通信系统原理第一章ppt课件

1、通讯系统原理 教材：通讯原理 周炯磐等著 主要参考书：通讯原理 樊昌信等 Digital and analog communication systems 5th edition Leon W. Couch II 课时：68小时 先修课：高等数学，概率论与随机过程，信号与系统，复变函数，线性代数等 授课方式：课堂教学 内容：通讯传输系统根本原理 通讯开展历史通讯开展历史:远古远古-非电通讯非电通讯 数字通讯：旗语，烽火台光通讯？等等数字通讯：旗语，烽火台光通讯？等等 近代：电通讯近代：电通讯 1844 Morse;1876: Bell; 1894:Lodge(wireless); 1900:M

2、arconi;1937:Reeves(PCM);1948:Shannon;1958:IC;60:Elect.Switching System;1965:Satellite;1972: Cellular Telephone(Motorola);1976:PC;80:Optical fiber;90:DWDM +SDH+Wireless; 本课涉及的通讯系统是指电或电子通讯系统本课涉及的通讯系统是指电或电子通讯系统 通讯：信息的传送过程，因此它包含了传输和交换通讯：信息的传送过程，因此它包含了传输和交换 -Transmission and switching 通讯系统原理主要要处理的问题是：信息的

3、传送，即通通讯系统原理主要要处理的问题是：信息的传送，即通讯传输讯传输第一章第一章 序论序论 给出通讯原理课程的研讨对象 系统框图等 给出一些根本定义和概念 信息，音讯，信号等 给出通讯系统的根本类型和通讯方式 模拟通讯系统和数字通讯系统等 给出通讯系统的主要性能目的 通讯系统的通讯质量等本章内容提要本章内容提要 通讯的目的：保证音讯(或信息)的传送，音讯的种类多种多样，不同的音讯有不同的系统：电报，数据 典型的通讯系统模型:point-to point communication system,将音讯从一个点(信源)传送到一定间隔以外的目的地(信宿)。因此几乎一切的电子系统都是通讯系统。 通

4、讯系统根本功能是音讯的传送，本课程研讨的主要对象是信息传输的原理和问题-获得可以广泛运用的通讯系统分析和设计方法 我们不关怀系统的详细实现，我们关怀的是符合什么样条件的通讯系统是最正确的。1. 通讯系统的组成通讯系统的组成 一个P-TO-P通讯系统的根本模型为：通讯系统的根本框图通讯系统的根本框图infoTCRsourcetransmitter channelreceiversinknoise 结合系统模型引见一些根本概念和定义 信源：音讯的产生-离散音讯和延续音讯 几个名词：音讯message，信息information，信号signal Message:信源产生的信息的物理表现 Infor

5、mation:音讯的数学笼统定义 Signal:传输的电信号，包含了音讯。我们研讨的重点是电信号的传输。 信号和音讯都是信息的物理表达。 离散信号源digital source：音讯可取形状值的数目为有限个。 模拟信号源analog source：音讯可取形状值的数目为无限个。根本定义和概念根本定义和概念模拟与数字信号模拟与数字信号 模拟信号:形状无限,因此信号的时域表达式可以是时间延续函数也可以是时间离散函数 数字信号:形状有限,因此信号的时域表达式可以是时间延续函数也可以是时间离散函数 如:二进制的一可以是高电平,零低电平;同样一可以是频率为f1的正弦波,零是频率为f2的正弦波tf(t)t

6、f(t)时间延续函数时间延续函数时间离散函数时间离散函数 数字通讯系统：传输数字音讯的通讯系统数字通讯系统：传输数字音讯的通讯系统模拟与数字通讯系统模拟与数字通讯系统infoTCRDigital sourcetransmitter channelreceiversinknoise加密器编码器调制器解密器解码器解调器 框图：模拟通讯系统模拟通讯系统infoTCRAnalogsourcetransmitter channelreceiversinknoise信号处置调制器解调器信号处置 分类:随意性 按信源特征分:数字通讯系统和模拟通讯系统 按音讯的物理特征分:电报,图象等 按调制方式分:FM,P

7、M,AM等 按传输媒介分:有线,无线等 按信号的复用方式分:FDM,TDM,WDM,CDM等 通讯方式: 单工(simplex) 半双工(half-duplex) 全双工(full-duplex) 数字通讯中的串序和并序传输方式2. 通讯系统的分类和通讯方式通讯系统的分类和通讯方式 信息:音讯中有意义部分。因此，我们可以对音讯中信息进展度量-信息量。 音讯中所含的信息量I与该音讯发生的概率P(x)有关，其关系应满足以下条件：1 I是P(x)的函数：I=IP(x)2 P(x)越小 I越大 ；且P(x)=1那么I=03 假设干独立事件构成的音讯，所含的信息量等于各独立事件信息量之和： IP(x1)

8、,P(x2),=IP(x1)+IP(x2)+. 满足以上条件的函数-对数函数： I=loga1/P(x)= - logaP(x) 其中a=2, I 为bit; a=e, I为nit。3. 信息及度量信息及度量 信息量的计算： M个相互独立的音讯等概率传输，每个音讯的信息量为： I=log21/(1/M)=log2M bits M=2,I=1bit M=2k,I=k bits 信源的平均信息量：信源所发出的每个音讯所含信息量的统计平均值： H=PjI j= Pj log2(1/Pj) bits H:信息源的熵entropy。H也可了解为信源中每个音讯所含的平均信息量。 H越大，每个音讯的I越大。

9、希望H最大，数学通知我们只需在音讯等概分布时H为最大。例如与信源的平均信息量例如与信源的平均信息量 可用概率密度函数来描画。延续音讯源的平均信息量为： H1(x)=-+f(x)log2f(x)dx Bit f(x)为延续音讯的概率密度函数。延续音讯的信息量计算延续音讯的信息量计算Ex.:suppose a digital source formed by four digits 0(1/8), 1(1/2),2(1/8),3(1/4).Find:a)the entropy of the source b)the information quantity for each digit.Sol.:

10、 H=1/8log2(8) + 1/2log2(2) + 1/8log2(8) + 1/4log2(4) =1.75bits I1=log8=3bits, I2=log2=1bit, I3=log8=3bits, I4=log4=2bits 性能目的 质量目的：是整个通讯系统的综合评价 通讯系统：有效性，可靠性，顺应性，规范性，经济性，可维护性和友好性 但从根本来说，通讯系统的目的是将信息从信源传送到信宿，因此可靠性质量和有效性传输效率是首先要思索的。 模拟通讯系统的评价：可靠性：发与收信号的差别程度-均方误差噪声的影响，系统的不完善要素有效性：音讯中所含的信息量，单位时间可传送的信息量多少。

11、 数字通讯系统：信息传输速率和发生过失的概率误码概率4. 通讯系统的主要性能目的通讯系统的主要性能目的 码元：信源发出的音讯或代表每个音讯的信号符号码元：信源发出的音讯或代表每个音讯的信号符号 码元速率码元速率RB：信源每秒钟发出的码元数，单位波特：信源每秒钟发出的码元数，单位波特Baud), 又称符号速率又称符号速率symbol rate，波特率，波特率 信息速率信息速率Rb比特率，比特率，bit rate：信源每秒钟发出的：信源每秒钟发出的平均比特数。单位：平均比特数。单位：bps or bit/sec 码元速率和比特速率的关系：码元速率和比特速率的关系：1个码元可以含多比特或个码元可以含多比特或小于小于1个比特的信息，因此普通情况下码元速率与比特个比特的信息，因此普通情况下码元速率与比特速率在数值上是不等的。速率在数值上是不等的。 例：四进制等概分布情况下，一个码元含二比特的信例：四进制等概分布情况下，一个码元含二比特的信息量。在数值上我们有息量。在数值上我们有Rb =2RB.二进制时，在等概情况下，二进制时，在等概情况下，Rb =RB。也就。也就是说只需在二进制等概分布时才有码元速率