳輸為根本目的的通信系統(tǒng)要解決的兩個(gè)最根本的問題是和第一章第一章 概論概論4:4210所謂有效性是指通信的效率問題，即如何在有限的通信資源條件下盡可能多地傳輸信息。要求通信系統(tǒng)能高效地傳輸信息（容量和能高效地傳輸信息（容量和距離距離）。 所謂

5、可靠性是指通信的質(zhì)量問題，即如何保證信息無失真地傳輸?shù)侥康牡?。要求通信系統(tǒng)能準(zhǔn)確、可靠地傳輸信息。能準(zhǔn)確、可靠地傳輸信息。 第一章第一章 概論概論4:4211 1.1. 通信經(jīng)歷的五個(gè)發(fā)展階段：通信經(jīng)歷的五個(gè)發(fā)展階段： （1）語言、烽火臺；（2）文字的發(fā)明、郵政通信； （3）印刷術(shù)發(fā)明； （4）電報(bào)、電話和廣播的發(fā)明； （電氣通信時(shí)代）（5）通信與計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合，形成現(xiàn)代通信網(wǎng) （信息時(shí)代 ） 二、通信的發(fā)展二、通信的發(fā)展第一章第一章 概論概論4:42122 2近代電通信發(fā)展簡史近代電通信發(fā)展簡史n19世紀(jì)末：庫侖定律、安培定律、法拉第電 磁感應(yīng)定律、麥克斯韋方程、赫茲實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的

6、存在。n1837年：Morse發(fā)明了電報(bào)。n1876年：貝爾發(fā)明了電話。n1896年：馬可尼發(fā)明了無線電報(bào)。n1906年：發(fā)明了真空管。n1918年：調(diào)幅AM廣播、超外差接收機(jī)問世。n1936年：調(diào)頻FM廣播。n1937年：PCM原理。第一章第一章 概論概論4:4213n1938年：電視TV。n1940-1945年代：雷達(dá)及微波通信。n1948年：晶體管，香農(nóng)“信息論理論”建立。n1950年：頻分復(fù)用FDM技術(shù)。n1958年：發(fā)射人造通信衛(wèi)星。n1960年：激光。n1961年：集成電路發(fā)明。n1960-1970年代：彩色電視、宇宙飛船登月、電子計(jì)算機(jī)n1970-1980年代：大規(guī)模集成電路LS

7、I、光纖通信、交換機(jī)、微處理器n1980-現(xiàn)在：超大規(guī)模集成電路第一章第一章 概論概論4:42143 3現(xiàn)代通信發(fā)展趨勢現(xiàn)代通信發(fā)展趨勢（1）從傳送信號類型看：由模擬向數(shù)字發(fā)展（2）從信道方式看：光纖通信、全球移動通 信（衛(wèi)星為主） 第一章第一章 概論概論4:4215（3）從傳輸技術(shù)看： 要求高效率：發(fā)展各種頻譜有效技術(shù) a.高效調(diào)制解調(diào)技術(shù) b.信源編碼技術(shù) 要求高可靠：各種抗干擾措施 （4）從通信設(shè)備看：微型化、標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化第一章第一章 概論概論4:42164.4.頻譜有效技術(shù)頻譜有效技術(shù)（1）頻域上： a.趨向于采用多電平調(diào)制方式，提高單位頻帶利用率。n頻帶利用率：單位頻帶內(nèi)所能傳輸?shù)?/p>

8、碼元速率。單位：波特 / Hz 或單位頻帶內(nèi)所能傳輸?shù)男畔⑺俾?。單位：bit / S Hz.。兩者一般不等。第一章第一章 概論概論4:42171）基帶方式的理論頻帶利用率： 信道帶寬fc，則可傳輸?shù)淖畲笮畔⑺俾剩?fb = 2fc 理論頻帶利用率：=fb/fc=2 bit/SHz.2）BPSK的理論頻帶利用率： = fb/2fc = 2fc/2fc=1 bit/SHz第一章第一章 概論概論4:42183) QPSK的理論頻帶利用率： = 2fc/fc= 2 bit/SHz 4）16QAM的理論頻帶利用率： = 4 bit/SHz5) 64QAM的理論頻帶利用率： = 6 bit/SHz第一章第

9、一章 概論概論4:4219 b.壓縮信源編碼碼率 PCM 64 kbit/s ADPCM 32 kbit/s 2.4 kbit/s 1.2 kbit/s （2）空域上：移動通信蜂窩技術(shù)（3）時(shí)域上：a.公共信道信令技術(shù) （CCS=Common Channel Signaling） b.語音插空技術(shù)。目前可4路 電話共用一個(gè)信道。第一章第一章 概論概論4:4220 5. 抗干擾技術(shù)（1）糾錯編碼技術(shù) 加性干擾：選擇調(diào)制方式，提高發(fā)送 功率，增大天線面積來克服。 乘性干擾：時(shí)域均衡可克服。（2）自適應(yīng)技術(shù)：自適應(yīng)均衡、自適應(yīng)回波抵消、自適應(yīng)分集接收。第一章第一章 概論概論4:42211.2 1.2

10、 消息消息、信息和信號、信息和信號一、消息、信息與信號的概念一、消息、信息與信號的概念 消息：通信系統(tǒng)的傳輸對象。消息：通信系統(tǒng)的傳輸對象。如符號、語音、數(shù)據(jù)、圖像如符號、語音、數(shù)據(jù)、圖像 等。等。它是信息的載體它是信息的載體。 信息：是消息中有意義的內(nèi)容。信息：是消息中有意義的內(nèi)容。不同形式的消息，可以不同形式的消息，可以 包含相同的信息。包含相同的信息。 信號：用電信號表示的消息信號：用電信號表示的消息。是傳輸是傳輸消息的手段（媒介）。消息的手段（媒介）。 它它有二種形式：模擬波形或離散數(shù)據(jù)，分別稱為有二種形式：模擬波形或離散數(shù)據(jù)，分別稱為模模 擬信源和離散信源擬信源和離散信源。它們都具有

11、隨機(jī)性，否則不含它們都具有隨機(jī)性，否則不含 有信息。有信息。第一章第一章 概論概論4:4222二、信息量定義二、信息量定義1. 制制定度量方法考慮的原則定度量方法考慮的原則貨 物消 息 貨運(yùn)量 信息量 有多種 有多種 和種類無關(guān) 和類型無關(guān)和貴重程度 和重要程度 無關(guān) 無關(guān)總量是單件 總量是單件獨(dú)立貨運(yùn)量之和 消息的信息量之和第一章第一章 概論概論4:4223 消息“量” 信息量# 例： “明天降雨量將有一毫米” - 信息量小 “明天降雨量將達(dá)到一米” - 信息量大 “明日太陽將從東方升起” - 信息量零n消息中信息量的大小與消息的種類、消息消息中信息量的大小與消息的種類、消息的重要程度無關(guān)；

12、的重要程度無關(guān)；n信息量與消息出現(xiàn)的概率的關(guān)系：消息出信息量與消息出現(xiàn)的概率的關(guān)系：消息出現(xiàn)的概率愈小，則消息中包含的信息量就現(xiàn)的概率愈小，則消息中包含的信息量就愈大。愈大。第一章第一章 概論概論4:42242.2.信息量定義信息量定義 設(shè)： 為消息中所含的信息量 為消息出現(xiàn)的概率 a ， 是 的函數(shù) b = 1 時(shí)， = 0 ， c若干個(gè)互相獨(dú)立事件構(gòu)成的消息，所含信息量等于各獨(dú)立事件信息量的和。 即： 單個(gè)事件發(fā)生的信息度量I)(xp)(xpII I)(xp)(xpI)(xpI)()()()(2121xpIxpIxpxpI)(log)(1logxpxpIaa第一章第一章 概論概論4:422

13、5信息量的單位： a= 2 時(shí)，單位為（bit）比特 a= e （nit） 奈特 a= 10 （Hartly）哈特萊第一章第一章 概論概論4:42261 1 離散信源的自信息量離散信源的自信息量 （單個(gè)事件發(fā)生的信息度量）（單個(gè)事件發(fā)生的信息度量） 離散信源的自信息量又稱為非平均自信離散信源的自信息量又稱為非平均自信息量，它是指離散信源符號集合息量，它是指離散信源符號集合X X中某一中某一個(gè)符號個(gè)符號 所提供的信息量。所提供的信息量。 )x(Plog)x(Plog)x( Iiaiai1ix消息出現(xiàn)的概率 )x(Pi三、信息量三、信息量第一章第一章 概論概論4:42272 2 獨(dú)立、等概事件的信

14、息量獨(dú)立、等概事件的信息量n由多個(gè)獨(dú)立事件構(gòu)成的消息，其總信息量由多個(gè)獨(dú)立事件構(gòu)成的消息，其總信息量為各獨(dú)立事件信息量的總和。為各獨(dú)立事件信息量的總和。 MMxPMMIIaiailog1log第一章第一章 概論概論4:4228（1）二進(jìn)制波形： 傳送其中一個(gè)波形的信息量為： 所以傳送兩個(gè)等概的二進(jìn)制波形之一的信息量為1bit。21)0() 1 ( PP12log211log22I)bit( 第一章第一章 概論概論4:4229（2） 進(jìn)制波形： 傳送其中一個(gè)波形的信息量為： 當(dāng) 時(shí)： ：每一個(gè) 進(jìn)制波形用二進(jìn)制波形表示時(shí)所 需要的波形數(shù)目。)bit(MMPPP1)()2() 1 (MMI22lo

15、g11logkM2kIk2log2kM)bit(M第一章第一章 概論概論4:4230 3 3獨(dú)立、非等概率事件的信息量獨(dú)立、非等概率事件的信息量 離散信源： ， ， ， 出現(xiàn)的概率： ， ， ， 且 1x2xMx)(1xP)(2xP)(MxP1)(1MiixP第一章第一章 概論概論4:4231（1）某離散消息）某離散消息 所攜帶的信息量：所攜帶的信息量： （2）離散信源符號集的信息量：）離散信源符號集的信息量：（3）由一串符號構(gòu)成的消息的總信息量：）由一串符號構(gòu)成的消息的總信息量： ： 符號在該串符號中出現(xiàn)的次數(shù)。符號在該串符號中出現(xiàn)的次數(shù)。)bit()(log)(1log)(22iiixPx

16、PxIMiiMxPxIxIxII1221)(log)()()()(log21iMiixPNIiNix)bit( )bit(第一章第一章 概論概論4:42324.4.離散信源的熵離散信源的熵 指離散信源（符號集合）的平均信息量，也是指指離散信源（符號集合）的平均信息量，也是指離散信源中每個(gè)符號所含信息量的統(tǒng)計(jì)平均值。離散信源中每個(gè)符號所含信息量的統(tǒng)計(jì)平均值。平均信息量：平均信息量： )(log)()(log)()(log)()(2222121MMxPxPxPxPxPxPxH)(log)(21iMiixPxP符號/ )bit(第一章第一章 概論概論4:4233例例1-1：某離散信源由0，1，2，3

17、四種符號組成，其概率場為： 0 1 2 3 3/8 1/4 1/4 1/8 消息總長為57個(gè)符號，其中0出現(xiàn)23次，1出現(xiàn)14次，2出現(xiàn)13次，3出現(xiàn)7次，求此消息的信息量。解： 筆記P6第一章第一章 概論概論4:4234n結(jié)論：總信息量總信息量 = 平均信息量平均信息量 * 構(gòu)成消息的一串符號數(shù)（構(gòu)成消息的一串符號數(shù)（bit） 如果這總信息量在一秒內(nèi)發(fā)出，即這一串符號在一如果這總信息量在一秒內(nèi)發(fā)出，即這一串符號在一秒內(nèi)發(fā)出，則總信息量即為信息速率。秒內(nèi)發(fā)出，則總信息量即為信息速率。 信息速率信息速率 = 平均信息量平均信息量 * 符號速率符號速率第一章第一章 概論概論4:4235 例1-2：

18、設(shè)信源 只有兩個(gè)符號 ，各符號的出現(xiàn)概率分別為 ， ，求信源熵。解：根據(jù)信源熵的定義可得：信源熵隨參數(shù)q的變化曲線: X21,xxqxP)(1qxP1)(2符號/)1 (log)1 (log)(log)()(22212bitqqqqxPxPXHiii01/211qH（X）圖1.2.1信源熵隨參數(shù)的變化曲線第一章第一章 概論概論4:4236當(dāng) 時(shí), 有 ，則 此時(shí)信源熵達(dá)到最大值，即對任何離散信源，對任何離散信源， 當(dāng)其中的當(dāng)其中的符號等概率分布時(shí)，信源熵將達(dá)到最大值，也就是信源對符號等概率分布時(shí)，信源熵將達(dá)到最大值，也就是信源對外提供的平均信息量最大。外提供的平均信息量最大。 2/1q2/ 1

19、)()(21xPxP /12log)21(log21)21(log21)(222符號bitXH第一章第一章 概論概論4:4237n信息源的最大熵 發(fā)生在每一種符號等概率出現(xiàn)且統(tǒng)計(jì)獨(dú)立時(shí)。其值： 最大熵意義：可以以最少的符號數(shù)傳送最大的信最大熵意義：可以以最少的符號數(shù)傳送最大的信息量。息量。此是信源編碼研究的問題。 MMMHMi221maxlog1log1第一章第一章 概論概論4:4238例1-3：一個(gè)離散信號源每毫秒發(fā)出4種符號中的一個(gè)，各相互獨(dú)立，符號出現(xiàn)的概率分別為0.4，0.3，0.2，0.1。求該信號源的平均信息量和信息速率。解：平均信息量： (bit/符號) 信息速率： （ bit/

20、S） )(log)()(241iiixPxPxH846. 1) 1 . 0log1 . 02 . 0log2 . 03 . 0log3 . 04 . 0log4 . 0(22221846101846. 1/3秒符號數(shù)HRb第一章第一章 概論概論4:42395.5.連續(xù)信源的熵（連續(xù)信源的熵（相對熵相對熵 ）n連續(xù)信源的信息量可用概率密度來描述連續(xù)信源的信息量可用概率密度來描述：是相對的信息度量，它與坐標(biāo)系有關(guān)。是相對的信息度量，它與坐標(biāo)系有關(guān)。 dxxfxfxHe)(/1log)()(1第一章第一章 概論概論4:4240n數(shù)字傳輸系統(tǒng)對連續(xù)消息常做如下處理： 抽樣 量化 信息度量 對最高頻率為

21、 的消息進(jìn)行量化，最小抽樣頻率為 。 抽樣頻率 量化層 信息量HfHf 2第一章第一章 概論概論4:4241例1-4：連續(xù)消息帶寬為B，量化層為4，非等概率： , 。求平均信息量和信息速率。解： ( bit/抽樣)以最低抽樣頻率 對連續(xù)消息抽樣，所以消息速率為信息速率： （比特/秒） 如果 ， （kb/s） 8141 pp8332 pp81. 1)5306. 0375. 0(2)38log838log81(2log22241iiippHB2B2BBRb62. 3281. 1kHzB448.14462. 3bR第一章第一章 概論概論4:4242如果量化層為8 ，且等概率，信息速率是多少？設(shè) 則：

22、 （比特/抽樣） （kb/s） 81821ppp38log2H2446623BBRb第一章第一章 概論概論4:42431.31.3數(shù)字通信數(shù)字通信一、基本概念一、基本概念n兩類信號兩類信號 模擬信號：取值連續(xù)，例如語音模擬信號：取值連續(xù)，例如語音 數(shù)字信號：取值離散，例如數(shù)據(jù)數(shù)字信號：取值離散，例如數(shù)據(jù)第一章第一章 概論概論4:4244模擬信號與數(shù)字信號模擬信號與數(shù)字信號碼元第一章第一章 概論概論4:4245第一章第一章 概論概論4:4246二、數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)二、數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)n取值有限，能正確接收。取值有限，能正確接收。(a) 失真的數(shù)字信號失真的數(shù)字信號(b) 恢復(fù)的數(shù)字信號恢復(fù)的數(shù)字信號

23、 數(shù)字信號波形的失真和恢復(fù)數(shù)字信號波形的失真和恢復(fù)第一章第一章 概論概論4:4247n可采用糾錯和檢錯技術(shù)，大大提高抗可采用糾錯和檢錯技術(shù)，大大提高抗干擾干擾性。性。n 可采用高保密性能的數(shù)字加密技術(shù)?？刹捎酶弑Ｃ苄阅艿臄?shù)字加密技術(shù)。n可綜合傳輸各種模擬和數(shù)字輸入信號可綜合傳輸各種模擬和數(shù)字輸入信號n易于設(shè)計(jì)、制造，體積小、重量輕。易于設(shè)計(jì)、制造，體積小、重量輕。n可作信源編碼，壓縮冗余度，提高信可作信源編碼，壓縮冗余度，提高信 道利用率。道利用率。n信噪比隨帶寬按指數(shù)規(guī)律增長。信噪比隨帶寬按指數(shù)規(guī)律增長。第一章第一章 概論概論4:4248三、三、 數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)模型1.1.一般

24、通信系統(tǒng)模型一般通信系統(tǒng)模型第一章第一章 概論概論4:4249n信息源：將各種要傳輸?shù)南⑥D(zhuǎn)換成原始電信號（基帶信號）； 消息：符號、文字、語音、數(shù)據(jù)、圖像（靜、動）等。指要傳輸?shù)木唧w物理對象。n發(fā)送器：將原始電信號變換成適合在信道中傳輸?shù)男问剑ㄒ颜{(diào)信號或另一種基帶信號）； n信道：信號傳輸?shù)拿劫|(zhì)或通道。有：有線信道和無線信道之分；第一章第一章 概論概論4:4250n接收器：從接收信號中恢復(fù)出相應(yīng)的原始電信號；n受信者：將原始電信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息；n噪聲源：信道中或通信系統(tǒng)中噪聲干擾的集中表現(xiàn)。 加性干擾：不管信號存在與否，它始終存在。主要由電子器件的噪聲引起； 乘性干擾：信號存在時(shí)才有。主

25、要由信道不理想引起信號的畸變。 第一章第一章 概論概論4:4251數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)模型發(fā)送端接收端信 源信道編碼調(diào) 制信 道壓縮編碼解 調(diào)信 宿保密解碼信道解碼壓縮解碼保密編碼噪 聲同 步信源編碼信源解碼第一章第一章 概論概論4:4252信息源調(diào)制解調(diào)受信者信 道消息信號接收信號發(fā)送信號噪聲第一章第一章 概論概論4:4253n消息分： 連續(xù)消息，如連續(xù)變化的語音、圖像等。也稱模擬消息。 離散消息，如符號、文字、數(shù)據(jù)等。也稱數(shù)字消息。第一章第一章 概論概論4:4254n信號（信息源輸出）分： 模擬信號：電信號中攜帶信息的參量的取值是連續(xù)的或不可數(shù)的，如普通電話機(jī)輸出的信號。 數(shù)字信號

26、：電信號中攜帶信息的參量的取值是可數(shù)的或離散的，如電傳機(jī)或計(jì)算機(jī)輸出的信號。其抗干擾能力強(qiáng)，中繼時(shí)噪聲不累積，誤碼率低。兩者關(guān)系： 模擬信號 A/D 數(shù)字信號 D/A 模擬信號 第一章第一章 概論概論4:4255n調(diào)制的目的、作用： （1）搬移頻率，使基帶信號適合信道傳輸； （2）多路復(fù)用，有效利用信道頻帶； （3）提高性能，特別是抗干擾能力。 調(diào)制后和解調(diào)前的信號是已調(diào)信號 （頻帶信號） 調(diào)制前和解調(diào)后的信號是基帶信號 （原始信號）第一章第一章 概論概論4:4256n信源編碼：壓縮信源，減小數(shù)字信號的冗余度，提高信號傳輸?shù)挠行浴信道編碼：在數(shù)字信號中增加具有特定規(guī)律的冗余符號，使接收端可

27、以根據(jù)這些特征來識別或糾正傳輸中發(fā)生的錯誤，提高信號傳輸?shù)目煽啃?。完整的通信系統(tǒng)：由傳輸系統(tǒng)和交換系統(tǒng)共同組成。 第一章第一章 概論概論4:4257n 通信模式通信模式廣播（廣播（broadcastingbroadcasting）：）：這種通信模式下，發(fā)送端是單個(gè)功能強(qiáng)大的發(fā)送這種通信模式下，發(fā)送端是單個(gè)功能強(qiáng)大的發(fā)送設(shè)備，而接收端是多個(gè)相對低廉的接收機(jī)。這種設(shè)備，而接收端是多個(gè)相對低廉的接收機(jī)。這種模式下，信息流是單向的，即由發(fā)送端到接收端。模式下，信息流是單向的，即由發(fā)送端到接收端。例如，廣播和電視都是采用的這種通信模式。例如，廣播和電視都是采用的這種通信模式。 第一章第一章 概論概論4:

28、4258點(diǎn)對點(diǎn)通信（point to point communication）： 指通信過程發(fā)生在一個(gè)發(fā)送器和一個(gè)接收器之間指通信過程發(fā)生在一個(gè)發(fā)送器和一個(gè)接收器之間的鏈路上。例如，電話就是典型的點(diǎn)對點(diǎn)通信模的鏈路上。例如，電話就是典型的點(diǎn)對點(diǎn)通信模式。本書主要學(xué)習(xí)的就是這種通信模式的工作原式。本書主要學(xué)習(xí)的就是這種通信模式的工作原理，它是其他通信模式的基礎(chǔ)。理，它是其他通信模式的基礎(chǔ)。第一章第一章 概論概論4:4259四、數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)四、數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 起主導(dǎo)、決定作用的是：通信的有效性與可靠性。它們是一對主要的矛盾。第一章第一章 概論概論4:42601. 傳輸速率

29、傳輸速率 指消息傳輸?shù)摹八俣取?。即：在給定信道內(nèi)能在給定信道內(nèi)能傳輸?shù)男畔?nèi)容的多少。傳輸?shù)男畔?nèi)容的多少。 傳碼率傳碼率 （碼元速率、波形傳輸速率）（碼元速率、波形傳輸速率） ： 每秒傳送碼元（波形）的數(shù)目。每秒傳送碼元（波形）的數(shù)目。 單位：波特、單位：波特、B B、BaudBaud T是每個(gè)碼元占有的時(shí)間長度，單位：秒是每個(gè)碼元占有的時(shí)間長度，單位：秒)(1BaudTRBBR第一章第一章 概論概論4:4261二進(jìn)制碼元速率與多進(jìn)制碼元速率的關(guān)系： 設(shè)：二進(jìn)制碼元速率為 ，N進(jìn)制碼元速 率為 ，且有 (k=1,2,) 則： （ B ）2BRBNRNk2NRRBNB22log第一章第一章 概

30、論概論4:4262 傳信率（信息傳輸速率） : 每秒傳送的信息量。 單位：比特單位：比特/ /秒、秒、bit/sbit/s、b/sb/s、 bpsbps、比特率、比特率二進(jìn)制時(shí)：二進(jìn)制時(shí)： 碼元速率與信息速率在數(shù)值上相等碼元速率與信息速率在數(shù)值上相等 N N進(jìn)制時(shí)：一個(gè)進(jìn)制時(shí)：一個(gè)N N進(jìn)制碼元所含信息量為進(jìn)制碼元所含信息量為: : bR)s/bit(NlogRRBNb 22N)/(2sbitRRBb（比特）NIN2log秒比特/log2NRRBNb第一章第一章 概論概論4:4263例1-5：四進(jìn)制，每秒傳送1200個(gè)碼元，每個(gè)碼元是等 概率取四進(jìn)制值中之一。求碼元速率和信息速率。解：四進(jìn)制碼

31、元速率： 信息速率： 用二進(jìn)制表示時(shí)，二進(jìn)制碼元速率： 信息速率： BRB12004sbitRRBb/2400212004log24BRRBB2400212004log242sbitRRBb/24002第一章第一章 概論概論4:4264 消息速率RM 單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)南⑺俾? 例：傳輸文字：字/S 一般與碼元速率和信息速率是不同的第一章第一章 概論概論4:42652.2. 錯誤率錯誤率 指信息（或消息）傳輸?shù)目煽砍潭?。即：接收信息的?zhǔn)確程度。（1）模擬系統(tǒng)）模擬系統(tǒng) 用接收端最終輸出信噪比來度量用接收端最終輸出信噪比來度量 電話：2040dB 電視40dB以上 均方誤差：均方誤差：衡量發(fā)送發(fā)

32、送的模擬信號與接收端復(fù)制的信號與接收端復(fù)制的模擬信號之間的誤差程度信號之間的誤差程度)(lg10dBNSNS輸出噪聲平均功率輸出信號平均功率第一章第一章 概論概論4:4266（2）數(shù)字系統(tǒng)）數(shù)字系統(tǒng)誤碼率：錯誤接收的碼元數(shù)在傳輸總碼元數(shù)中所占的比例?；颍捍a元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯的概率 數(shù)字電話： 631010傳輸?shù)目偞a元數(shù)錯誤接收的碼元數(shù)eP第一章第一章 概論概論4:4267誤信率（誤比特率）： 錯誤接收的信息量在傳輸信息總量中所占的比例。 或：碼元的信息量在傳輸系統(tǒng)中被丟失的碼元的信息量在傳輸系統(tǒng)中被丟失的概率。概率。 統(tǒng)稱為數(shù)字傳輸系統(tǒng)的差錯率。統(tǒng)稱為數(shù)字傳輸系統(tǒng)的差錯率。傳輸總比特?cái)?shù)錯誤接

33、收比特?cái)?shù)bPbePP 與第一章第一章 概論概論4:4268誤字率 指錯誤接收字?jǐn)?shù)在傳輸總字?jǐn)?shù)中所占的比列 誤字率Pw = 錯誤接收字?jǐn)?shù)/總傳輸字?jǐn)?shù)n誤碼率和誤比特率的關(guān)系誤碼率和誤比特率的關(guān)系P Pb b = P= Pe e x M / 2(M-1) x M / 2(M-1) P Pe e /2/2n誤字率和誤比特率的關(guān)系誤字率和誤比特率的關(guān)系對于二進(jìn)制，若一個(gè)字由對于二進(jìn)制，若一個(gè)字由k k比特組成，則比特組成，則P Pw w1 (1 P1 (1 Pe e) )k k wP第一章第一章 概論概論4:42693.3. 頻帶利用率頻帶利用率 指單位頻帶內(nèi)所能達(dá)到的信息速率指單位頻帶內(nèi)所能達(dá)到的信

34、息速率4.4. 能量利用率能量利用率 指傳輸每一比特所需的信號能量指傳輸每一比特所需的信號能量第一章第一章 概論概論4:4270說明說明: : 有效性與可靠性相互矛盾，相互聯(lián)系，有效性與可靠性相互矛盾，相互聯(lián)系，又可互換，其理論極限遵從信息論中的香又可互換，其理論極限遵從信息論中的香農(nóng)公式。農(nóng)公式。 第一章第一章 概論概論4:42711.4 1.4 信道信道 信源 編碼器 物理信道 譯碼器 受信者 實(shí)際信道 干擾源 編碼信道 等效信道 調(diào)制器發(fā)轉(zhuǎn)換器解調(diào)器收轉(zhuǎn)換器調(diào)制信道第一章第一章 概論概論4:42721. 1. 信道的定義：信道的定義：n俠義信道指由物理媒質(zhì)構(gòu)成的傳輸信道 。例如：電纜、光

35、纜、自由空間等。n廣義信道按照功能定義的傳輸信道。可以劃分為調(diào)制信道（頻帶傳輸通道）與編碼信道（基帶傳輸通道）： 第一章第一章 概論概論4:4273n調(diào)制信道：是指調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸調(diào)制信道：是指調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入端的部分，是頻帶傳輸通道；入端的部分，是頻帶傳輸通道；n編碼信道：是指編碼器輸出端到譯碼器輸編碼信道：是指編碼器輸出端到譯碼器輸入端的部分，是基帶波形傳輸通道。入端的部分，是基帶波形傳輸通道。第一章第一章 概論概論4:42742. 2. 信道的模型：信道的模型：n調(diào)制信道模型圖 1.3-2調(diào) 制 信 道 模 型線 性 時(shí)變 網(wǎng) 絡(luò))(tei)(0te(a)二 對 端 信 道

36、 模 型線 性時(shí) 變網(wǎng) 絡(luò))(1tei)(teim)(1teo)(teon(b)多 對 端 信 道 模 型調(diào)制信道可看成是一種模擬信道，可以用線性時(shí)變網(wǎng)絡(luò)來等效第一章第一章 概論概論4:4275n編碼信道模型圖1.3-3二進(jìn)制編碼信道模型0011)0/0(P)0/1 (P) 1/1 (P) 1/0(P編碼信道可看成是一種數(shù)字信道，它對信號的影響是把一種數(shù)字序列變成另一種數(shù)字序列。若信道是無記憶的，有關(guān)系式：)0/1 (1)0/0(PP) 1/0(1) 1/1 (PP第一章第一章 概論概論4:42763. 3. 信道的特征分類信道的特征分類 有5種分類方法（1）根據(jù)信道輸入、輸出消息集合的連續(xù)與

37、否進(jìn)行分類，有：n離散信道離散信道：指信道輸入、輸出消息集合均為離散的，又稱數(shù)字信道。若集合中的消息個(gè)數(shù)是有限的，稱有限離散信道；若是無限可數(shù)的，稱為無限離散信道。n連續(xù)信道：連續(xù)信道：指信道輸入、輸出消息集合均為連續(xù)的，又稱模擬信道。n半連續(xù)信道半連續(xù)信道：指信道輸入、輸出消息集合中，一個(gè)是離散的，另一個(gè)是連續(xù)的。 第一章第一章 概論概論4:4277（2）根據(jù)信道輸入、輸出消息集合的個(gè)數(shù)分類，有：n兩端信道兩端信道：指信道的輸入、輸出端各有一個(gè)消息集合，即只有一對用戶在信道兩端進(jìn)行單向通信，又稱單向單路信道。n多端信道多端信道：指信道的輸入、輸出端中，至少有一端具有一個(gè)以上的消息集合，又稱多

38、用戶信道。第一章第一章 概論概論4:4278（3）根據(jù)信道上是否存在干擾進(jìn)行分類，有：n無擾信道無擾信道：指信道上沒有干擾。如計(jì)算機(jī)與其外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳輸信道。n有擾信道有擾信道：指信道上存在干擾。實(shí)際信道大多數(shù)都是有擾信道。第一章第一章 概論概論4:4279（4）根據(jù)信道的統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行分類，有：n無記憶信道：無記憶信道：信道某一時(shí)刻的輸出消息只與當(dāng)時(shí)的輸入消息有關(guān)，而與前面時(shí)刻的輸入消息無關(guān)。n有記憶信道：有記憶信道：信道某一時(shí)刻的輸出消息，不僅與當(dāng)時(shí)的輸入消息有關(guān)，而且還與前面時(shí)刻的輸入消息有關(guān)。如果此刻的輸出只與前面有限時(shí)間段上的輸入有關(guān)，稱此信道為有限記憶信道。n恒參信道恒參信道：信道

39、的統(tǒng)計(jì)特性不隨時(shí)間變化，又稱平穩(wěn)信道。如衛(wèi)星信道在某種意義下可近似為恒參信道。n隨參信道隨參信道：信道的統(tǒng)計(jì)特性隨時(shí)間而變化。如短波信道。n對稱信道對稱信道：信道的統(tǒng)計(jì)特性對于輸入輸出端而言具有對稱性。n非對稱信道非對稱信道：信道的統(tǒng)計(jì)特性對于輸入輸出而言不具備對稱性。第一章第一章 概論概論4:4280（5）根據(jù)信道傳輸特性和限制因素的不同進(jìn)行分類，可以分為：n線性與非線性信道特征類型；n時(shí)變與時(shí)不變信道特征類型；n帶寬受限與功率受限信道特征類型。第一章第一章 概論概論4:42811.5 1.5 信道中的噪聲信道中的噪聲1.1. 噪聲的定義噪聲的定義n在信道中，所有非傳輸信號的電信號都可在信道中，所有非傳輸信號的電信號都可稱為噪聲。稱為噪聲。 第一章第一章 概論概論4:42822. 2. 常見的隨機(jī)噪聲常見的隨機(jī)噪聲n按來源分類：按來源分類：n