[工學(xué)]量子物理第一章ppt課件

1、通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論 第一章第一章 緒論緒論通訊原理通訊原理通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論 1. 1 通訊的根本概念通訊的根本概念通訊的目的：傳送音訊中所包含的信息。通訊的目的：傳送音訊中所包含的信息。音訊：是物質(zhì)或精神形狀的一種反映，例如語音訊：是物質(zhì)或精神形狀的一種反映，例如語音、音、 文字、音樂、數(shù)據(jù)、圖片或活動圖像文字、音樂、數(shù)據(jù)、圖片或活動圖像等。等。信號：與音訊一一對應(yīng)的電量。它是音訊的

2、物信號：與音訊一一對應(yīng)的電量。它是音訊的物質(zhì)質(zhì) 載體，即音訊是載荷在電信號的某一參量載體，即音訊是載荷在電信號的某一參量上的。上的。實現(xiàn)通訊的方式和手段：實現(xiàn)通訊的方式和手段：非電的：如旌旗、音訊樹、烽火臺非電的：如旌旗、音訊樹、烽火臺 電的：如電報、廣播、電視、遙控、電的：如電報、廣播、電視、遙控、 遙測、因特網(wǎng)和計算機通訊等。遙測、因特網(wǎng)和計算機通訊等。 通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論l通訊從本質(zhì)上講是信息傳送功能的一門科學(xué)技通訊從本質(zhì)上講是信息傳送功能的一門科學(xué)技術(shù)，要將大量有用的信息無失真、高

3、效率地進(jìn)術(shù)，要將大量有用的信息無失真、高效率地進(jìn)展傳輸，同時還要在傳輸過程中將無用信息和展傳輸，同時還要在傳輸過程中將無用信息和有害信息抑制掉。有害信息抑制掉。ll后面講述中，后面講述中，“通訊這一術(shù)語是指通訊這一術(shù)語是指“電通訊，電通訊，包括光通訊，由于光也是一種電磁波。包括光通訊，由于光也是一種電磁波。l在電通訊系統(tǒng)中，音訊的傳送是經(jīng)過電信號來在電通訊系統(tǒng)中，音訊的傳送是經(jīng)過電信號來實現(xiàn)的。實現(xiàn)的。 通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論 1.2 通訊系統(tǒng)的組成1.2.1 通訊系統(tǒng)的普通模型 通訊系統(tǒng)：傳

4、送信息所需的一切技術(shù)設(shè)備的總和。 通訊系統(tǒng)的普通模型如下圖。 普統(tǒng)統(tǒng)訊系統(tǒng)普統(tǒng)統(tǒng)訊系統(tǒng) 通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論信息源簡稱信源：把各種音訊轉(zhuǎn)換成原始電信號，如麥克信息源簡稱信源：把各種音訊轉(zhuǎn)換成原始電信號，如麥克風(fēng)。信源可分為模擬信源和數(shù)字信源。風(fēng)。信源可分為模擬信源和數(shù)字信源。發(fā)送設(shè)備：產(chǎn)生適宜于在信道中傳輸?shù)男盘枴０l(fā)送設(shè)備：產(chǎn)生適宜于在信道中傳輸?shù)男盘?。信道：未來自發(fā)送設(shè)備的信號傳送到接納端的物理媒質(zhì)。分為信道：未來自發(fā)送設(shè)備的信號傳送到接納端的物理媒質(zhì)。分為有線信道和無線信道兩大類。有線信

5、道和無線信道兩大類。噪聲源：集中表示分布于通訊系統(tǒng)中各處的噪聲。噪聲源：集中表示分布于通訊系統(tǒng)中各處的噪聲。接納設(shè)備：從遭到減損的接納信號中正確恢復(fù)出原始電信號。接納設(shè)備：從遭到減損的接納信號中正確恢復(fù)出原始電信號。 受信者信宿：把原始電信號復(fù)原成相應(yīng)的音訊，如揚聲器受信者信宿：把原始電信號復(fù)原成相應(yīng)的音訊，如揚聲器等。等。通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論1.2.2 模擬通訊系統(tǒng)和數(shù)字通訊系統(tǒng)模型模擬通訊系統(tǒng)和數(shù)字通訊系統(tǒng)模型模擬信號和數(shù)字信號模擬信號和數(shù)字信號 模擬信號：代表音訊的信號參量取值延續(xù)模擬

6、信號：代表音訊的信號參量取值延續(xù)無限，無限， 例如麥克風(fēng)輸出電壓：例如麥克風(fēng)輸出電壓： (a) 話音信號 (b) 抽樣信號圖1-2 模擬信號通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論數(shù)字信號：代表音訊的信號參量取值離散有限數(shù)字信號：代表音訊的信號參量取值離散有限, 例如電報信號、計算機輸入輸出信號：例如電報信號、計算機輸入輸出信號：通常，按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字通常，按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，相應(yīng)地把通訊系統(tǒng)分為模擬通訊系統(tǒng)和信號，相應(yīng)地把通訊系統(tǒng)分為模擬通訊系統(tǒng)和數(shù)字通訊系統(tǒng)。數(shù)字通訊系

7、統(tǒng)。 (a) 二進(jìn)制信號 (b) 2PSK信號圖1-3 數(shù)字信號通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論u模擬通訊系統(tǒng)模型模擬通訊系統(tǒng)模型u模擬通訊系統(tǒng)是利用模擬信號來傳送信息的通模擬通訊系統(tǒng)是利用模擬信號來傳送信息的通訊系統(tǒng)訊系統(tǒng)u模擬通訊系統(tǒng)需求兩種變換：模擬通訊系統(tǒng)需求兩種變換：u模擬音訊模擬音訊 原始電信號基帶信號原始電信號基帶信號u基帶信號基帶信號 已調(diào)信號帶通訊號已調(diào)信號帶通訊號圖1-4 模擬通訊系統(tǒng)模型 模擬通訊系統(tǒng)模擬通訊系統(tǒng) 通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通

8、信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論p數(shù)字通訊系統(tǒng)模型數(shù)字通訊系統(tǒng)模型p數(shù)字通訊系統(tǒng)是利用數(shù)字信號來傳送信息的通訊數(shù)字通訊系統(tǒng)是利用數(shù)字信號來傳送信息的通訊系統(tǒng)。系統(tǒng)。 p信源編碼與譯碼目的：信源編碼與譯碼目的：p 提高信息傳輸?shù)挠行蕴岣咝畔鬏數(shù)挠行?、完成模、完成模/數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)轉(zhuǎn)換 p信道編碼與譯碼目的：加強抗干擾才干信道編碼與譯碼目的：加強抗干擾才干p加密與解密目的：保證所傳信息的平安加密與解密目的：保證所傳信息的平安p調(diào)制與解調(diào)目的：構(gòu)成適宜在信道中傳輸?shù)膸ㄕ{(diào)制與解調(diào)目的：構(gòu)成適宜在信道中傳輸?shù)膸ㄓ嵦栍嵦?p同步目的：使收發(fā)兩端的信號在時間上堅持步伐同步目的：

9、使收發(fā)兩端的信號在時間上堅持步伐一致一致 圖圖1-5 數(shù)字通訊系統(tǒng)模型數(shù)字通訊系統(tǒng)模型 數(shù)字通訊系統(tǒng)數(shù)字通訊系統(tǒng) 通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論1.2.3 數(shù)字通訊的特點數(shù)字通訊的特點優(yōu)點：優(yōu)點：抗干擾才干強，且噪聲不積累抗干擾才干強，且噪聲不積累傳輸過失可控傳輸過失可控便于處置、變換、存儲便于處置、變換、存儲便于未來自不同信源的信號綜合到一同傳便于未來自不同信源的信號綜合到一同傳輸輸易于集成，使通訊設(shè)備微型化，分量輕易于集成，使通訊設(shè)備微型化，分量輕易于加密處置，且嚴(yán)密性好易于加密處置，且嚴(yán)密性好缺

10、陷：缺陷：需求較大的傳輸帶寬需求較大的傳輸帶寬對同步要求高對同步要求高通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論 1.3 通訊系統(tǒng)分類與通訊方式 1.3.1 通訊系統(tǒng)的分類按通訊業(yè)務(wù)分類：電報通訊系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、數(shù)據(jù) 通訊系統(tǒng)、圖像通訊系統(tǒng) 按調(diào)制方式分類：基帶傳輸系統(tǒng)和帶通調(diào)制傳輸系 統(tǒng) 。按信號特征分類：模擬通訊系統(tǒng)和數(shù)字通訊系統(tǒng)按傳輸媒介分類：有線通訊系統(tǒng)和無線通訊系統(tǒng) 按任務(wù)波段分類：長波通訊、中波通訊、短波通訊 按信號復(fù)用方式分類：頻分復(fù)用、時分復(fù)用、碼分復(fù)用 通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與

11、信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論n頻分復(fù)用是用頻譜搬移的方法使不同信號占據(jù)頻分復(fù)用是用頻譜搬移的方法使不同信號占據(jù) n 不同的頻率范圍；不同的頻率范圍；n時分復(fù)用是用抽樣或脈沖調(diào)制方法使不同信號時分復(fù)用是用抽樣或脈沖調(diào)制方法使不同信號n 占據(jù)不同的時間區(qū)間；占據(jù)不同的時間區(qū)間；n碼分復(fù)用那么是用一組包含相互正交的碼字的碼分復(fù)用那么是用一組包含相互正交的碼字的碼碼n 組攜帶多路信號。組攜帶多路信號。n傳統(tǒng)的模擬通訊中都采用頻分復(fù)用；隨著數(shù)字傳統(tǒng)的模擬通訊中都采用頻分復(fù)用；隨著數(shù)字n信的開展，時分復(fù)用通訊系統(tǒng)的運用愈來愈廣信的開展，時分復(fù)用通訊系統(tǒng)

12、的運用愈來愈廣n泛；碼分復(fù)用主要用于空間通訊的擴頻通訊中。泛；碼分復(fù)用主要用于空間通訊的擴頻通訊中。通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論 1.3.2 通訊方式通訊方式單工、半雙工和全雙工通訊單工、半雙工和全雙工通訊 對于點與點之間的通訊，按音訊傳送的方向與時對于點與點之間的通訊，按音訊傳送的方向與時間關(guān)系，通訊方式可分為單工、半雙工及全雙工間關(guān)系，通訊方式可分為單工、半雙工及全雙工通訊三種。通訊三種。單工通訊：音訊只能一方向傳輸?shù)娜蝿?wù)方式。單工通訊：音訊只能一方向傳輸?shù)娜蝿?wù)方式。半雙工通訊：通訊雙方都能收發(fā)

13、音訊，但不能同時半雙工通訊：通訊雙方都能收發(fā)音訊，但不能同時 收發(fā)的任務(wù)方式。收發(fā)的任務(wù)方式。通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論n 全雙工通訊：通訊雙方可同時進(jìn)展收發(fā)音訊全雙工通訊：通訊雙方可同時進(jìn)展收發(fā)音訊 n 的任務(wù)方式的任務(wù)方式 。n 例如例如,遙測、遙控，就是單工通訊方式。遙測、遙控，就是單工通訊方式。n 例如例如,運用同一載頻任務(wù)的無線電對講機，運用同一載頻任務(wù)的無線電對講機，就是按半雙工就是按半雙工n 通訊方式任務(wù)的。通訊方式任務(wù)的。n 例如例如,普通就是一種最常見的全雙工通訊方普通就是一種最

14、常見的全雙工通訊方式。式。 通訊方式通訊方式 通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論u并行傳輸和串行傳輸并行傳輸和串行傳輸u 在數(shù)字通訊中，按照數(shù)字信號碼元陳列方法在數(shù)字通訊中，按照數(shù)字信號碼元陳列方法不同，不同，u 有串行傳輸與并行傳輸之分。有串行傳輸與并行傳輸之分。u并行傳輸：將代表信息的數(shù)字信號碼元序列以并行傳輸：將代表信息的數(shù)字信號碼元序列以成組的方成組的方 u 式在兩條或兩條以上的并行信道上式在兩條或兩條以上的并行信道上同時傳輸。同時傳輸。 u優(yōu)點：節(jié)省傳輸時間，速度快：不需求字符同優(yōu)點：節(jié)省傳輸時

15、間，速度快：不需求字符同步措施。步措施。u缺陷：需求缺陷：需求 n 條通訊線路，本錢高。條通訊線路，本錢高。 通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論n串行傳輸串行傳輸 ：將數(shù)字信號碼元序列以串行方式一個元：將數(shù)字信號碼元序列以串行方式一個元n 接一個碼元地在一條信道上傳輸。接一個碼元地在一條信道上傳輸。n優(yōu)點：只需一條通訊信道，節(jié)省線路鋪設(shè)費用優(yōu)點：只需一條通訊信道，節(jié)省線路鋪設(shè)費用n缺陷：速度慢，需求外加碼組或字符同步措施缺陷：速度慢，需求外加碼組或字符同步措施n其他分類方式：其他分類方式：n同步通訊和異步

16、通訊同步通訊和異步通訊n專線通訊和網(wǎng)通訊專線通訊和網(wǎng)通訊通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論常用信號的傅立葉變換對：常用信號的傅立葉變換對： 沖擊函數(shù)：沖擊函數(shù)： 余弦函數(shù)：余弦函數(shù)： 正弦函數(shù)：正弦函數(shù)： 矩形脈沖：矩形脈沖：三角形脈沖：三角形脈沖：1)(t)()()cos(000t)()()sin(000 jt2)(aSEtEG02tEE22tt422SaE 通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論 1.4 信息及其度量

17、信息及其度量信息：是音訊中包含的有效內(nèi)容。信息：是音訊中包含的有效內(nèi)容。如何度量離散音訊中所含的信息量如何度量離散音訊中所含的信息量?度量信息量的原那么：度量信息量的原那么：能度量任何音訊，并與音訊的種類無關(guān)。能度量任何音訊，并與音訊的種類無關(guān)。度量方法應(yīng)該與音訊的重要程度無關(guān)。度量方法應(yīng)該與音訊的重要程度無關(guān)。音訊中所含信息量和音訊內(nèi)容的不確定音訊中所含信息量和音訊內(nèi)容的不確定【例】【例】 “某客機墜毀這條音訊比某客機墜毀這條音訊比“今天下雨今天下雨這條這條 音訊包含有更多的信息。音訊包含有更多的信息。 上例闡明：上例闡明：音訊所表達(dá)的事件越不能夠發(fā)生，信息量就越音訊所表達(dá)的事件越不能夠發(fā)生

18、，信息量就越大。大。 通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論u度量信息量的方法度量信息量的方法u 1 事件的不確定程度可以用其出現(xiàn)的概率來事件的不確定程度可以用其出現(xiàn)的概率來描畫：描畫：u音訊出現(xiàn)的概率越小，那么音訊中包含的信息量音訊出現(xiàn)的概率越小，那么音訊中包含的信息量就越大。就越大。 u2 設(shè)：設(shè)：P(x) 音訊發(fā)生的概率，音訊發(fā)生的概率，u I 音訊中所含的信息量，音訊中所含的信息量， u 那么那么 P(x) 和和 I 之間應(yīng)該有如下關(guān)系：之間應(yīng)該有如下關(guān)系：uI 是是 P(x) 的函數(shù)：的函數(shù)： I

19、I P(x)uP(x) ，I ； P(x) ，I ；uP(x) = 1時，時，I 0； P(x) = 0時，時，I ；u uu )()()()(2121xPIxPIxPxPI通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論 3滿足上述條件的關(guān)系式如下： 信息量的定義上式中對數(shù)的底： 假設(shè)a = 2，信息量的單位稱為比特(bit) ，可簡記為b 假設(shè)a = e，信息量的單位稱為奈特(nat)， 假設(shè)a = 10，信息量的單位稱為哈特萊(Hartley) 。通常廣泛運用的單位為比特，這時有 (bit)(log)(1logx

20、PxPIaa221loglog( )( )IP xP x 通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論【例】【例】 設(shè)一個二進(jìn)制離散信源，以相等的概率發(fā)送數(shù)字設(shè)一個二進(jìn)制離散信源，以相等的概率發(fā)送數(shù)字 “0或或“1，那么信源每個輸出的信息含量為：，那么信源每個輸出的信息含量為： 在工程運用中，習(xí)慣把一個二進(jìn)制碼元稱作在工程運用中，習(xí)慣把一個二進(jìn)制碼元稱作1比特。比特。 假設(shè)有假設(shè)有M個等概率波形個等概率波形P = 1/M，且每一個波形的出，且每一個波形的出現(xiàn)是獨立的，那么傳送現(xiàn)是獨立的，那么傳送M進(jìn)制波形之一的信息

21、量為進(jìn)制波形之一的信息量為:假設(shè)假設(shè)M是是2的整冪次，即的整冪次，即 M = 2k，那么有，那么有: 當(dāng)當(dāng)M = 4時，即時，即4進(jìn)制波形，進(jìn)制波形，I = 2比特，比特，當(dāng)當(dāng)M = 8時，即時，即8進(jìn)制波形，進(jìn)制波形，I = 3比特。比特。)(12log2/11log)1()0(22bit II)bit(log/11log1log222MMPI2log 2( )kIkb通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論p對于非等概率情況對于非等概率情況p設(shè)：一個離散信源是由設(shè)：一個離散信源是由M個符號組成的集合，個符號

22、組成的集合，其中每個符號其中每個符號xi (i = 1, 2, 3, , M)按一定的概率按一定的概率P(xi)獨立出現(xiàn)，即獨立出現(xiàn)，即 pp 且有且有p那么那么x1 , x2, x3, xM 所包含的信息量分別為所包含的信息量分別為:p 1212,MMxxxP xP xP x1()1MiiP x21222log( )log()log()MP xP xP x， ，通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論于是，每個符號所含平均信息量為于是，每個符號所含平均信息量為:由于由于H(x)同熱力學(xué)中的熵方式類似，故稱它為

23、信息源的熵。同熱力學(xué)中的熵方式類似，故稱它為信息源的熵。 121222221( )( ) log( )( ) log( )() log()( ) g( ) (/(1.4 6)MMMiiiH xP xP xP xP xP xP xP x loP x比特 符號）通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論【例1】 一離散信源由“0，“1，“2，“3四個符號組成，它們出現(xiàn)的概率分別為3/8，1/4，1/4，1/8，且每個符號的出現(xiàn)都是獨立的。試求某音訊2021202102130 012032101003210100231

24、02002021312032100120210的信息量?！窘狻看艘粲嵵?，“0出現(xiàn)23次，“1出現(xiàn)14次，“2出現(xiàn)13次，“3出現(xiàn)7次，共有57個符號，故該音訊的信息量:每個符號的算術(shù)平均信息量為:)b(1088log74log134log143/8log232222I符號）比特符號數(shù)/(89. 157108II通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論假設(shè)用熵的概念來計算：那么該音訊的信息量為： 以上兩種結(jié)果略有差別的緣由在于，它們平均處置方法不同。前一種按算數(shù)平均的方法，結(jié)果能夠存在誤差。這種誤差將隨著音訊序列

25、中符號數(shù)的添加而減小。當(dāng)音訊序列較長時，用熵的概念計算更為方便。符號）（比特/906. 181log8141log4141log4183log832222H)b(64.108906.157I通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論n延續(xù)音訊的信息量延續(xù)音訊的信息量n關(guān)于延續(xù)音訊的信息量可以用概率密度函數(shù)來關(guān)于延續(xù)音訊的信息量可以用概率密度函數(shù)來描畫。描畫。n可以證明，延續(xù)音訊的平均信息量為：可以證明，延續(xù)音訊的平均信息量為：n式中，式中，f (x) 延續(xù)音訊出現(xiàn)的概率密度。延續(xù)音訊出現(xiàn)的概率密度。 ( )log

26、aH xfxfx dx 通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論【例【例1】 四進(jìn)制離散信源輸出四個獨立符號四進(jìn)制離散信源輸出四個獨立符號A、B、C、D。 1A、B、C、D出現(xiàn)的概率分別為出現(xiàn)的概率分別為1/4、1/8、1/8、 1/2， 求求A、B、C、D每個符號所攜帶的信息量每個符號所攜帶的信息量 和信源熵。和信源熵。 2A、B、C、D等概時，求信源熵平均信息量。等概時，求信源熵平均信息量。通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒

27、論緒論1.5 通訊系統(tǒng)主要性能目的通訊系統(tǒng)主要性能目的通訊系統(tǒng)的主要性能目的：有效性和可靠通訊系統(tǒng)的主要性能目的：有效性和可靠性性有效性：指傳輸一定信息量時所占用的信有效性：指傳輸一定信息量時所占用的信道資源道資源 頻帶寬度和時間間隔，或者頻帶寬度和時間間隔，或者說是傳說是傳 輸?shù)妮數(shù)摹八俣葐栴}。速度問題?？煽啃裕褐附蛹{信息的準(zhǔn)確程度，也就是可靠性：指接納信息的準(zhǔn)確程度，也就是傳輸?shù)膫鬏數(shù)?“質(zhì)量問題。質(zhì)量問題。模擬通訊系統(tǒng)：模擬通訊系統(tǒng)：有效性：可用有效傳輸頻帶來度量。有效性：可用有效傳輸頻帶來度量。可靠性：可用接納端最終輸出信噪比來度可靠性：可用接納端最終輸出信噪比來度量。量。 通通 信信

28、 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論l數(shù)字通訊系統(tǒng)l有效性：用傳輸速率和頻帶利用率來衡量。 l 傳輸速率可用碼元傳輸速率RB和信息傳輸速率Rb表征。l 碼元傳輸速率RB：定義為單位時間每秒傳送 l 碼元的數(shù)目，單位為波特Baud，簡記為Bl 式中T 碼元的繼續(xù)時間秒 l 信息傳輸速率Rb：定義為單位時間內(nèi)傳送的平均信 l 息量或比特數(shù)，單位為比特/秒，簡記為 b/s ，或bps )B(1TRB通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論l

29、碼元速率和信息速率的關(guān)系：碼元速率和信息速率的關(guān)系：l 假設(shè)信源的平均信息量為假設(shè)信源的平均信息量為H，那么，那么 l l 等概時，等概時，l l 對于二進(jìn)制數(shù)字信號：對于二進(jìn)制數(shù)字信號：M = 2，碼元速率和信息速，碼元速率和信息速 l 率在數(shù)量上相等。率在數(shù)量上相等。l 對于多進(jìn)制，例如在八進(jìn)制對于多進(jìn)制，例如在八進(jìn)制M = 8中，假設(shè)碼中，假設(shè)碼元元l 速率為速率為1200 B，那么信息速率為，那么信息速率為3600 b/s。)b/s(log2MRRBb)B(log2MRRbBHRRBb通通 信信 原原 理理 西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院西安郵電學(xué)院通信與信息工程學(xué)院通通信信原原理理 第一章第一章 緒論緒論l 頻帶利用率：定義為單位帶寬