通信原理—緒論講新ppt課件

1、通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)上節(jié)課內(nèi)容u 基本要求基本要求 了解通信的發(fā)展；了解通信的發(fā)展； 掌握消息、信息、信號的定義；掌握消息、信息、信號的定義； 掌握數(shù)字通信的概念，理解數(shù)字通信的優(yōu)點；掌握數(shù)字通信的概念，理解數(shù)字通信的優(yōu)點； 掌握數(shù)字通信系統(tǒng)模型掌握數(shù)字通信系統(tǒng)模型 掌握信息及其度量掌握信息及其度量2022-2-51通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系

2、統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)本節(jié)課內(nèi)容u 基本要求基本要求 掌握數(shù)字通信系統(tǒng)主要性能指標；掌握數(shù)字通信系統(tǒng)主要性能指標； 掌握信道模型，并會分析信道特性對信號傳掌握信道模型，并會分析信道特性對信號傳輸輸 的影響；的影響； 熟悉信道中的噪聲。熟悉信道中的噪聲。2022-2-52通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)主要性能指標重點）主要性能指標重點）u通信的任務(wù)是快速、準確地傳遞信息。通信的任務(wù)是快速、準確地傳遞信息。u

3、評價一個通信系統(tǒng)優(yōu)劣的主要性能指標是系評價一個通信系統(tǒng)優(yōu)劣的主要性能指標是系統(tǒng)的有效性和可靠性。統(tǒng)的有效性和可靠性。u有效性是指在給定信道單位時間內(nèi)傳輸?shù)男庞行允侵冈诮o定信道單位時間內(nèi)傳輸?shù)男畔?nèi)容的多少，或者說是傳輸?shù)南?nèi)容的多少，或者說是傳輸?shù)摹八俣葐査俣葐栴}；題；u可靠性是指接收信息的準確程度，也就是傳可靠性是指接收信息的準確程度，也就是傳輸?shù)妮數(shù)摹百|(zhì)量問題。這兩個問題相互矛盾而質(zhì)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。又相對統(tǒng)一，通常還可以進行互換。 2022-2-53通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能

4、指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)主要性能指標主要性能指標u模擬通信系統(tǒng)的有效性可用有效傳輸頻帶模擬通信系統(tǒng)的有效性可用有效傳輸頻帶來度量，同樣的消息用不同的調(diào)制方式，來度量，同樣的消息用不同的調(diào)制方式，則需要不同的頻帶寬度?？煽啃杂媒邮斩藙t需要不同的頻帶寬度?？煽啃杂媒邮斩俗罱K輸出信噪比來度量。最終輸出信噪比來度量。u數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性可用傳輸速率來衡數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性可用傳輸速率來衡量。量。 可靠性可用差錯率來衡量可靠性可用差錯率來衡量2022-2-54通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其

5、度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)主要性能指標主要性能指標u傳輸速率：傳輸速率： 碼元傳輸速率和信息傳輸速率碼元傳輸速率和信息傳輸速率u 碼元傳輸速率碼元傳輸速率 RB簡稱傳碼率，又稱符號簡稱傳碼率，又稱符號速率等。它表示單位時間內(nèi)傳輸碼元的數(shù)速率等。它表示單位時間內(nèi)傳輸碼元的數(shù)目，單位是波特目，單位是波特Baud），記為），記為B。例如，。例如，若若1秒內(nèi)傳秒內(nèi)傳2400個碼元，則傳碼率為個碼元，則傳碼率為2400B。u 數(shù)字信號有多進制和二進制之分，但碼元數(shù)字信號有多進制和二進制之分，但碼元速率與進制數(shù)無關(guān)，只與傳輸?shù)拇a元長

6、度速率與進制數(shù)無關(guān)，只與傳輸?shù)拇a元長度T有關(guān)有關(guān):TRB12022-2-55通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)主要性能指標主要性能指標p信息傳輸速率信息傳輸速率 Rb簡稱傳信率，又稱比特率等。簡稱傳信率，又稱比特率等。它表示單位時間內(nèi)傳遞的平均信息量或比特數(shù)，它表示單位時間內(nèi)傳遞的平均信息量或比特數(shù)，單位是比特單位是比特/秒，可記為秒，可記為bit/s ，或，或 b/s ，或，或bps。 p每個碼元或符號通常都含有一定每個碼元或符號通常都含有一定b

7、it數(shù)的信息量，數(shù)的信息量，因此碼元速率因此碼元速率(傳碼率傳碼率)和信息速率和信息速率(傳信率傳信率)有有確定的關(guān)系，即確定的關(guān)系，即pRb=RBH(x) (b/s) p式中，式中，H(x)為信源中每個符號所含的平均信息為信源中每個符號所含的平均信息量熵）。量熵）。p 等概傳輸時，熵有最大值等概傳輸時，熵有最大值log2 M ，信息速率，信息速率也達到最大，即也達到最大，即pRb=RB log2 M (b/s) 2022-2-56通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概

8、概 述述小小 結(jié)結(jié)主要性能指標主要性能指標A二進制二進制1符號符號比特比特TT碼元寬度碼元寬度比特寬度比特寬度TT/2碼元寬度碼元寬度比特比特寬度寬度TT/3碼元寬度碼元寬度比特比特寬度寬度碼元碼元碼元碼元四進制四進制0 1八進制八進制0 0 12022-2-57通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)主要性能指標主要性能指標u通常在給出碼元速率時，有必要說明碼元通常在給出碼元速率時，有必要說明碼元的進制。由于的進制。由于M進制的一個碼元可以用進制的一個

9、碼元可以用 log2 M個二進制碼元去表示，因而在保證個二進制碼元去表示，因而在保證信息速率不變的情況下，信息速率不變的情況下，M進制的碼元速進制的碼元速率率RBM與二進制的碼元速率與二進制的碼元速率RB2之間有以之間有以下轉(zhuǎn)換關(guān)系：下轉(zhuǎn)換關(guān)系：u RB2=RBM log2 M (B)2022-2-58通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)主要性能指標主要性能指標【例】 碼元速率為1200B，采用八進制M=8時，信息速率為3600b/s； 采用二進制M

10、=2時， 信息速率為1200b/s， 可見，二進制的碼元速率和信息速率在數(shù)量上相等，有時簡稱它們?yōu)閿?shù)碼率2022-2-59通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)主要性能指標主要性能指標u頻帶利用率比較不同通信系統(tǒng)的有效性時，單看它們的傳輸速率是不夠的，還應(yīng)看在這樣的傳輸速率下所占的信道的頻帶寬度B。所以，真正衡量數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸效率的應(yīng)當(dāng)是單位頻帶內(nèi)的碼元傳輸速率，碼元頻帶利用率，即uRB碼元速率和信息速率Rb有著確定的關(guān)系。為了比較不同系統(tǒng)的傳輸效率

11、， 又可定義信息頻帶利用率為2022-2-510)/(HzsbBRb=h通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)希臘字母讀音表1u大寫大寫 小寫小寫 英文注音英文注音 國際音標注音國際音標注音 中文注音中文注音 u alpha alfa 阿耳法阿耳法 u beta beta 貝塔貝塔 u gamma gamma 伽馬伽馬 u deta delta 德耳塔德耳塔 u epsilon epsilon 艾普西隆艾普西隆 u zeta zeta 截塔截塔 u e

12、ta eta 艾塔艾塔 u theta ita 西塔西塔 u iota iota 約塔約塔 2022-2-511通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)希臘字母讀音表2u kappa kappa 卡帕卡帕 u lambda lambda 蘭姆達蘭姆達 u mu miu 繆繆 u nu niu 紐紐 u xi ksi 可塞可塞 u omicron omikron 奧密可戎奧密可戎 u pi pai 派派 u rho rou 柔柔 u sigma sigma

13、 西格馬西格馬 u tau tau 套套 2022-2-512通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)希臘字母讀音表3u phi fai 斐斐 u chi khai 喜喜 u psi psai 普西普西 u omega omiga 歐米伽歐米伽2022-2-513通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)u差錯率u衡

14、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。 u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，更確切地說，誤碼率是碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯的概率，即 u誤信率信息差錯率） Pb是指發(fā)生差錯的比特數(shù)在傳輸總比特數(shù)中所占的比例， 即主要性能指標主要性能指標2022-2-514傳輸總比特數(shù)錯誤比特數(shù)=bp通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)主要性能指標主要性能指標u例例3 設(shè)一信息源的輸出由設(shè)一信息源的輸出由128個不

15、同符號組成。個不同符號組成。其中其中16個出現(xiàn)的概率為個出現(xiàn)的概率為1/32，其余，其余112個出現(xiàn)概個出現(xiàn)概率為率為1/224。信息源每秒發(fā)出。信息源每秒發(fā)出1000個符號，且每個符號，且每個符號彼此獨立。試計算該信息源的平均信息速個符號彼此獨立。試計算該信息源的平均信息速率。率。u解：每個符號的平均信息量為解：每個符號的平均信息量為符號/404. 6224log224111232log32116)(22bitxH=BaudRB1000=sbitxHRRBb/6404)(=已知碼元速率已知碼元速率 ，故該信息源的平均信息速率為，故該信息源的平均信息速率為 2022-2-515通信系統(tǒng)組成通信

16、系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)u例例4 已知某八進制數(shù)字通信系統(tǒng)的信息速率為已知某八進制數(shù)字通信系統(tǒng)的信息速率為 3000bit/s ，在收端，在收端10分鐘內(nèi)共測得出現(xiàn)分鐘內(nèi)共測得出現(xiàn)18個錯個錯誤碼元，試求該系統(tǒng)的誤碼率。誤碼元，試求該系統(tǒng)的誤碼率。u解：解： 依題意依題意 3000/bRbit s=82/log 81000BbRRBaud=得：得：系統(tǒng)的誤碼率系統(tǒng)的誤碼率 51036010100018=eP2022-2-516通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子

17、技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)信道與噪聲u信道定義與數(shù)學(xué)模型信道定義與數(shù)學(xué)模型u恒參信道及其傳輸特性恒參信道及其傳輸特性u隨參信道及其傳輸特性隨參信道及其傳輸特性u加性噪聲加性噪聲u信道容量的概念信道容量的概念2022-2-517通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)信道定義u信道：以傳輸媒質(zhì)為基礎(chǔ)的信號通道。信道：以傳輸媒質(zhì)為基

18、礎(chǔ)的信號通道。u狹義信道：信號的傳輸媒質(zhì)。狹義信道：信號的傳輸媒質(zhì)。u廣義信道：不僅是傳輸媒質(zhì)，而且包括通信系廣義信道：不僅是傳輸媒質(zhì)，而且包括通信系 統(tǒng)中的一些轉(zhuǎn)換裝置。統(tǒng)中的一些轉(zhuǎn)換裝置。2022-2-518通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)信道定義u狹義信道按照傳輸媒質(zhì)的特性可分為狹義信道按照傳輸媒質(zhì)的特性可分為u有線信道有線信道u明線、雙絞線、同軸電纜及光纖等明線、雙絞線、同軸電纜及光纖等u無線信道無線信道u地波傳播、短波電離層反射、超短波

19、或微波視距地波傳播、短波電離層反射、超短波或微波視距中繼、人造衛(wèi)星中繼、散射及移動無線電信道等。中繼、人造衛(wèi)星中繼、散射及移動無線電信道等。 u廣義信道中與通信系統(tǒng)有關(guān)的變換裝置可以是發(fā)廣義信道中與通信系統(tǒng)有關(guān)的變換裝置可以是發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備、饋線與天線、調(diào)制器、解調(diào)送設(shè)備、接收設(shè)備、饋線與天線、調(diào)制器、解調(diào)器等等。器等等。u廣義信道按照它包括的功能，廣義信道按照它包括的功能，u調(diào)制信道調(diào)制信道u編碼信道編碼信道2022-2-519通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道

20、概概 述述小小 結(jié)結(jié)狹義信道(有線)明線明線(即平行絕緣線即平行絕緣線) 優(yōu)點：傳輸損耗低優(yōu)點：傳輸損耗低 缺點：噪聲干擾敏感缺點：噪聲干擾敏感 銅芯銅芯絕緣層絕緣層外導(dǎo)體外導(dǎo)體屏蔽層屏蔽層保護套保護套同軸電纜同軸電纜 優(yōu)點：外導(dǎo)體接地、屏蔽干擾優(yōu)點：外導(dǎo)體接地、屏蔽干擾 LAN用基帶：用基帶：50、93 CATV：752022-2-520通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)狹義信道(有線)內(nèi)導(dǎo)體芯線絕緣內(nèi)屏蔽外屏蔽外套雙絞線雙絞線(擰成扭絞狀的電纜

21、擰成扭絞狀的電纜) 優(yōu)點：較穩(wěn)定優(yōu)點：較穩(wěn)定 缺點：損耗較大缺點：損耗較大 屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線 (STP)非屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線 (UTP)常用的雙絞線為3類(16Mbit/s) 和5類(155Mbit/s)兩種以鋁箔屏蔽以鋁箔屏蔽以減少干擾以減少干擾和串音和串音雙絞線外無雙絞線外無任何屏蔽層任何屏蔽層2022-2-521通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)狹義信道(有線)入射角入射角折射角折射角包層包層纖芯纖芯涂覆層涂覆層涂覆層涂覆層包層包層纖

22、芯纖芯62.562.5m m125125m m250250m m只要射到光纖表面的光線的入射角大于某一臨界角度，就可以只要射到光纖表面的光線的入射角大于某一臨界角度，就可以產(chǎn)生全反射，并且可以存在許多條不同角度入射的光線在一條產(chǎn)生全反射，并且可以存在許多條不同角度入射的光線在一條光纖中傳輸，這種光纖就稱為多模光纖光纖中傳輸，這種光纖就稱為多模光纖Multimode Fiber）2022-2-522通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)狹義信道(無線，無

23、線視距中繼信道)兩個地面站之間傳送間隔：50 -100 km地球地球地面站之間的直視線路地面站之間的直視線路 微波傳送塔微波傳送塔地面微波接力地面微波接力2022-2-523通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)狹義信道(無線，衛(wèi)星中繼通信)地面站地面站地球地球地面站地面站l使用微波頻段使用微波頻段l使用轉(zhuǎn)發(fā)器接收和轉(zhuǎn)發(fā)使用轉(zhuǎn)發(fā)器接收和轉(zhuǎn)發(fā)2022-2-524通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性

24、能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)編碼信道編碼信道調(diào)制信道調(diào)制信道廣義信道(模型)編編碼碼器器調(diào)調(diào)制制器器發(fā)發(fā)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換器器媒媒質(zhì)質(zhì)譯譯碼碼器器解解調(diào)調(diào)器器收收轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換器器輸入輸入輸出輸出調(diào)制信道和編碼信道2022-2-525通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)廣義信道(調(diào)制信道數(shù)學(xué)模型)u調(diào)制信道模型調(diào)制信道模型u調(diào)制信道是為研究調(diào)制與解調(diào)問題所建立的調(diào)制信道是為研究調(diào)制與解調(diào)問題所建立的一種廣義

25、信道，是模擬信道，它具有如下共一種廣義信道，是模擬信道，它具有如下共性：性：u（1有一對或多對輸入端和一對或多有一對或多對輸入端和一對或多對輸對輸出端出端 u（2絕大多數(shù)的信道都是線性的，絕大多數(shù)的信道都是線性的， 即滿足即滿足線性疊加原理；線性疊加原理；u（3信號通過信道具有固定的或時變的延遲信號通過信道具有固定的或時變的延遲時間；時間；u（4信號通過信道會受到固定的或時變的損信號通過信道會受到固定的或時變的損耗；耗；u（5即使沒有信號輸入，即使沒有信號輸入， 在信道的輸出端在信道的輸出端仍可能有一定的輸出噪聲）仍可能有一定的輸出噪聲）2022-2-526通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電

26、子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)廣義信道(調(diào)制信道數(shù)學(xué)模型)u可用一個二端對或多端對的時變線性網(wǎng)絡(luò)去代替調(diào)制信道，這個網(wǎng)絡(luò)稱作調(diào)制信道模型 tei teo時變 線性 網(wǎng)絡(luò) tei1 teim ten0 te01 時變 線性 網(wǎng)絡(luò) 二端對網(wǎng)絡(luò)二端對網(wǎng)絡(luò)多端對網(wǎng)絡(luò)多端對網(wǎng)絡(luò) 0ietfetn t = = 2022-2-527通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概

27、概 述述小小 結(jié)結(jié)廣義信道(調(diào)制信道數(shù)學(xué)模型) 0ietf etn t = = iif etk tet = = 0ietk tetn t= 尋找到這種函數(shù)關(guān)系是尋找到這種函數(shù)關(guān)系是表示信道對信號的影響變換的某種函數(shù)關(guān)系表示信道對信號的影響變換的某種函數(shù)關(guān)系信道對信號影響有兩點加性干擾乘性干擾2022-2-528通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)廣義信道(調(diào)制信道數(shù)學(xué)模型) 0ietk tetn t= 無線信道用于信號隨機快變化變參應(yīng)看作隨機過程作恒

28、參信道對信號的影響有線信道緩慢固定恒參信道對信號影響乘性干擾 tktktk,隨隨2022-2-529通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)恒參信道的特性及對信號的影響u理想恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊懯牵豪硐牒銋⑿诺缹π盘杺鬏數(shù)挠绊懯牵簎(1) 對信號在幅度上產(chǎn)生固定的衰減；對信號在幅度上產(chǎn)生固定的衰減；u(2) 對信號在時間上產(chǎn)生固定的遲延。對信號在時間上產(chǎn)生固定的遲延。u 這種情況也稱信號是這種情況也稱信號是 無失真?zhèn)鬏敓o失真?zhèn)鬏敽銋⑿诺朗侵赋诵愿蓴_基

29、本不隨時間變化的信道 2022-2-530通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)回憶 0ietf etn t = = iif etk tet = = 0ietk tetn t= 尋找到這種函數(shù)關(guān)系是尋找到這種函數(shù)關(guān)系是表示信道對信號的影響變換的某種函數(shù)關(guān)系表示信道對信號的影響變換的某種函數(shù)關(guān)系信道對信號影響有兩點加性干擾乘性干擾2022-2-531 tei teo時變 線性 網(wǎng)絡(luò) 通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度

30、量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)恒參信道的特性及對信號的影響0( )djwtHK e = =( ) H w 傳輸特性傳輸特性0( )HK = =幅幅- -頻特性頻特性( )dt = =相相- -頻特性頻特性經(jīng)過信道后不產(chǎn)生失真，則希望經(jīng)過信道后不產(chǎn)生失真，則希望H(w)滿足不失真條件滿足不失真條件 為一條直線為一條直線呈線性關(guān)系呈線性關(guān)系2022-2-532通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道

31、概概 述述小小 結(jié)結(jié)信道信道恒參信道對信號傳輸?shù)挠绊?非時變線性網(wǎng)絡(luò)。其幅度非時變線性網(wǎng)絡(luò)。其幅度-頻率特性：頻率特性：f (Hz)30030000衰耗衰耗 (dB) (dB)理想特性理想特性典型音頻電話信道特性典型音頻電話信道特性信道特性對信號傳輸?shù)挠绊懶诺捞匦詫π盘杺鬏數(shù)挠绊?022-2-533通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)恒參信道的特性及對信號的影響 幅度幅度-頻率失真頻率失真 幅度幅度-頻率失真是頻率失真是 由實際信道的幅度頻率特性的由

32、實際信道的幅度頻率特性的不理想所引起的，不理想所引起的， 這種失真又稱為這種失真又稱為 頻率失真，頻率失真，屬于線性失真。屬于線性失真。 信道的幅度信道的幅度-頻率特性不理想會使通過它的信號波頻率特性不理想會使通過它的信號波形產(chǎn)生失真，若傳輸數(shù)字信號，則會引起相鄰數(shù)形產(chǎn)生失真，若傳輸數(shù)字信號，則會引起相鄰數(shù)字信號波形之間在時間上的相互重疊，造成碼間字信號波形之間在時間上的相互重疊，造成碼間干擾。干擾。2022-2-534通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小

33、 結(jié)結(jié)信道信道特性對信號傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺缹π盘杺鬏數(shù)挠绊?( ) 0 ( )0理想特性理想特性2022-2-535通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)相位相位-頻率失真也是屬于線性失真。它對模頻率失真也是屬于線性失真。它對模擬話音傳輸影響不明顯。如果傳輸數(shù)字信號，擬話音傳輸影響不明顯。如果傳輸數(shù)字信號， 相頻失真同樣會引起碼間干擾。相頻失真同樣會引起碼間干擾。相位相位- -頻率失真頻率失真恒參信道的特性及對信號的影響2022-2-536通信系統(tǒng)組成

34、通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié) 例例5 5 設(shè)某恒參信道的傳輸特性為設(shè)某恒參信道的傳輸特性為 0( )1cosdj tHTe=其中，其中， td td 為常數(shù)。試確定信號為常數(shù)。試確定信號s(t)s(t)通過該通過該信道后的輸出信號表達式，并討論該信道對信道后的輸出信號表達式，并討論該信道對信號傳輸?shù)挠绊?。信號傳輸?shù)挠绊憽?022-2-537通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通

35、信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)u解：該恒參信道的傳輸函數(shù)為解：該恒參信道的傳輸函數(shù)為 0()1cosdj tHTe=001()2ddj tj Tj Tj teeee=00()()1122dddjtjtTjtTeee= 沖激響應(yīng)為沖激響應(yīng)為 0011( )()()()22dddh tttttTttT=2022-2-538通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié) 輸出信號為輸出信號為 ( )( )( )y ts th t=

36、0011()()()22ddds tts ttTs ttT=討論：因為該信道的幅頻特性不為常討論：因為該信道的幅頻特性不為常數(shù)，所以輸出信號存在幅頻失真，而數(shù)，所以輸出信號存在幅頻失真，而相頻特性是頻率的線性函數(shù)，所以輸相頻特性是頻率的線性函數(shù)，所以輸出信號不存在相頻失真。出信號不存在相頻失真。2022-2-539通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)考慮u信號在恒參信道中傳輸主要信號在恒參信道中傳輸主要有哪些失真？如何減少這些有哪些失真？如何減少這些

37、失真？失真？2022-2-540通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)隨參信道及其傳輸特性隨參信道及其傳輸特性u隨參信道的傳輸媒質(zhì)具有以下三個特點：u(1) 對信號的衰耗隨時間隨機變化；u(2) 信號傳輸?shù)臅r延隨時間隨機變化；u(3) 多徑傳播。多徑衰落與頻率彌散多徑衰落與頻率彌散 (Multi-path fading and frequency dispersal)頻率選擇性衰落與相關(guān)帶寬頻率選擇性衰落與相關(guān)帶寬 (Frequency-selecti

38、ve fading and coherence bandwidth)2022-2-541通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)考慮u多徑傳輸對信號的傳輸有多徑傳輸對信號的傳輸有哪些影響？哪些影響？2022-2-542通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)多徑衰落與頻率彌散多徑衰落與頻率彌散 (Multi-pat

39、h fading and frequency dispersal)tAtsccos)(=輸入信號輸入信號hbd2dd1qqhm2022-2-543通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)隨參信道信道特性對信號傳輸?shù)挠绊?式中式中 ri (t) ri (t) 第第 i i 條路徑的接收信號振幅；條路徑的接收信號振幅； i (t) i (t) 第第 i i 條路徑的傳輸時延；條路徑的傳輸時延； I (t) = - I (t) = - 0 0 i (t)i (

40、t) X c (t) X c (t) X s (t)X s (t)=niniiiiitttrtttrtR1100)(cos)()(cos)()(=niniiiiitttrtttrtR1100sin)(sin)(cos)(cos)()(則經(jīng)過則經(jīng)過n條路徑傳播后的接收信號條路徑傳播后的接收信號R(t)可以表示為：可以表示為：2022-2-544通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)隨參信道信道特性對信號傳輸?shù)挠绊懯街校菏街校?V(t) V(t) 合成波合

41、成波R(t)R(t)的包絡(luò)的包絡(luò); ; 多徑衰落多徑衰落 (t) (t) 合成波合成波R(t)R(t)的相位。的相位。即有：即有： )()(arctan)()()()(22tXtXttXtXtVcssc=由于，相對于由于，相對于 0 0而言，而言，ri(t)ri(t)和和 i(t)i(t)變化緩慢，故變化緩慢，故Xc(t), Xs(t)Xc(t), Xs(t)及及V(t), V(t), (t)(t)也是緩慢變化的。也是緩慢變化的。 所以，所以，R(t)R(t)可以視為一個窄帶信號隨機過程）?？梢砸暈橐粋€窄帶信號隨機過程）。)(cos)(sin)(cos)()(000tttVttXttXtRsc

42、=2022-2-545通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)隨參信道信道特性對信號傳輸?shù)挠绊懹上率娇梢姡河上率娇梢姡?)t (tcos) t (V) t (R0=tff02022-2-546)(tV通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)相對于原發(fā)送信號相對于原發(fā)送信號Acos0t來說來說V(t)和和j(t)是慢

43、變化隨機過程，是慢變化隨機過程，于是于是R(t)可以看成是一個窄帶隨機過程?？梢钥闯墒且粋€窄帶隨機過程。兩個結(jié)論兩個結(jié)論:(1) 多徑傳播使單一頻率的正弦信號變成了包絡(luò)和相多徑傳播使單一頻率的正弦信號變成了包絡(luò)和相位受調(diào)制的窄帶信號，這種信號稱為衰落信號，即多位受調(diào)制的窄帶信號，這種信號稱為衰落信號，即多徑傳播使信號產(chǎn)生瑞利型衰落；徑傳播使信號產(chǎn)生瑞利型衰落；(2) 從頻譜上看，多徑傳播使單一譜線變成了窄帶頻從頻譜上看，多徑傳播使單一譜線變成了窄帶頻譜，譜， 即多徑傳播引起了頻率彌散。即多徑傳播引起了頻率彌散。多徑衰落與頻率彌散多徑衰落與頻率彌散 (Multi-path fading and

44、frequency dispersal)2022-2-547通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)廣義信道(編碼信道數(shù)學(xué)模型)u編碼信道包括調(diào)制信道、調(diào)制器和解調(diào)器，是一種數(shù)字信道或離散信道。由于信道噪聲或其他因素的影響，將導(dǎo)致輸出數(shù)字序列發(fā)生錯誤， 因此輸入、輸出數(shù)字序列之間的關(guān)系可以用一組轉(zhuǎn)移概率來表征。二進制編碼信道模型2022-2-548通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能

45、指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)對于多進制無記憶編碼信道：對于多進制無記憶編碼信道：對于二進制無記憶編碼信道：對于二進制無記憶編碼信道：) 1/0() 1 ()0/1 ()0(PPPPPe=)/()/(ijijxXyYPxyP=輸出的總的錯誤概率：輸出的總的錯誤概率： 1) 1/0() 1/1 (1)0/1 ()0/0(=PPPP110110,=NMyyyYxxxXM元輸入符號：元輸入符號：N元輸出符號：元輸出符號：轉(zhuǎn)移概率：轉(zhuǎn)移概率：廣義信道(編碼信道數(shù)學(xué)模型)2022-2-549通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其

46、度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)廣義信道(編碼信道數(shù)學(xué)模型)一個多進制無記憶編碼信道模型2022-2-550通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)加性噪聲(Added noise)u加性噪聲與信號相互獨立，并且始終存在。加性噪聲與信號相互獨立，并且始終存在。u實際中只能采取措施減小加性噪聲的影響，而不實際中只能采取措施減小加性噪聲的影響，而不能徹底消除加性噪聲。能徹底消除加

47、性噪聲。加性噪加性噪聲來源聲來源 分類分類人為噪聲：外臺信號、電氣開關(guān)合斷、點火系統(tǒng)人為噪聲：外臺信號、電氣開關(guān)合斷、點火系統(tǒng)自然噪聲：來源于雷電、磁暴、宇宙射自然噪聲：來源于雷電、磁暴、宇宙射 線、線、 太陽黑子太陽黑子內(nèi)部噪聲：系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部本身產(chǎn)生的各種噪聲，內(nèi)部噪聲：系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部本身產(chǎn)生的各種噪聲， 電阻器電阻器 熱噪聲、電子管、半導(dǎo)體管中的電子起伏熱噪聲、電子管、半導(dǎo)體管中的電子起伏 （散彈噪聲）（散彈噪聲）2022-2-551通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道

48、 概概 述述小小 結(jié)結(jié)起伏噪聲通常被認為是近似高斯白噪聲起伏噪聲通常被認為是近似高斯白噪聲雙邊功率譜密度雙邊功率譜密度0( )(/)2nnPfWHz= =自相關(guān)函數(shù)自相關(guān)函數(shù)0( )( )2nnR = =如果線性網(wǎng)絡(luò)具有窄帶特性，則輸出噪聲為窄帶噪聲加性噪聲(Added noise)2022-2-552通信系統(tǒng)組成通信系統(tǒng)組成電子技術(shù)系電子技術(shù)系通信方式通信方式 信息及其度量信息及其度量 主要性能指標主要性能指標 通信系統(tǒng)概述通信系統(tǒng)分類通信系統(tǒng)分類信信 道道 概概 述述小小 結(jié)結(jié)信道容量是指信道中信息無差錯傳輸?shù)淖畲笏俾?。信道容量是指信道中信息無差錯傳輸?shù)淖畲笏俾?。這里只討論連續(xù)信道的信道容量。這里只討論連