粟向軍通信原理課件——第1章_概論

1、現(xiàn)代通信原理Principles of Modern Communication Systems 第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版 主要內容 CH1 概論 CH2 信號分析基礎 CH3 模擬調制系統(tǒng) CH4 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) CH5 數(shù)字帶通傳輸系統(tǒng) CH6 信源編碼 CH7 信道編碼 CH8 最佳接收技術 CH9 同步原理 CH10 現(xiàn)代通信系統(tǒng)簡介 CH11 應用Systemview仿真現(xiàn)代通信系統(tǒng)第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版 課程學習特點 公式結論多（要記憶的內容多） 應用基礎多（要求一定的工程數(shù)學基礎、電路基礎、信號與系統(tǒng)分析基礎） 物理

2、概念多（需要理解記憶）第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版第1章 概論1.1 通信的基本概念1.2 通信系統(tǒng)1.3 通信網(wǎng)1.4 通信信道1.5 通信系統(tǒng)中的噪聲1.6 信息論基礎第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1.1.1 消息、信息、信號與通信.1 通信的基本概念 1.1.2 通信方式、傳輸方式、同步方式、復用方式1.1.3 通信頻段1.1.4 通信發(fā)展簡史第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1.1.1 消息、信息、信號與通信 消息消息：包含具體內容的文字、符號、數(shù)據(jù)、語音、圖片、圖象等等，是信息的具體表現(xiàn)形式，也是特定的信息。 信息

3、信息：消息的統(tǒng)稱，是消息的概括和抽象，可理解為消息中包含的有意義的內容，用信息量來衡量。 信號信號：搭載或反映信息的載體，通常以某種客觀物理量（電壓、電流）表現(xiàn)出來。第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版 消息(Message)、信息(Information)、信號(Signal)是與通信密切相關的三個概念，信息一詞在概念上與消息相似，但其含義卻更具普遍性、抽象性。消息可以有各種各樣的形式，但消息的內容可統(tǒng)一用信息來表述，傳輸信息的多少可直觀地使用“信息量”進行衡量。信號是消息的載體和通信的客觀對象，而信息是信號的內涵。 通信通信就是把信息從一個地方有效可靠地傳送到另一個地方。

4、第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版彩條消息（圖像）彩條信號（電壓）圖1.1 彩條消息與彩條信號第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1.1.2 通信方式、傳輸方式、同步方式、復用方式圖1.2 簡單點到點通信系統(tǒng)框圖 信源信源：把各種消息轉換成原始電信號。該信號含有豐富的低頻成分甚至直流分量，因此又稱基帶信號。 信道信道：信號傳輸?shù)耐ǖ馈?信宿信宿：將復原的原始電信號轉換成相應的消息。 噪聲源噪聲源：噪聲源不是人為加入的設備，而是通信系統(tǒng)中各種設備以及信道中所固有的，并且是人們所不希望的。 第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版圖1.3 通信系

5、統(tǒng)的基本模型 發(fā)送設備發(fā)送設備(變換器變換器)：基帶信號一般不適合直接上信道傳輸，通過發(fā)送設備對原始電信號進行各種變換（如編碼、調制、濾波、放大、發(fā)射等），使其適合在信道中傳輸。 接收設備接收設備(反變換器反變換器)：與發(fā)送設備的功能相反，從來自信道的各種傳輸信號和噪聲中恢復出相應的原始電信號。 第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1、通信方式 按消息傳遞的方向與時間關系分，通信方式可分為單工、半雙工及全雙工通信三種。 單工通信單工通信(Simplex Communication) ：是指消息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞剑虼酥徽加靡粋€信道。如廣播、遙測、遙控、無線尋呼等。第第1

6、章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版 半雙工通信半雙工通信(Half-duplex Communication) ：是指通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時進行收和發(fā)的工作方式。如使用同一載頻的對講機、收發(fā)報機以及問詢、檢索、科學計算等數(shù)據(jù)通信。發(fā)端接端發(fā)端接端信道第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版 全雙工通信全雙工通信(Duplex Communication) ：是指通信雙方可同時進行收發(fā)消息的工作方式。普通電話、手機都是最常見的全雙工通信方式， 計算機之間的高速數(shù)據(jù)通信也是這種方式。發(fā)端接端發(fā)端接端信道信道第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版

7、2、傳輸方式 按照數(shù)字信號的各個二進制位(又稱比特)是否同時傳輸，數(shù)據(jù)的傳輸方式可分為并行傳輸和串行傳輸兩種。 發(fā)送設備接收設備101(b)發(fā)送設備接收設備(a)圖1.5 傳輸方式 （a）并行傳輸 （b）串行傳輸?shù)诘?章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版 并行傳輸并行傳輸(Parallel Transmission)是將組成字符的各位數(shù)據(jù)同時在多條并行信道上進行傳輸。優(yōu)點是節(jié)省傳輸時間，但需要傳輸信道多，設備復雜，故一般適用于計算機和其他高速數(shù)字系統(tǒng)，特別適用于設備之間的近距離通信。 串行傳輸串行傳輸(Serial Transmission)是將組成字符的各位數(shù)據(jù)以串行方式一個接一

8、個地在同一條信道上傳輸。通常，一般的遠距離數(shù)字通信都采用這種傳輸方式。常見的串行接口標準有RS 232C、RS 422/485和20mA電流環(huán)等。 第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版3、同步方式 針對串行傳輸?shù)淖址絾栴}，目前有兩種解決方法，即異步傳輸方式和同步傳輸方式。 異步傳輸異步傳輸(Asynchronous Transfer)是一種利用字符的再同步技術，即在字符的首末分別設置1位起始位和1位或1.5位或2位停止位，用它們分別表示字符的開始和結束，用頭尾信息來進行同步。 同步傳輸同步傳輸(Synchronous Transfer)時的數(shù)據(jù)幀由同步字符(SYN)、數(shù)據(jù)

9、字符和校驗字符(CRC)組成，即在傳送一組字符時需要加入1到2個同步字符和1到2個校驗字符。第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版4、復用方式 多路復用技術多路復用技術(multiplex)：實現(xiàn)在同一條通信線路上傳送多路信號的技術，以提高傳輸信道的利用率。 （1）頻分復用頻分復用(Frequency Division Multiplexing) 信號的分割參量是頻率，只要使各路信號的頻譜在頻率軸上互不重合，接收端就可用濾波器將它們分開。傳輸頻帶f1f2fN保護頻帶f第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版波分

10、復用波分復用(Wavelength Division Multiplexing)光纖2的頻譜光纖1的頻譜共享的光纖頻譜第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版（2）時分復用時分復用(Time Division Multiplexing)m1(t)m2(t)m3(t)TS 1TS 2TS 3A點波形點波形三路信號時分復用示意圖第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版TDMAfrequencytimeFDMAfrequencytime4 用戶：FDM與TDM的比較頻道時隙第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版（3）碼分復用碼分復用(Code Divisi

11、on Multiplexing)基 站CmC2C1移 動 臺碼 Cm碼 C3碼 C2fW碼 C1TW第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1.1.3 通信頻段cm64103103頻率范圍（頻段）波長范圍（波段）物理信道(傳輸媒質)應用舉例3Hz30KHz(甚低頻VLF)108104m(超長波)有線線對，長波無線電音頻、電話、數(shù)據(jù)終端30300KHz(低頻LF)104103m(長波)有線線對，長波無線電導航、信標、電力線通信300KHz3MHz(中頻MF)103102m(中波)同軸電纜，中波無線電調幅廣播、移動陸地通信330MHz(高頻HF)10010m(短波)同軸電纜，短波無線

12、電短波通信、業(yè)余無線電30300MHz(甚高頻VHF)101m(米波)同軸電纜，米波電視、調頻廣播、空中管制0.33GHz(超高頻UHF)101dm(分米波)波導，分米波電視、遙測、通信、導航330GHz(極高頻SHF)101cm(厘米波)波導，厘米波微波通信、衛(wèi)星通信、雷達30300GHz(特高頻EHF)101mm(毫米波)波導，毫米波衛(wèi)星通信、雷達、射電天文105107GHz(光波)光纖，激光，光波導光通信第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1.1.4 通信發(fā)展簡史 通信的歷史可大致劃分為三個階段：1838年以電報傳輸開始的通信初級階段；1948年以香農(nóng)提出信息論開始的近

13、代通信階段；1980年以后光纖通信、移動通信、綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)崛起的現(xiàn)代通信階段。 現(xiàn)代通信技術的發(fā)展趨勢可概括為“六化”：（1）通信技術數(shù)字化。 （2）通信業(yè)務綜合化。 （3）通信網(wǎng)絡融合化。 （4）網(wǎng)絡傳輸寬帶化。 （5）網(wǎng)絡管理智能化。 （6）通信服務個人化。 第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1.2.1 通信系統(tǒng)的類型.2 通信系統(tǒng) 1.2.2 通信系統(tǒng)的模型1.2.3 通信系統(tǒng)的特點1.2.4 通信系統(tǒng)的主要性能指標第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版根據(jù)通信業(yè)務的不同或消息的物理特征，可分為電報、電話、傳真、數(shù)據(jù)和圖像通信系統(tǒng)等。根據(jù)傳輸

14、媒質的不同，可分為有線和無線兩類。有線通信系統(tǒng)的傳輸媒質包括雙絞線、電纜、光纖、波導等；無線通信包括短波通信、微波通信、移動通信、散射通信、激光通信等。根據(jù)信道中傳輸信號的特征可分為模擬系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)兩類。根據(jù)系統(tǒng)是否采用了調制可分為頻帶傳輸系統(tǒng)和基帶傳輸系統(tǒng)。常用調制方式如下：1.2.1 通信系統(tǒng)的類型第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版調制方式通信系統(tǒng)連續(xù)波調制線性調制常規(guī)雙邊帶調幅AM廣播抑制載波雙邊帶調幅DSB立體聲廣播單邊帶調幅SSB電臺、載波通信、數(shù)傳殘留邊帶調幅VSB電視、傳真、數(shù)傳非線性調制調頻FM數(shù)字微波、衛(wèi)星、廣播調相PM中間調制方式數(shù)字調制幅移鍵控ASK

15、數(shù)據(jù)傳輸頻移鍵控FSK數(shù)據(jù)傳輸相移鍵控PSK、DPSK等數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)字微波、衛(wèi)星其它高效數(shù)字調制QAM、MSK數(shù)字微波、衛(wèi)星脈沖調制脈沖模擬調制脈幅調制PAM中間調制方式、遙測脈寬調制PDM（PWM）中間調制方式脈位調制PPM光纖通信、遙測脈沖數(shù)字調制脈沖編碼調制PCM市話、衛(wèi)星、空間通信增量調制M（DM）軍用、民用數(shù)字電話差分脈沖編碼調制DPCM電視電話、圖像編碼其它語音編碼方式ADPCM、APC、LPC等中、低速數(shù)字電話第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1.2.2 通信系統(tǒng)的模型1、模擬通信系統(tǒng)模型圖1.6 模擬通信系統(tǒng)的模型 調制器調制器的作用是把不適合信道傳輸?shù)幕鶐?/p>

16、信號通過頻譜搬移變換成適合信道傳輸?shù)念l帶信號，再送上信道；接收端解調器解調器則完成相反的變換，即從頻帶信號中解調出基帶信號。 第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版模擬信號波形舉例 (a) 連續(xù)信號 (b) 已抽樣信號PAM：脈沖幅度調制 T：抽樣間隔Of (t)t(a )f (n T )tPAM信號(b )OT第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版數(shù)字信號波形舉例 (a) 二進制波形 (b) 2PSK波形2PSK：二進制相移鍵控100110111001Of (nT )t00111001數(shù)字信息PSK 波形(a)(b)(nTfq第第1章章 概論概論清清 華華 大

17、大 學學 出出 版版2、數(shù)字通信系統(tǒng)模型圖1.7 數(shù)字通信系統(tǒng)的模型發(fā)送端接收端信 源信道編碼調 制信 道壓縮編碼解 調信 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 信源編碼信源編碼有三個作用，其一是當信源給出的是模擬語音信號時，通過PCM、ADPAM或M等方法將其轉換成數(shù)字信號，以實現(xiàn)模擬信號的數(shù)字化傳輸；其二是設法減少碼元數(shù)目和降低碼元速率，即數(shù)據(jù)壓縮；其三是當需要保密通信時進行保密編碼。 第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版圖1.7 數(shù)字通信系統(tǒng)的模型發(fā)送端接收端信 源信道編碼調 制信 道壓縮編碼解 調信 宿保密解碼信道解碼壓縮解碼保密編碼噪 聲同

18、 步信源編碼信源解碼 信道編碼信道編碼是一種可靠性編碼，又叫糾錯編碼、差錯控制編碼，其目的是提高通信系統(tǒng)的抗干擾能力，盡量控制差錯，保證通信質量。第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1.2.3 數(shù)字通信系統(tǒng)的特點（1）抗干擾能力強，無噪聲累計無噪聲累計。（2）可采用差錯控制技術，提高信號傳輸可靠性。（3）便于進行各種數(shù)字信號處理，也可通過計算機存儲和處理，使數(shù)字通信和計算機技術相結合，組成綜合化、智能化的數(shù)字通信網(wǎng)。（4）數(shù)字通信系統(tǒng)使傳輸與交換相結合，電話、數(shù)據(jù)與圖像傳輸相結合，有利于實現(xiàn)綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)。（5）器件和設備易于實現(xiàn)集成化、微型化。第第1章章 概論概論清清 華華

19、 大大 學學 出出 版版 兩類通信方式抗干擾性能比較 (a)模擬信號；(b)數(shù)字信號 第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1.2.4 通信系統(tǒng)的主要性能指標有效性和可靠性。 有效性是指在給定信道內所傳輸?shù)男畔热莸亩嗌?，或者說是傳輸?shù)摹八俣取眴栴}； 可靠性是指接收信息的準確程度，也就是傳輸?shù)摹百|量”問題。 這兩個問題相互矛盾而又相對統(tǒng)一，通常還可以進行互換。第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版模擬通信系統(tǒng)主要性能指標有效性可用有效傳輸頻帶來度量，同樣的消息用不同的調制方式，則需要不同的頻帶寬度（傳輸帶寬）。 可靠性用接收端最終輸出信噪比來度量。不同調制方式在

20、同樣信道信噪比下所得到的最終解調后的信噪比是不同的。 如調頻信號抗干擾能力比調幅好，但調頻信號所需傳輸頻帶卻寬于調幅。第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版數(shù)字通信系統(tǒng)主要性能指標1、有效性可用傳輸速率來衡量。 （1）碼元傳輸速率: 碼元速率是指每秒鐘內傳輸碼元的數(shù)目，通常又可稱為碼元速率碼元速率、傳碼率傳碼率、碼率碼率、符號率符號率或波特率波特率等，用符號RB來表示。單位為波特（Bd），常用符號“B”表示（注意，不能用小寫） 數(shù)字信號一般有二進制與多進制之分，但碼元速率RB與信號的進制數(shù)N無關，只與碼元寬度T有關,即 )(1BdTRB(1-2)第第1章章 概論概論清清 華華

21、大大 學學 出出 版版 （2）信息傳輸速率 : 是指每秒鐘內傳送的信息量。信息傳輸速率簡稱信信息速率息速率，又可稱為傳信率傳信率、比特率比特率等。信息傳輸速率用符號Rb表示。單位為比特/秒（bit/s），簡記為b/s或bps。 因為信息量與信號進制數(shù)N 有關，因此，信息傳輸速率與N 有關。信源共發(fā)出N個符號，就是N進制。第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版 （3）RB與Rb之間的互換 在二進制中，碼元速率RB同信息速率Rb在數(shù)值上相等，但單位不同。 在多（N）進制中，RB與Rb之間數(shù)值、單位均不同。它們之間在數(shù)值上有如下關系式 : NRRBb2log.()bBRR H b s

22、N2log(1-5)式中H為信源中每個符號所含的平均信息量（信源的平均信息量（信源的熵）熵）。 等概傳輸時，熵有最大值 ，信息速率也達到最大，即(1-3)第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版 【例】已知二進制數(shù)字信號在2min內共傳送了72000個碼元，(1) 問其碼元速率和信息速率各為多少? (2) 如果碼元寬度不變(即碼元速率不變)，但改為八進制數(shù)字信號， 則其碼元速率為多少? 信息速率又為多少? 解 (1) 在260s內傳送了72000個碼元RB2=72000/(260)=600 (B)Rb2=RB2=600 (b/s)(2) 若改為8進制則 RB8=72 000/(2

23、60)=600 (B) Rb8=RB8log28=1 800 (b/s) 第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版 （4）頻帶利用率 在比較不同通信系統(tǒng)的效率時，只看它們的傳輸速率是不夠的，還應看在這樣傳輸速率下所占的信道的頻帶寬度。因為傳輸速率越高，所占用的信道頻帶越寬，因此，能夠真正體現(xiàn)出信息的傳輸效率的指標應該是頻帶利用率頻帶利用率，即單位頻帶內的傳輸速率。 (1-7)(1-8)/(HzBaudBRBB)/(HzsbitBRbb第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版誤信率（信息差錯率、誤比特率）誤信率（信息差錯率、誤比特率）Pb是指發(fā)生差錯的比特數(shù)在傳輸總比

24、特數(shù)中所占的比例：ep =錯誤碼元數(shù)傳輸總碼元數(shù) 2、衡量數(shù)字通信系統(tǒng)可靠性的指標是差錯率，常用誤碼率和誤信率表示。(1-10)(1-9) 誤碼率（碼元差錯率）誤碼率（碼元差錯率）Pe是指發(fā)生差錯的碼元數(shù)在傳輸總碼元數(shù)中所占的比例，即碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯的概率：傳輸總比特數(shù)錯誤比特數(shù)bP第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版【例】已知某八進制數(shù)字通信系統(tǒng)的信息速率為12000 b/s，在收端半小時內共測得出現(xiàn)了216個錯誤碼元，試求系統(tǒng)的誤碼率。 528881036030400021640008log/12000ebBbPBRRsbR解：解： 第第1章章 概論概論清清 華華

25、大大 學學 出出 版版有效性可靠性模擬系統(tǒng)傳輸帶寬Bc (Hz)輸出信噪比S/N數(shù)字系統(tǒng)碼元傳輸速率RB(B)信息傳輸速率Rb(bps) 頻帶利用率誤碼率Pe誤比特率PbbB或通信系統(tǒng)的主要性能指標第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1.3.1 通信網(wǎng)的定義、組成及類型.3 通信網(wǎng) 1.3.2 通信網(wǎng)的拓撲結構1.3.3 現(xiàn)代通信網(wǎng)的分層結構第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1.3.1 通信網(wǎng)的定義、組成及類型 定義1：通信網(wǎng)通信網(wǎng)是由一定數(shù)量的節(jié)點(node，包括終端節(jié)點、交換節(jié)點，如計算機、路由器等)和連接這些節(jié)點的傳輸鏈路(link)有機地組織在一起

26、的，按約定的信令或協(xié)議完成任意用戶間信息交換的通信體系。 定義2：通信網(wǎng)通信網(wǎng)就是以用戶終端設備和交換設備為點(node)，以傳輸設備為線(link)，按照一定順序點線相連而形成的有機組合系統(tǒng)，以實現(xiàn)多個用戶對多個用戶的通信。 1、定義第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版2、通信網(wǎng)構成（1）終端設備：電話機、電傳機、計算機、監(jiān)視器（攝像頭）等（2）傳輸設備：電纜、光纜、微波、衛(wèi)星等（3）交換設備：程控交換、ATM交換、光交換等（4）協(xié)議和準則 終端設備終端設備即用戶設備，通信網(wǎng)中的源點和終點，即通信系統(tǒng)中的信源和信宿。 傳輸設備傳輸設備又稱傳輸鏈路(連接節(jié)點的線路)，是網(wǎng)絡中

27、各節(jié)點之間的連接媒介和信號傳輸通道。 交換設備交換設備是通信網(wǎng)的核心，在網(wǎng)中起著節(jié)點的作用。它將送到交換節(jié)點的各種信號匯集，同時完成信號的轉接與分配。 第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版 電話機、傳真機、計算機、視頻終端、PBX等； 產(chǎn)生信息，接收信息； 主要功能： (1) 用戶信息處理：發(fā)送轉換接收 (2) 信令信息處理：產(chǎn)生和識別連接建立、業(yè)務管理等所需控制信息。終端設備第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版通信網(wǎng)核心設備：電話交換機、分組交換機、路由器、轉發(fā)器等，負責終端節(jié)點所產(chǎn)生用戶信息的集中和轉發(fā)；主要功能： (1) 用戶業(yè)務集中和接入功能； (2

28、) 交換功能； (3) 信令功能； (4) 其他控制功能：路由信息的更新和維護、計費、話務統(tǒng)計、維護管理等。交換設備第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版作用：提供信息傳輸信道，實現(xiàn)網(wǎng)絡節(jié)點的互連。 主要設計目標：提高物理線路的使用效率。 采用多路復用技術：頻分復用、時分復用、波分復用等。 必須與交換節(jié)點協(xié)調一致，以確保交換節(jié)點能正確接收和識別傳輸系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流。保持幀同步和位同步。遵守相同的傳輸體制(如PDH、SDH等)。傳輸設備第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版移動通信網(wǎng)結構舉例示意圖第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版2、通信網(wǎng)類型按照

29、傳輸業(yè)務的類型，可分為電話通信網(wǎng)(如PSTN、PLMN等)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)(如X.25、Internet、幀中繼網(wǎng)等) 、廣播電視網(wǎng)(CATV)等；根據(jù)網(wǎng)絡覆蓋的空間距離，可分為廣域網(wǎng)(WAN) 、城域網(wǎng)(MAN) 、局域網(wǎng)(LAN)；根據(jù)傳輸信號的特征，可分為模擬通信網(wǎng)(如電話交換網(wǎng)、有線電視網(wǎng))和數(shù)字通信網(wǎng)(如計算機網(wǎng)絡)；按照網(wǎng)絡運營的方式，可將其分為公用通信網(wǎng)和專用通信網(wǎng)；依據(jù)網(wǎng)絡的物理位置分布，分為用戶駐地網(wǎng)(CPN)、接入網(wǎng)和核心網(wǎng)三部分。第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1.3.2 通信網(wǎng)的拓撲結構（a）（b）（c）（d）（e）（f）圖1.8 通信網(wǎng)的拓撲結構 (

30、a)網(wǎng)狀形 (b)星形 (c)樹形 (d) 復合形 (e) 總線形 (f) 環(huán)形第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1.3.3 現(xiàn)代通信網(wǎng)的分層結構 從網(wǎng)絡縱向分層的觀點看，一個完整的現(xiàn)代通信網(wǎng)在結構組成上可分為相互依存的三部分：業(yè)務網(wǎng)業(yè)務網(wǎng)、傳傳送網(wǎng)送網(wǎng)和支撐網(wǎng)支撐網(wǎng)。 業(yè)務網(wǎng)業(yè)務網(wǎng)傳送網(wǎng)傳送網(wǎng)支支撐撐網(wǎng)網(wǎng)信息應用信息應用業(yè)務網(wǎng):電話、數(shù)據(jù)、圖像、視頻 和多媒體等業(yè)務網(wǎng)傳送網(wǎng):業(yè)務承載網(wǎng)，主要由各種 傳輸線路和傳輸設備構成支撐網(wǎng):同步、信令、網(wǎng)絡管理和 網(wǎng)絡安全等第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版按水平方向的結構分解：第第1章章 概論概論清清 華華 大大

31、 學學 出出 版版 總體特征：技術IP化 業(yè)務融合化和開放化 網(wǎng)絡承載寬帶化、差異化 網(wǎng)絡架構水平化、扁平化 網(wǎng)絡管理的智能化和集中化 三網(wǎng)融合的大趨勢 下一代網(wǎng)絡NGN通信網(wǎng)絡技術發(fā)展趨勢第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1.4.1 信道的類型.4 通信信道 1.4.2 信道的模型1.4.3 信道特性及對傳輸信號的影響1.4.4 常見信道舉例第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1.4.1 信道的類型 以傳輸媒質為基礎的信號通路，即信號的傳輸通道，有狹義和廣義之分。狹義的信道就是指信號的傳輸媒質；廣義的信道還包括相關的變換裝置，如發(fā)送設備、接收設備、天饋設

32、備、調制解調器等。 地波信道散射信道，流星余跡短波信道、微波接力等）微波信道（衛(wèi)星、移動無線信道波導電纜光纖有線信道狹義信道第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版有記憶信道無記憶信道編碼（離散）信道隨參信道恒參信道調制（連續(xù)）信道廣義信道圖1.10 調制信道與編碼信道第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版 調制信道對信號的影響表現(xiàn)為：)()()()()()(tntetktntefteiio加性干擾乘性干擾 恒參信道中k(t)不隨t變化或基本不變化；隨參信道中k(t) 隨t變化。第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1.4.2 信道的模型 調制信道

33、的范圍是從調制器輸出端到解調器輸入端。通常它具有如下性質：（1）有一對(或多對)輸入端和一對(或多對)輸出端； （2）絕大部分信道都是線性的，即滿足疊加原理。（3）信號通過信道會出現(xiàn)遲延時間；（4）信道對信號有損耗它包括固定損耗或時變損耗； （5）即使沒有信號輸入，在信道的輸出端仍可能有一定的功率輸出（噪聲）。1.調制信道模型第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版時 變 線性 網(wǎng) 絡時 變線 性網(wǎng) 絡ei( t ) e0( t )ei 1( t ) e0 1( t )ei 2( t ) e0 2( t )ei m( t ) e0 m( t ). . .( a ) ( b )圖

34、2 - 2 調 制 信 道 模 型圖1.11 調制信道模型 對于二對端的信道模型來說，其輸出與輸入之間的關系式可表示成：將上式進一步簡化可以寫成：)()()(0tnteftei)()()()(0tntetktei（1-12） 第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版 這樣，調制信道對信號的影響可歸納為兩點：一是乘性干擾k(t)，二是加性干擾n(t)。 不同特性的信道，僅反映信道模型有不同的k(t)及n(t)。根據(jù)信道中k(t)的特性不同，可以將信道分為：恒參信道和隨參信道。)()(Ctk記 基本不隨時間變化，即信道對信號的影響是固定的或變化極為緩慢的，稱為恒參信道恒參信道； 隨時

35、間隨機快速變化，稱為隨參信道隨參信道。)(C)(C第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版 恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊懯谴_定的或者是變化極其緩慢的。因此，可以等效為一個非時變的線性網(wǎng)絡。(1)理想恒參信道特性 設輸入信號為si(t)，則無失真?zhèn)鬏敃r，要求信道的輸出信號為)()(00dittsKts 式中：K0為傳輸系數(shù)，它可以表示放大或衰減一個固定值；td為時間延遲，表示輸出信號滯后輸入信號一個固定的時間。頻域表達式為)()(00itjSeKSd第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版信道的傳輸函數(shù)為信道的幅頻特性相頻特性理想恒參信道的群遲延頻率特性 0dj tHK

36、e 0HK dt ddtd 理想恒參信道特性第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版 典型音頻電話信道的幅頻特性、相頻特性和群遲延頻率特性理想恒參信道特性(a)幅頻特性(b)相頻特性(c)群遲延特性(2)實際恒參信道特性000)(H0K)()(dtdt(a)(b)(c)第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版（3）具有加性（高斯）噪聲的恒參信道數(shù)學模型 加性高斯噪聲恒參信道X+信道( )s t( )n t( )( )( )r ts tn t 是信道衰減因子， 通常可取 ； n(t)是加性噪聲。通常是一種高斯噪聲。 該信道模型通常稱為加性高斯噪聲信道加性高斯噪聲信道(

37、AWGN)。1第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版 具有加性噪聲的線性濾波恒參信道+信道( )s t( )n t( )( )( )( )r ts th tn t( )h t線性濾波器信道特性C()在信號頻帶范圍之內不是常數(shù)，且隨時間變化。這種信道在數(shù)學上可表示為帶有加性噪聲的線性時變?yōu)V波器。第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版（4）隨參信道的時變線性濾波模型+信道( )s t( )n t( )( )( ; )( )r ts thtn t( ; )ht線性時變?yōu)V波器多徑傳播的路徑有兩條的信道模型第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版2. 編碼信

38、道模型P(0/0)01P(1/1)P(0)P(1)P(1/0)P(0/1)01 從編碼器輸出端到譯碼器輸入端的所有轉換器及傳輸媒質可用一個完成數(shù)字序列變換的方框加以概括，此方框稱為編碼信道。 編碼信道的模型可用數(shù)字信號的轉移概率轉移概率來描述。二進制編碼信道模型)0/0(P)0/1 (P) 10( /P) 11 ( /P轉移概率轉移概率發(fā)0收0發(fā)0收1發(fā)1收0發(fā)1收1錯誤概率第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版輸出的總錯誤概率為 由于信道噪聲或其他因素影響導致輸出數(shù)字序列發(fā)生錯誤是統(tǒng)計獨立的，因此這種信道是無記憶編碼信道。 1)01 ()00( PP) 10() 1 ()01

39、 ()0(PPPPPe1) 10() 11 ( PP依概率加權依概率加權（平均）（平均）第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版多進制無記憶編碼信道模型x0 x1xM1y0y1yN1 X Y)/(ijxyP1, 1 , 0Nj轉移概率：1, 1 , 0Mi第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版典型音頻電話信道的相對衰耗 (1) 幅度幅度頻率畸變頻率畸變 0 300 1100 (Hz)損耗(dB)f 若傳輸數(shù)字信號，會引起相鄰數(shù)字信號波形之間在時間上的相互重疊，即碼間串擾。1.4.3 信道特性及對傳輸信號的影響1、恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊?第第1章章 概論概論清清

40、華華 大大 學學 出出 版版（2）相位）相位頻率畸變頻率畸變(群遲延畸變群遲延畸變) 所謂相位相位頻率畸變頻率畸變，是指信道的相位頻率特性偏離線性關系所引起的畸變。電話信道的相位頻率畸變主要來源于信道中的各種濾波器及可能有的加感線圈，尤其在信道頻帶的邊緣，相頻畸變就更嚴重。 相頻畸變對模擬話音通道影響并不顯著，這是因為人耳對相頻畸變不太靈敏；但對數(shù)字信號傳輸卻不然，尤其當傳輸速率比較高時，相頻畸變將會引起嚴重的碼間串擾，給通信帶來很大損害。 第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版 信道的相位頻率特性還經(jīng)常采用群遲延頻率特性來衡量。所謂群遲延頻率特性，它被定義為相位頻率特性的導數(shù)

41、，即若相位頻率特性用()表示，則群遲延頻率特性(通常稱為群遲延群遲延畸變畸變或群遲延群遲延)()為 dd)()(第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版典型電話信道的群遲延特性 理想的相頻特性和群遲延特性 00)()(dtdt(b)(c)第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版相移失真前后的波形比較 相頻畸變對信號的影響第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版（3） 減小畸變的措施減小畸變的措施 減小幅度-頻率畸變的措施：改善電話信道中的濾波性能，或者再通過一個線性補償網(wǎng)絡，使衰耗特性曲線變得平坦。這后一措施通常稱之為“均衡均衡”。 減小相位-頻率畸變

42、的措施：采取相位均衡相位均衡技術補償群遲延畸變。 除此之外，還存在其它類型影響信號傳輸?shù)囊蛩?。第?章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版隨參信道傳輸媒質通常具有以下特點： 對信號的衰耗隨時間的變化而變化；傳輸時延隨時間也發(fā)生變化；具有多徑傳播(多徑效應多徑效應)。 （1 1）隨參信道傳輸媒質的特點）隨參信道傳輸媒質的特點 典型的傳輸媒質：電離層反射、對流層散射等。2、隨參信道對信號傳輸?shù)挠绊?第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版（2 2）多徑效應分析）多徑效應分析 多徑傳播示意圖 第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版)(cos)()(cos)()

43、(11tttttttRicniiinici i(t)總共n條多徑信號中第i條路徑到達接收端的隨機幅度； i(t)第i條路徑的延遲時間； 相應的隨機相位，即 (1-14)()(ttici)(ti第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版 由于 和 隨時間的變化要比信號載頻的周期變化慢得多，因此式子又可寫成 tttttttRcniiicniiisin)(sin)(cos)(cos)()(11)(cos)(sincos)(ttttttccQcIniiiIttt1)(cos)()(niiiQttt1)(sin)()(其中)(ti)(ti多徑信號合成包絡合成包絡：多徑信號合成相位合成相位：)

44、()()(22tttQI)()(arctan)(tttIQ同相分量同相分量正交分量正交分量第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版衰落信號的波形與頻譜示意圖 通常將由于電離層濃度變化等因素所引起的信號衰落稱為慢衰落慢衰落；而把由于多徑效應引起的信號衰落稱為快衰落快衰落。 包絡 和相位 都是緩慢變化的隨機過程。于是， 可視為一個窄帶隨機過程.)(t)(t)(tR)(t第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版 (1) 從波形上看，多徑傳播的結果使單一載頻信號Acos0t變成了包絡和相位都變化(實際上受到調制)的窄帶信號；(多徑衰落多徑衰落) (2) 從頻譜上看，多徑傳播

45、引起了頻率彌散(色散)，即由單個頻率變成了一個窄帶頻譜； (頻率彌散頻率彌散) (3) 多徑傳播會引起頻率選擇性衰落頻率選擇性衰落。 （3 3）多徑傳播對信號傳輸?shù)挠绊懀┒鄰絺鞑π盘杺鬏數(shù)挠绊懙诘?章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版 為分析簡單，假定只有兩條傳輸路徑，且認為接收端的幅度與發(fā)端一樣，只是在到達時間上差一個時延。 若發(fā)送信號為f(t)，它的頻譜為F()。設經(jīng)信道傳輸后第一條路徑的時延為t0，在假定信道衰減為V0的情況下，到達接收端的信號為V0f(t-t0)，相應于它的傅氏變換為 0)()(000tjeFVttfV（4 4）頻率選擇性衰落現(xiàn)象分析）頻率選擇性衰落現(xiàn)象分

46、析第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版圖1.18 二徑傳輸模型另一條路徑的時延為 ，假定信道衰減也是V0，故它到達接收端的信號為 。相應于它的傅氏變換為)(0000)()(tjeFVttfV)(0t)(00ttfV0)()(000tjeFVttfV)(0000)()(tjeFVttfV)(tR)(tf第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版)()()(0000ttfVttfVtRjtjeeFVtR1)()(00jtjeeVFRH1)()()(002cos2)(0VH兩條傳輸路徑的信號經(jīng)合成后得它的傅氏變換對為 因此，信道的傳遞函數(shù)為其幅頻特性為（1-19）（1-

47、20）（1-21）（1-22）第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版圖1.19 兩條路徑傳播時選擇性衰落特性 當一個傳輸信號的頻譜寬于 時，將致使某些頻率分量被衰落，這種現(xiàn)象稱為頻率選擇性衰落頻率選擇性衰落，簡稱選擇性衰落選擇性衰落。/1第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版 上述概念可推廣到一般的多徑傳播中去。多徑傳播時的相對時延差通常用最大多徑時延差最大多徑時延差 來表征，并用它來估算傳輸零極點在頻率軸上的位置。 設信道的最大時延差為 ，則相鄰兩個零點之間的頻率間隔為： 這個頻率間隔通常稱為多徑傳播信道的相關帶相關帶寬寬。mmmcB1（1-23） 第第1章章

48、 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版)(500/1HzBmc)(7 .166100)(50051315131HzHzBBc2【例1-4】設某隨參信道的最大多徑時延差為2ms，為避免發(fā)生頻率選擇性衰落，確定在此信道上傳輸?shù)拇a元速率。解：信道相關帶寬為根據(jù)工程經(jīng)驗，信號帶寬取為設頻帶利用率 （理想通信系統(tǒng)）由式（1-7）得數(shù)字信號的最大碼元速率為 2B=200333.4（Bd）。第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1、雙絞線（TP：Twisted Pair）1.4.4 常見信道舉例第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版第第1章章 概論概論清清 華華 大大

49、學學 出出 版版第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版2、對稱電纜塑料外皮雙絞線(5對)第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版3、同軸電纜第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版4、光纖圖1.20 光纖信道組成光纖示意圖光纖中光的傳輸示意圖第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版5、微波中繼信道圖1.21 數(shù)字微波中繼信道組成示意圖第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版6、數(shù)字衛(wèi)星信道圖1.22 數(shù)字衛(wèi)星信道組成第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1.5.1 加性噪聲的類型.5 通信系統(tǒng)中的噪聲 1.

50、5.2 白噪聲1.5.3 高斯噪聲1.5.4 高斯白噪聲和窄帶高斯噪聲第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1.5.1 加性噪聲的類型l 無線電噪聲；l 工業(yè)噪聲；l 天電噪聲；l 內部噪聲。根據(jù)噪聲的來源分：l 單頻噪聲；l 脈沖噪聲；l 起伏噪聲起伏噪聲。根據(jù)噪聲的性質分：第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版起伏噪聲 從示波器上觀察，它是連續(xù)的、雜亂無章的、隨機起伏的； 從頻譜儀上看，它在相當寬的頻帶范圍內具有平坦的功率譜密度； 在系統(tǒng)模型中把它集中在一起從信道引入，但它實際上概括了信道內所有的熱噪聲、器件散彈噪聲和宇宙噪聲等； 采用隨機過程的方法分析其統(tǒng)

51、計特性。 第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1.5.2 白噪聲1、含義2、功率譜密度 所謂白噪聲白噪聲，是指它的功率譜密度在整個頻域內是常數(shù)，即服從均勻分布。 之所以稱它為“白”噪聲，是因為它類似于光學中包括全部可見光頻率在內的白光。 02/)(00nnPn（1-24） 雙邊譜單邊譜第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版3、相關函數(shù)圖1.23 白噪聲的功率譜密度與自相關函數(shù))(2221)(00ndenRjn（1-26） 白噪聲只有在 時才相關，而在任意兩個不同時刻上的隨機取值都是不相關的。因此，若對白噪聲取樣，只要時間不同，樣值都是獨立的。 0第第1章章 概

52、論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1.5.3 高斯噪聲1、定義 所謂高斯噪聲高斯噪聲是指它的概率密度函數(shù)服從高斯分布（即正態(tài)分布）的一類噪聲。其一維概率密度函數(shù)可用數(shù)學表達式表示為222exp21)(axxp（1-27） 第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版2、性質 （1）如果高斯噪聲在兩個不同時刻取值是不相關的，那么它們也是統(tǒng)計獨立的。 （2）若高斯噪聲的均值為0，則其平均功率等于噪聲的方差，即)0(2RS（1-28） （3）如果一個線性系統(tǒng)的輸入是高斯噪聲，則其輸出也一定還是高斯噪聲，只是數(shù)字特征不同。 第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版3、高斯

53、噪聲的一維概率分布函數(shù)F(x)（1-29） xxxdzazdzazdzzpxF22222exp212exp21)()( 這個積分不易計算，工程上常引入以下兩類函數(shù)來表述，然后通過查表的方式來計算。 誤差函數(shù)和互補誤差函數(shù)； 概率積分函數(shù)和Q函數(shù)。第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版（1）誤差函數(shù)）誤差函數(shù)erf(x)和互補誤差函數(shù)和互補誤差函數(shù)ercf(x)xtdtexerf022)( 它是自變量的遞增函數(shù)，具有如下性質： erf(0)=0， erf()=1， erf(-x)=-erf(x)。誤差函數(shù)誤差函數(shù)的定義式為（1-30)第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出

54、出 版版dtexerfxerfcxt22)(1)( 它是自變量的遞減函數(shù)，具有如下性質： erfc(0)=1； erfc()=0； erfc(-x)=2-erfc(x)； 當x1時（實際應用中只要x2)即可近似有（1-31)21)(xexxerfc互補誤差函數(shù)互補誤差函數(shù)記為erfc(x), 定義為第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版概率積分函數(shù)概率積分函數(shù)定義為0,21)(02/2xdtexxt 這是另一個在數(shù)學手冊上有數(shù)值和曲線的特殊函數(shù)，有()=1。 Q函數(shù)函數(shù)是一種經(jīng)常用于表示高斯尾部曲線下的面積的函數(shù)，其定義為0,21)(1)(2/2xdtexxQxt（2 2）概率

55、積分函數(shù)）概率積分函數(shù) 和和Q函數(shù)函數(shù))(x第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版)2(21)(xerfcxQ)2(1 2)2(2)(xxQxerfc 現(xiàn)在讓我們用以上特殊函數(shù)來表示高斯分布的正態(tài)分布函數(shù)F(x)。通過變量代換，不難得到 ： axQaxxF1)(),2(211),2(2121)(axercfaxerfxF通過比較可得 （1-32） 第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版【例】一高斯信號，概率密度函數(shù)如下：4)10(221)(xexf（1）求此信號小于5V的概率。102155)()5(dxxfxP21051211251211erfaerf5 . 2

56、12115 . 21211erferf000205. 099959. 01211（2）求此信號大于15V的概率。x第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版（2）求此信號大于15V的概率。10211515)()15(dxxfxP15)(1dxxf22121221211axerfaxerf)5 . 2(2121210152121erferf000205. 0 x第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1.5.4 高斯白噪聲和窄帶高斯噪聲 高斯白噪聲高斯白噪聲也稱高斯型白噪聲，是指噪聲的概率密度函數(shù)滿足正態(tài)分布統(tǒng)計特性，同時它的功率譜密度函數(shù)是常數(shù)的一類噪聲。 高斯白噪聲

57、同時涉及到噪聲的兩個不同方面，即概率密度函數(shù)的正態(tài)分布性和功率譜密度函數(shù)的均勻性，二者缺一不可。 分析表明，起伏噪聲就是一種高斯噪聲，且在很寬的頻率范圍內具有平坦的功率譜密度，故常稱這種噪聲為加性高斯白噪聲加性高斯白噪聲（AWGN，Additive White Gaussion Noise）。第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版設系統(tǒng)的帶寬為B，中心頻率為fc，當 時稱該系統(tǒng)為窄帶系統(tǒng)窄帶系統(tǒng)。當高斯白噪聲通過窄帶系統(tǒng)時，其輸出噪聲只能集中在中心頻率附近的帶寬之內，稱這種噪聲為窄帶高斯噪聲窄帶高斯噪聲，簡稱，簡稱窄帶噪聲窄帶噪聲。窄帶高斯噪聲的概念CfB 第第1章章 概論概論

58、清清 華華 大大 學學 出出 版版圖1.6 （a）窄帶噪聲的功率譜 （b）窄帶噪聲的波形 包絡和相位都在緩慢變化、頻率近似為 的正弦波。cf 輸出噪聲功率集中在 附近很窄的頻率范圍內。cf第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版窄帶高斯噪聲的數(shù)學描述ttnttnttttttttttncscccccisin)(cos)(sin)(sin)(cos)(cos)()(cos)()(niiiIttt1)(cos)()(niiiQttt1)(sin)()(其中多徑信號合成包絡合成包絡：多徑信號合成相位合成相位：)()()(22tttQI)()(arctan)(tttIQ同相分量同相分量正交

59、分量正交分量第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1.6.1 信息量與平均信息量.6 信息論基礎 1.6.2 信道容量1. 離散信道的信道容量2. 連續(xù)信道的信道容量(香農(nóng)公式)第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1.6.1 信息量與平均信息量1、信息量 單個消息（或符號）x中所含信息量I與消息x出現(xiàn)的概率P(x)之間滿足關系：)(log)(1logxPxPIaa（1-34） 信息量的單位取決于對數(shù)底數(shù)a的取值： a = 2時，單位為比特（bit，簡寫為b）； a = e時，單位為奈特（nat）； a = 10時，單位為哈特萊。第第1章章 概論概論清清 華華

60、大大 學學 出出 版版【例】設二進制離散信源，數(shù)字0或1以相等的概率出現(xiàn)，試計算每個符號的信息量。 解:二進制等概率時 有 即二進制等概時，每個符號（碼元）的信息量相等，都為1bit。5021)0() 1 (. PPbitII150)0() 1 (2.log第第1章章 概論概論清清 華華 大大 學學 出出 版版1.6.1 信息量與平均信息量2、平均信息量 當信源中各個符號出現(xiàn)的概率不相等時，計算消息的信息量，常用到平均信息量的概念。 平均信息量平均信息量定義：平均每個符號所含的信息量，或者說每個符號所含的信息量平均值。用符號 表示。 多進制時，設各符號出現(xiàn)的概率為： )(,),(),(,21,