通信原理-第一章-绪论-sxq课件

通信原理

FundamentalsofInformationTransmission南京航空航天大学信息科学与技术学院通信原理教研组通信原理

FundamentalsofInformat信息学科特点信息学科是当代科学的前沿学科对几乎所有其他学科都有很强的渗透性，生动体现出整个学科在信息时代科技进步中的先导作用从20世纪末到21世纪中叶，人类处在一个科学高度分化又高度综合的时代。信息科学和技术在整个科学之中，依然是发展最迅速的学科2copyright信息科学与技术学院通信原理教研组信息学科特点信息学科是当代科学的前沿学科2copyright进度安排学时内容累积进度3绪论3/645随机信号复习，信道8/6410模拟调制系统18/6410数字基带传输系统28/648正弦载波数字调制系统36/648模拟信号的数字传输44/644数字信号的最佳接收48/646差错控制编码54/646同步,新技术专题60/644信息论知识讲座64/643copyright信息科学与技术学院通信原理教研组进度安排学时内容累积进度3绪论3/645随机信号复习，信道8教材与参考书目教材：樊昌信等，通信原理(第５版)，国防工业出版社参考书:(1)JohnG.Proakis，通信系统原理，电子工业出版社(2)现代通信原理，曹志刚，清华大学出版社(3)JohnG.Proakis，数字通信(第四版)，电子工业出版社

(4)现代通信原理，宋祖顺，宋晓勤等，电子工业出版社4copyright信息科学与技术学院通信原理教研组教材与参考书目教材：4copyright信息科学与技术学成绩分布平时成绩30％闭卷考试70％5copyright信息科学与技术学院通信原理教研组成绩分布平时成绩30％闭卷考试70％5copyright先修和后续课程

概率论与随机过程信号与系统，电子线路后续课程

卫星通信移动通信光纤通信数字通信扩频通信信息论纠错编码软件无线电先修课程6copyright信息科学与技术学院通信原理教研组先修和后续课程概率论与随机过程后续课程卫星通信课程任务通信的过程：1)信息的采集2)信息的加工/处理3)信息的传输4)信息的交换5)信息的利用

本课程主要介绍信息端到端的传输系统，重点讨论系统的组成原理、实现方法和性能指标！雷达获取来犯敌机或导弹信息对信息进行加工处理，如编码、经纬度转换信息从雷达站向上级传送信息经逐级交换传送至中央由中央决定对来犯者实施打击或驱逐7copyright信息科学与技术学院通信原理教研组课程任务通信的过程：雷达获取来犯敌机或导弹信息7copyri课程内容模拟系统模拟调制AM，DSB，SSB，VSB，PM，FM复合和多级调制数字系统基带系统频带系统工具：信号、噪声和信道的分析

信息论知识模/数变换：脉冲调制

PAM，PCM，DPCM多路传输、同步技术、最佳接收、纠错编码改善性能ASK，FSK，PSK，DPSK

基本原理、实现方法、性能分析！8copyright信息科学与技术学院通信原理教研组课程内容模拟系统模拟调制AM，DSB，SSB，VSB，PM学习方法在“信号分析”和“随机过程”的基础上研究通信系统的一般原理和性能。不从具体电路出发，而从系统的物理模型或数学模型着手进行分析，强调基本原理和概念。本课程是一门概念性和理论性较强的课程，要适当地多做习题，加深对基本概念的理解。本课程是一门呈上启下的专业基础课，要求有一定的知识面，需要进行一定的实验和实践等，在掌握通信原理的基础上，了解现代通信技术和通信系统。9copyright信息科学与技术学院通信原理教研组学习方法在“信号分析”和“随机过程”的基础上研究通信系统的一引言1通信系统的组成2通信系统的分类及通信方式3信息及其度量4主要性能指标5第一章绪论10copyright信息科学与技术学院通信原理教研组引言1通信系统的组成2通信系统的分类及通信方式3信息及其度量1.1引言2、消息：信息的载体。

如包含有信息的语言、文字和图像等。同一信息可以用不同的消息来载荷，如某一事件，可以用语言来表达，也可以用文字来描述。1、信息：对接收者来说事先不确定的事件。接收者在收到信息之前，对它的内容是不知道的，所以信息是新知识、新内容；信息的获得能使某一事件的不确定性减少；信息是可以量度的。3、信号：表示消息的物理量。电信号，光信号。单从传输的角度，三者是等价的。

11copyright信息科学与技术学院通信原理教研组1.1引言2、消息：信息的载体。1、信息：对接收者来说事先4、信息传输（通信）：将信息从一地传输至另一地的过程。5、信息传输的目的：传输含有信息的消息。

点点点多点多点多点

大多数的消息都是非电量，不宜于在信道中进行远距离传输，为此需要将它们变换成电/光信号（信息信号）！基本概念12copyright信息科学与技术学院通信原理教研组4、信息传输（通信）：将信息从一地传输至另一地的过程。5、信1、频域：大多数的信息信号是低通型的带限信号，频谱集中在低频段，称为基带信号或低通型信号。

电话300～3400Hz电视0～6MHz

调幅广播300KHz～3MHz2、时域：模拟基带信号

数字基带信号信号的某一个参量可以取无限多个值，且与消息直接对应。信号的某一个参量只能取有限个值，且通常不直接与消息对应。信息信号的特点13copyright信息科学与技术学院通信原理教研组1、频域：大多数的信息信号是低通型的带限信号，频谱集中在低信号举例14copyright信息科学与技术学院通信原理教研组信号举例14copyright信息科学与技术学院通信原理信号举例15copyright信息科学与技术学院通信原理教研组信号举例15copyright信息科学与技术学院通信原理引言1通信系统的组成2通信系统的分类及通信方式3信息及其度量4主要性能指标5第一章绪论16copyright信息科学与技术学院通信原理教研组引言1通信系统的组成2通信系统的分类及通信方式3信息及其度量1.2通信系统的组成

通信系统：完成信息传输功能的所有技术设备的总和。通信系统简化模型17copyright信息科学与技术学院通信原理教研组1.2通信系统的组成通信系统：完成信息传输功能的所信息源信道受信者发送设备接收设备噪声源消息传输的目的地产生需传输的消息存在于发信机、信道、收信机,通常用等效噪声源来表示发送设备：将消息转换为合适在信道传输的信号接收设备：把信号转换为消息。使收信者能够接受信道：传输媒介(有线信道&无线信道)1.2.1通信系统模型18copyright信息科学与技术学院通信原理教研组信息源信道受信者发送接收噪声源消息传输的目的地产生需传输的消AMDSBSSBVSBFMPM模拟信源信道声噪变换器调制器发射机接收机解调器反变换器受信者解调：从已调信号中还原出被传输的低频信息信号。调制：将基带信号变换成另一信号，以提高系统传输信息的效率和质量。通常做频率上的变换。核心部件为调制解调器一、模拟通信系统模型1.2.2模拟与数字通信系统19copyright信息科学与技术学院通信原理教研组AM模拟信源信道声噪变换器调制器发射机接收机解调器反变换器受模拟通信系统在信道中传输的是模拟信号。

模拟通信系统各部分功能(１)调制器：将频率较低的信息信号调制到频率更高的载波信号上，然后加到发射机。信源：产生含有信息的消息，是被传输的对象。

发送端变换器：大多数的消息都是非电量，不宜于在信道中进行远距离传输，为此需要将它们变换成电信号（信息信号）。这种变换由传感器完成，变换关系为单值函数。

发射机：主要作用是使已调载波信号的频率和功率达到实际应用所要求的数值。20copyright信息科学与技术学院通信原理教研组模拟通信系统在信道中传输的是模拟信号。 模拟通信系统各部分功信道+噪声：信息传输的媒介；信号在传输过程中总会收到客观存在的各种干扰和噪声的影响，我们把它们折合成一个加到信道上的噪声源。接收机：是一个低电平部件，主要包括低噪声高频放大器、混频器和中频放大器。它将信道传输来的微弱信号（一般为微伏量级）放大到解调器所需强度的信号（一般为伏量级），并最大限度地降低信道噪声的影响。信道接收端模拟通信系统各部分功能(2)21copyright信息科学与技术学院通信原理教研组信道+噪声：信息传输的媒介；信号在传输过程中总会收到客观存在解调器：从已调的高频载波信号中解调出被传输的低频信息信号。由于经过了信道，信号发生畸变，因而不是解调的逆过程，而是包含了诸多基带处理技术。反变换器：将电信号还原成消息信号。信宿：消息的接收者。模拟通信系统各部分功能(3)22copyright信息科学与技术学院通信原理教研组解调器：从已调的高频载波信号中解调出被传输的低频信息信号。由信道信源基带信号成形信宿噪声同步系统数字基带传输系统接收滤波器二、数字通信系统模型（基带）23copyright信息科学与技术学院通信原理教研组信道信源基带信号成形信宿噪声同步系统数字基带传输系统接收滤波数字频带传输系统二、数字通信系统模型（频带）信息源信道声噪信源编码信道编码调制器解调器信道译码信源译码受信者同步系统加密解密交织解交织ASKFSKPSKDPSK24copyright信息科学与技术学院通信原理教研组数字频带传输系统二、数字通信系统模型（频带）信息源信道声噪信1、信源编（译）码：a）变换信源信号的表达方式，将模拟信号转变为数字基带信号，使其便于传输

b）压缩信源信号的冗余成分，提高系统的传输效率。

A/D转换、波形变换、参数编码等2、信道编（译）码：通过有目的的增加信息的冗余度，使系统具有一定的纠检错能力，提高系统传输信息的质量。

分组码、卷积码、级联码等

和模拟通信系统相比较,在发送端加了两个编码器，在接收端相应地增加了两个译码器。 信源、信道编译码25copyright信息科学与技术学院通信原理教研组1、信源编（译）码：和模拟通信系统相比较,在发送端加了抗干扰能力强，特别是在中继传输时更为明显。可以进行差错控制，因而提高了信息传输的可靠性。

便于使用现代计算机技术，对信号进行处理，存储和变换从而提高信息传输的灵活性。

便于加密，实现保密信息传输。

易于和其他系统配合使用，构成一个灵活，通用，多功能的综合业务信息传输网。数字通信系统的优点26copyright信息科学与技术学院通信原理教研组抗干扰能力强，特别是在中继传输时更为明显。数字通信系统的占用频带较宽系统复杂。如：模拟电话4KHz传输质量相同的数字电话20～60KHz数字通信系统的缺点27copyright信息科学与技术学院通信原理教研组占用频带较宽如：模拟电话4KHz数字通信系三、调制与解调1、为了有效地辐射电磁波，增加传输距离。

话音300Hz~3400Hz，波长106~9*104m

2、调制把基带信号频谱搬移到一定的频带范围以适应信道的要求。3、调制可将多个信息信号（它们的频谱分量处于同一频带范围内）搬到不同频率或不同时间的各个载波信号上，从而能够实现多路和多址信息传输，提高频谱效率。4、提高信息传输系统的抗干扰能力和保密能力。

特别是用于现代通信的扩频调制、空时编码、OFDM等广义调制技术。

调制的作用28copyright信息科学与技术学院通信原理教研组三、调制与解调1、为了有效地辐射电磁波，增加传输距离。调调制的分类调制方式用途连续波调制线性调制（模拟）标准调幅AM广播抑制载波双边带调幅DSB立体声广播单边带调幅SSB载波通信、无线电台、数传残留边带调幅VSB电视广播、数传、传真非线性调制（模拟）频率调制FM微波中继、卫星通信、广播相位调制PM中间调制方式数字调制ASK、FSK、PSK（DPSK）数据传输其他高效数字调制QAM等数字微波,空间通信29copyright信息科学与技术学院通信原理教研组调制的分类调制方式用途连续波调制脉冲数字调制

调制方式用途脉冲模拟调制脉幅调制PAM中间调制方式,遥测脉宽调制PDM(PWM)中间调制方式脉位调制PPM遥测,光纤传输脉冲数字调制脉码调制PCM市话,卫星,空间通信增量调制DM军用,民用电话差分脉码调制DPCM电视电话,图像编码其他方式ADPCM中低速数字电话调制的分类30copyright信息科学与技术学院通信原理教研组脉冲数字调制调制方式 与调制相反的变换过程称为解调，不同的调制方法通常需要不同的解调方法。 正是由于存在多样的调制和解调方法，才构成了各种不同的信息传输系统。

调制和解调是信息传输技术所包含的最基本的内容！解调31copyright信息科学与技术学院通信原理教研组 与调制相反的变换过程称为解调，不同的调制方法通常需要不引言1通信系统的组成2通信系统的分类及通信方式3信息及其度量4主要性能指标5第一章绪论32copyright信息科学与技术学院通信原理教研组引言1通信系统的组成2通信系统的分类及通信方式3信息及其度量1）按传输信号的特征分模拟信息传输系统数字信息传输系统3)按工作频率分长波通信中波通信短波通信微波通信光波通信2）按传输媒质分有线通信无线通信1.3.1通信系统分类4)按用途分专用通信公用通信33copyright信息科学与技术学院通信原理教研组1）按传输信号的特征分模拟信息传输系统3)按工作频率分长5)按消息的物理特征分

(通信业务种类）电报电话、可视电话数传TV雷达6)按是否调制分基带传输频带传输7）按通信者是否运动分固定通信移动通信8）按信号复用方式分码分复用频分复用时分复用空分复用通信系统分类34copyright信息科学与技术学院通信原理教研组5)按消息的物理特征分电报6)按是否调制分基带传输7）按通信通信波段与常用通信媒质频率范围波长符号传输媒质用途3Hz-30kHz104-108m甚低频VLF有线线对长波无线电音频、电话、数据终端长距离导航、时标30-300kHz103-104m低频LF有线线对长波无线电导航、信标、电力线通信300kHz-3MHz102-103m中频MF同轴电缆中波无线电调幅广播、移动陆地通信、业余无线电3-30MHz10-102m高频HF同轴电缆短波无线电移动无线电话、短波广播定点军用通信、业余无线电30-300MHz1-10m甚高频VHF同轴电缆米波无线电电视、调频广播、空中管制、车辆、通信、导航35copyright信息科学与技术学院通信原理教研组通信波段与常用通信媒质频率范围波长符号传输媒质用途3频率范围波长符号传输媒质用途300MHz-3GHz10-100cm特高频UHF波导分米波无线电微波接力、卫星和空间通信、雷达3-30GHz1-10cm超高频SHF波导厘米波无线电微波接力、卫星和空间通信、雷达30-300GHz1-10mm极高频EHF波导毫米波无线电雷达、微波接力、射电天文学107-108GHz3*10-5-3*10-4cm紫外可见光红外光纤激光空间传播光通信通信波段与常用通信媒质36copyright信息科学与技术学院通信原理教研组频率范围波长符号传输媒质用途300MHz-3GHz1.3.2通信方式1.按消息传递的方向与时间分对于点与点之间的通信，按消息传递的方向与时间关系，通信方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信三种。单工通信，是指消息只能单方向传输的工作方式，因此只占用一个信道。广播、遥测、遥控、无线寻呼等就是单工通信方式的例子。37copyright信息科学与技术学院通信原理教研组1.3.2通信方式1.按消息传递的方向与时间分37cop

半双工通信，是指通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式。例如，使用同一载频的对讲机，收发报机以及问询、检索、科学计算等数据通信都是半双工通信方式。38copyright信息科学与技术学院通信原理教研组半双工通信，是指通信双方都能收发消息，但不能同时进

全双工通信，是指通信双方可同时进行收发消息的工作方式。一般情况全双工通信的信道必须是双向信道。普通电话、手机都是最常见的全双工通信方式，计算机之间的高速数据通信也是这种方式。39copyright信息科学与技术学院通信原理教研组全双工通信，是指通信双方可同时进行收发消息的工作方２.按数字信号排序分

在数字通信中，按数字信号代码排列的可分为并行传输和串行传输。

串行传输是数字序列以串行方式一个接一个地在一条信道上传输。通常，一般的远距离数字通信都采用这种传输方式。40copyright信息科学与技术学院通信原理教研组２.按数字信号排序分在数字通信中，按数字信号代码排列的

并行传输是将代表信息的数字序列以成组的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输。并行传输的优点是节省传输时间，但需要传输信道多，设备复杂，成本高，故较少采用，一般适用于计算机和其他高速数字系统，特别适用于设备之间的近距离通信。

41copyright信息科学与技术学院通信原理教研组并行传输是将代表信息的数字序列以成组的方式在两条或两条以3.按通信网络形式分通信的网络形式可分为三种：两点间直通方式、分支方式和交换方式。（a）两点间直通方式（b）分支方式（c）交换方式42copyright信息科学与技术学院通信原理教研组3.按通信网络形式分通信的网络形式可分为三引言1通信系统的组成2通信系统的分类及通信方式3信息及其度量4主要性能指标5第一章绪论43copyright信息科学与技术学院通信原理教研组引言1通信系统的组成2通信系统的分类及通信方式3信息及其度量一、信息量一个符号它所携带的信息量是和该符号出现的概率有关，即概率可以表征消息所含的信息量的大小。当时，(4)互相独立事件的联合信息量应等于它们各自信息量之和。(2)自信息量应是关于概率的单调递减函数，即当时，信息量只与符号的概率有关，和它的取值无关。(3)自信息量是关于概率的连续函数。当时，需要满足四个条件：44copyright信息科学与技术学院通信原理教研组一、信息量一个符号它所携带的信息量是和该符号出现根据上述条件可以从数学上证明信息量是对数函数，即：有两个含义：1）当事件发生前，表示该事件发生的不确定性；2）当事件发生后，表示该事件所提供的信息量。

自信息量的单位取决于对数所取的底，若以2为底，单位为比特，以e为底，单位为奈特，以10为底，单位为哈特莱，通常取比特为单位。45copyright信息科学与技术学院通信原理教研组根据上述条件可以从数学上证明信息量是对数函数，即：设二进制离散信源，以相等的概率发送数字0或1，则信源每个输出的信息量。解：

可见，传送等概率的二进制波形之一（P=1/2）的信息量为1比特。同理，传送等概率的四进制波形之一（P=1/4）的信息量为2比特；传送等概率的八进制波形之一（P=1/8）的信息量为3比特。综上所述，对于离散信源，M个波形等概率（P=1/M）发送，且每一个波形的出现是独立的，即信源是无记忆的，则传送M进制波形之一的信息量为例１46copyright信息科学与技术学院通信原理教研组设二进制离散信源，以相等的概率发送数字0或1，则信源每

设天气预报有两种消息，晴天和雨天，出现的概率分别为1/4和3/4，我们分别用来表示晴天，以来表示雨天，求信息量。解：信源的统计模型为自信息量例２47copyright信息科学与技术学院通信原理教研组设天气预报有两种消息，晴天和雨天，出现的概率分别为1/4我们定义信息量的加权平均值为信源的平均信息量，即信源的熵：信源的熵具有以下两种物理含义：1）表示信源输出前，信源的平均不确定性。2）表示信源输出后，每个符号所携带的平均信息量。二、信源的熵48copyright信息科学与技术学院通信原理教研组我们定义信息量的加权平均值为信源的平均信息量，即信源的熵：信对概率分别为p和(1-p)的二进制无记忆信源，求信源的熵。解：信源的熵为当p=0.5时，H(X)=1，取得最大值，即不确定度最大。当p=0或p=1时，H(X)=0。即是确定性事件集，不确定度为0。二进制熵函数如图所示：例３49copyright信息科学与技术学院通信原理教研组对概率分别为p和(1-p)的二进制无记忆信源，求信源的一离散信源由0，1，2，3四个符号组成，它们出现的概率分别为3/8,1/4,1/4,1/8，且每个符号的出现都是独立的。试求某消息2010201302130012032101003

21010023102002010312032100120210的信息量。例４解此消息中，0出现23次，1出现14次，2出现13次，3出现7次，共有57个符号，故该消息的总信息量为50copyright信息科学与技术学院通信原理教研组一离散信源由0，1，2，3四个符号组成，它们出现的概率分别为每个符号的算术平均信息量为若用熵的概念来计算：可见，两种算法的结果有一定误差，但当消息很长时，用熵的概念来计算比较方便。而且随着消息序列长度的增加，两种计算误差将趋于零。51copyright信息科学与技术学院通信原理教研组每个符号的算术平均信息量为若用熵的概念来计算：可见，两三、连续消息的熵函数输入连续消息X的平均信息量（相对熵）定义为：连续消息的熵函数不具有离散熵的直观意义。为连续消息出现的概率密度。52copyright信息科学与技术学院通信原理教研组三、连续消息的熵函数输入连续消息X的平均信息量（相对熵）定义引言1通信系统的组成2通信系统的分类及通信方式3信息及其度量4主要性能指标5第一章绪论53copyright信息科学与技术学院通信原理教研组引言1通信系统的组成2通信系统的分类及通信方式3信息及其度量1.５主要性能指标通信系统的主要指标：

和

其次

适应性环境

标准性通用可维修性替换经济性成本

有效性可靠性54copyright信息科学与技术学院通信原理教研组1.５主要性能指标通信系统的主要指标：有效性通过有效传输带宽Ｂ来衡量可靠性通过接收端输出信噪比来衡量

有效性：用被传输的信息信号所占用的信道有效传输带宽来衡量。同一信息信号，采用的调制方式不同，其占用的有效传输带宽也不同。调幅方式比调频方式所需的有效传输带宽窄，因此调幅系统的有效性比调频系统高。一、模拟通信系统性能指标55copyright信息科学与技术学院通信原理教研组有效性通过有效传输带宽Ｂ来衡量一、模拟通可靠性：信息传输的可靠性，而不是指设备和元器件的可靠性。系统对抗噪声的能力越强，其传输信息的可靠程度就越高。

抗噪声性能用接收机输出的信号与噪声的平均功率之比S0/N0来度量的。SNR越高，系统的抗噪声性能就越强，信息传输的可靠性就越高。

普通电话的传输要求SNR为20～40dB

一般电视要求传输大于40dB；56copyright信息科学与技术学院通信原理教研组可靠性：信息传输的可靠性，而不是指设备和元器件的可靠1、用数字信号的传输速率来衡量①码元速率：每秒钟传送的码元数目。RB

波特（B）

RB=1/Tb

，与采用的进制数无关；

Tb

：码元间隔有效性二、数字通信系统性能指标由于N进制的一个码元可以用log2N个二进制码元表示，因而在保证信息速率不变的情况下，N进制的码元速率RBN与二进制的码元速率RB2之间有以下转换关系：RB2=RBNlog2N(B)57copyright信息科学与技术学院通信原理教研组1、用数字信号的传输速率来衡量

Rb=RB·H(b/s)，H为信源中每个符号所含的平均信息量（熵）。等概传输时，熵有最大值log2N，信息速率也达到最大，即Rb=RBlog2N(b/s)或RB=式中，N为符号的进制数。例如码元速率为1200B，采用八进制（N=8）时，信息速率为3600b/s；采用二进制（N=2）时，信息速率为1200b/s，可见，二进制的码元速率和信息速率在数值上相等。②

信息速率：每秒钟传送的信息量。Rb

比特/秒(

bit/s)与码元采用的进制数N有关。58copyright信息科学与技术学院通信原理教研组Rb=RB·H(b/s)，H为信源中每个符号所含的平均信2、用差错率来衡量二进制时，Pb=Pe

①误码率：码元在传输中被错误接收的概率；②误信率（误比特率）：

传输每比特信息被错误接收的概率；可靠性59copyright信息科学与技术学院通信原理教研组2、用差错率本章小结信息、消息、信号、信息传输通信系统的组成(模拟、数字)分类、方式信息及度量性能指标模拟/数字的有效性/可靠性的参数信息量、熵不同角度的分类单工/半双工/双工60copyright信息科学与技术学院通信原理教研组本章小结信息、消息、信号、信息传输通信系统的组成(模拟、数字A1通信发展简史电通信起源于18世纪末，开始用于军事目的是19世纪初。1876年贝尔发明了电话1895年马可尼和波波夫同时分别实现了无线电通信。1929年贝尔实验室第一次进行了电视试验。1946年美国造了第一台电子计算机，到了20世纪50年代末开始了计算机通信。1956年美国摩托罗拉公司生产出第一个无线电寻呼机。61copyright信息科学与技术学院通信原理教研组A1通信发展简史电通信起源于18世纪末，开始用于军事目的1957年苏联发射第一颗人造地球卫星，人类开始了空间通信。1962年美国发射第一颗通信卫星，卫星通信步入实用阶段。1966年美籍华人高锟提出光纤通信设想，十多年后实现了光纤通信。1970年第一部商用数字时分程控电话交换机在法国投入使用。1978年美国贝尔实验室研制成功模拟蜂房移动电话系统。1985年英国电信公司开设了综合业务数字网。1986年欧洲推出泛欧数字移动通信网(GSM)并于1991年在欧洲开始商用。62copyright信息科学与技术学院通信原理教研组1957年苏联发射第一颗人造地球卫星，人类开始了空间通信。61989年美国科克姆公司开始码分多址数字蜂房通信试验，93年生产出第一批双模式移动台，此后CDMA席卷世界。1991年美国国防部“易通话”计划提出软件无线电概念，94年10月完成第一阶段计划并进行演示。1991年美国副总统戈尔提出“信息高速公路法案”很快得到世界各国响应，全球掀起信息高速公路热潮。1994年国际最大的计算机互联网络(英特网)商业化，实现了世界范围的网络资源共享。2000年国际电信联盟(ITU)确定W-CDMA，CDMA-2000和TD-SCDMA三大主流无线接口标准写入第三代移动通信系统(3G)技术指导性文件。63copyright信息科学与技术学院通信原理教研组1989年美国科克姆公司开始码分多址数字蜂房通信试验，93年随着世界通信技术的发展，我国通信事业得到蓬勃发展。通信网平台加专门应用信息系统构成的中国高速信息网正在建设之中。以光纤为骨干辅以微波、卫星信道的“八纵八横”高速传输系统覆盖全国。金桥、金关、金卡、金税、金企、金农、金智、金策的“八金工程”的八大信息工程已经建成。十一五期间又将农信工程、共信工程、安信工程、家信工程、城信工程、RFID工程列为信息技术应用的六大专项工程。截至2008年6月，我国固定电话用户达到3.56亿，手机用户达6.01亿。随着通信事业的发展和市场的需求，信息产业和信息服务已成为国民经济的重要部门，光纤、微波、卫星、移动、交换和终端等设备的生产业与研制已成为信息产业的支柱。与此同时，以电信部门为主的各种信息服务也在不断完善和发展。64copyright信息科学与技术学院通信原理教研组随着世界通信技术的发展，我国通信事业得到蓬勃发展。通信网平台移动通信卫星通信光纤通信A2现代通信的三大领域65copyright信息科学与技术学院通信原理教研组移动通信A2现代通信的三大领域65copyright现代移动通信技术的六大最新发展趋势1)网络业务的数据化、分组化；2)网络技术的宽带化；3)网络技术的智能化；4)更高的频段；5)更有效利用频率；6)网络趋于融合、走向统一。

移动通信66copyright信息科学与技术学院通信原理教研组现代移动通信技术的六大最新发展趋势移动通信66copy卫星通信卫星通信是利用卫星中的转发器作为中继站，转发无线电波，实现两个或多个地球站之间的通信。卫星通信是现代通信技术与航天技术结合，并用计算机实现其控制的先进通信方式。67copyright信息科学与技术学院通信原理教研组卫星通信卫星通信是利用卫星中的转发器作为中继站，转发

中国光通信的发展非常迅速，20世纪80年代上海首先铺设了一条1.8公里的数字光通信线路。20世纪80年代国家投资武汉邮电研究院，研制光纤器件。1995年到1998年，上海交大完成了九五项目，四个节点的全光城域网、实验网。20世纪90年代起，全国各地都普遍铺设和使用单路的光纤通信线路，现在是一直到农村，我们都可以看到光纤线路。光纤通信68copyright信息科学与技术学院通信原理教研组中国光通信的发展非常迅速，20世纪80年代上海首先

1、纳米技术

纳米技术定位为微加工技术的极限。也就是通过纳米精度的加工来人工形成纳米大小的结构的技术。

2、MPLS（Multi-protocolLabelSwitching多协议标签交换技术）

MPLS是继IP技术之后的下一代广域网传输技术。是一种充分利用数据标签引导数据包在开放的通信网络上高速、高效传输的新技术。

A3未来十年最有前景的通信技术69copyright信息科学与技术学院通信原理教研组1、纳米技术

纳米技术定位为微加工技术的极限。

3、软交换技术

软交换是把呼叫控制功能从媒体网关中分离出来通过服务器或网元上的软件实现基本呼叫控制功能。 把呼叫传输与呼叫控制分离开，为控制、交换和软件可编程功能建立分离的平面，使业务提供者可以自由地将传输业务与控制协议结合起来，实现业务转移。

70copyright信息科学与技术学院通信原理教研组 3、软交换技术

软交换是把呼叫控制功能从媒体网关中

4、PON技术

无源光网（PON）技术有三种：APON、EPON和GPON。PON网的基本原理是在一定的物理限制和带宽限制条件下，让尽可能多的终端设备（光网络终端ONT）来共享局端设备（光线路终端OLT）和馈送光纤。由于在覆盖某地区时这种方案需要的光纤较少，端局的光接口成本较低（一个光接口可服务于整个网络），因此它能为企业或住宅用户经济地提供高速光连接，而用传统的点到点和环形结构则不可能经济。

71copyright信息科学与技术学院通信原理教研组 4、PON技术

无源光网（PON）技术有三种：APO

5、光交换技术

光交换是指光纤传送的信息直接进行交换。与电子数字程控交换相比，光交换无需在光纤传输线路和交换机之间设置光端机进行光->电、电->变换，并且在交换过程中还能充分发挥光信号的高速、宽带和无电磁感应的优点。 它主要有四种交换方式：空分光交换、时分光交换、波分光交换、复合型光交换。

72copyright信息科学与技术学院通信原理教研组 5、光交换技术

光交换是指光纤传送的信息直接进行交换

6、FSO技术（虚拟光纤）

FSO技术以激光为载体，用点对点或点对多点的方式在空气中实现连接。它具有与光纤技术相同的宽带传输能力，使用相似的光学发射器和接收器，甚至还可以在自由空间实现波分复用技术。

73copyright信息科学与技术学院通信原理教研组 6、FSO技术（虚拟光纤）

FSO技术以激光为载体，

7、Wi-Fi（WirelessFidelity无线保真）

无线保真技术与蓝牙技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的短距离无线技术。该技术使用的使2.4GHz附近的频段，该频段目前尚属没用许可的无线频段。74copyright信息科学与技术学院通信原理教研组 7、Wi-Fi（WirelessFidelity无线

8、UWB技术（UltraWideBand超宽带技术）

UWB是速率高于IEEE802.11a、IEEE802.11b和蓝牙的极高数据速率的无线连接，被认为是“可望取代蓝牙及无线LAN的无线通信技术”。

UWB可用于数字电视、投影机、摄录一体机、PC机、机顶盒之间传输可视文件和数据流，或者笔记本电脑和外围设备之间实现局部连接构成个人局域网（PAN，PersonalAreaNetwork）。75copyright信息科学与技术学院通信原理教研组8、UWB技术（UltraWideBand超宽带

UWB技术是一种与传统技术有很大不同的无线通信技术，它能够实现无线局域网LAN和个人区域网PAN中无线接口的互联和接入，其特点是低功耗、高带宽、低复杂度。超宽带技术解决了困扰传统无线技术多年的有关传播方面的重大难题，它具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、安全性高、系统复杂度低，能提供数厘米的定位精度等优点。

UWB尤其适用于室内等密集多径场所的高速无线接入和军事通信应用76copyright信息科学与技术学院通信原理教研组76copyright信息科学与技术学院通信原理教研组

9、软件无线电技术

软件无线电技术（SoftwareRadioTechnology）是近年来随着微电子及计算机技术高速发展而产生的一种新的无线电技术，相对于传统的基于ASIC的无线技术，它具有灵活性、通用性强和升级方便等特点。 它的技术核心是随着大规模集成电路技术的不断进步和芯片处理速度的不断提高，而使得在DSP芯片或通用CPU芯片平台上，利用软件来完成以前用ASIC实现的多种数字信号处理的功能。

77copyright信息科学与技术学院通信原理教研组 9、软件无线电技术

软件无线电技术（Software

10、WirelessAdHoc(无线自组织网络)

WirelessAdHoc是一种自组织和自管理的网络，在使用该技术建设的网络中，网络中的每个节点都具备路由功能，每个节点只和邻近的节点进行通信。WirelessAdHoc网络更像是Internet网络的一种无线版本，分包数据从一个路由到另一个路由进行传递直到其目的地。78copyright信息科学与技术学院通信原理教研组 10、WirelessAdHoc(无线自组织网络)ThankYou!Copyright南航信息科学与技术学院ThankYou!Copyright南航信息科学与技术通信原理

FundamentalsofInformationTransmission南京航空航天大学信息科学与技术学院通信原理教研组通信原理

FundamentalsofInformat信息学科特点信息学科是当代科学的前沿学科对几乎所有其他学科都有很强的渗透性，生动体现出整个学科在信息时代科技进步中的先导作用从20世纪末到21世纪中叶，人类处在一个科学高度分化又高度综合的时代。信息科学和技术在整个科学之中，依然是发展最迅速的学科81copyright信息科学与技术学院通信原理教研组信息学科特点信息学科是当代科学的前沿学科2copyright进度安排学时内容累积进度3绪论3/645随机信号复习，信道8/6410模拟调制系统18/6410数字基带传输系统28/648正弦载波数字调制系统36/648模拟信号的数字传输44/644数字信号的最佳接收48/646差错控制编码54/646同步,新技术专题60/644信息论知识讲座64/6482copyright信息科学与技术学院通信原理教研组进度安排学时内容累积进度3绪论3/645随机信号复习，信道8教材与参考书目教材：樊昌信等，通信原理(第５版)，国防工业出版社参考书:(1)JohnG.Proakis，通信系统原理，电子工业出版社(2)现代通信原理，曹志刚，清华大学出版社(3)JohnG.Proakis，数字通信(第四版)，电子工业出版社

(4)现代通信原理，宋祖顺，宋晓勤等，电子工业出版社83copyright信息科学与技术学院通信原理教研组教材与参考书目教材：4copyright信息科学与技术学成绩分布平时成绩30％闭卷考试70％84copyright信息科学与技术学院通信原理教研组成绩分布平时成绩30％闭卷考试70％5copyright先修和后续课程

概率论与随机过程信号与系统，电子线路后续课程

卫星通信移动通信光纤通信数字通信扩频通信信息论纠错编码软件无线电先修课程85copyright信息科学与技术学院通信原理教研组先修和后续课程概率论与随机过程后续课程卫星通信课程任务通信的过程：1)信息的采集2)信息的加工/处理3)信息的传输4)信息的交换5)信息的利用

本课程主要介绍信息端到端的传输系统，重点讨论系统的组成原理、实现方法和性能指标！雷达获取来犯敌机或导弹信息对信息进行加工处理，如编码、经纬度转换信息从雷达站向上级传送信息经逐级交换传送至中央由中央决定对来犯者实施打击或驱逐86copyright信息科学与技术学院通信原理教研组课程任务通信的过程：雷达获取来犯敌机或导弹信息7copyri课程内容模拟系统模拟调制AM，DSB，SSB，VSB，PM，FM复合和多级调制数字系统基带系统频带系统工具：信号、噪声和信道的分析

信息论知识模/数变换：脉冲调制

PAM，PCM，DPCM多路传输、同步技术、最佳接收、纠错编码改善性能ASK，FSK，PSK，DPSK

基本原理、实现方法、性能分析！87copyright信息科学与技术学院通信原理教研组课程内容模拟系统模拟调制AM，DSB，SSB，VSB，PM学习方法在“信号分析”和“随机过程”的基础上研究通信系统的一般原理和性能。不从具体电路出发，而从系统的物理模型或数学模型着手进行分析，强调基本原理和概念。本课程是一门概念性和理论性较强的课程，要适当地多做习题，加深对基本概念的理解。本课程是一门呈上启下的专业基础课，要求有一定的知识面，需要进行一定的实验和实践等，在掌握通信原理的基础上，了解现代通信技术和通信系统。88copyright信息科学与技术学院通信原理教研组学习方法在“信号分析”和“随机过程”的基础上研究通信系统的一引言1通信系统的组成2通信系统的分类及通信方式3信息及其度量4主要性能指标5第一章绪论89copyright信息科学与技术学院通信原理教研组引言1通信系统的组成2通信系统的分类及通信方式3信息及其度量1.1引言2、消息：信息的载体。

如包含有信息的语言、文字和图像等。同一信息可以用不同的消息来载荷，如某一事件，可以用语言来表达，也可以用文字来描述。1、信息：对接收者来说事先不确定的事件。接收者在收到信息之前，对它的内容是不知道的，所以信息是新知识、新内容；信息的获得能使某一事件的不确定性减少；信息是可以量度的。3、信号：表示消息的物理量。电信号，光信号。单从传输的角度，三者是等价的。

90copyright信息科学与技术学院通信原理教研组1.1引言2、消息：信息的载体。1、信息：对接收者来说事先4、信息传输（通信）：将信息从一地传输至另一地的过程。5、信息传输的目的：传输含有信息的消息。

点点点多点多点多点

大多数的消息都是非电量，不宜于在信道中进行远距离传输，为此需要将它们变换成电/光信号（信息信号）！基本概念91copyright信息科学与技术学院通信原理教研组4、信息传输（通信）：将信息从一地传输至另一地的过程。5、信1、频域：大多数的信息信号是低通型的带限信号，频谱集中在低频段，称为基带信号或低通型信号。

电话300～3400Hz电视0～6MHz

调幅广播300KHz～3MHz2、时域：模拟基带信号

数字基带信号信号的某一个参量可以取无限多个值，且与消息直接对应。信号的某一个参量只能取有限个值，且通常不直接与消息对应。信息信号的特点92copyright信息科学与技术学院通信原理教研组1、频域：大多数的信息信号是低通型的带限信号，频谱集中在低信号举例93copyright信息科学与技术学院通信原理教研组信号举例14copyright信息科学与技术学院通信原理信号举例94copyright信息科学与技术学院通信原理教研组信号举例15copyright信息科学与技术学院通信原理引言1通信系统的组成2通信系统的分类及通信方式3信息及其度量4主要性能指标5第一章绪论95copyright信息科学与技术学院通信原理教研组引言1通信系统的组成2通信系统的分类及通信方式3信息及其度量1.2通信系统的组成

通信系统：完成信息传输功能的所有技术设备的总和。通信系统简化模型96copyright信息科学与技术学院通信原理教研组1.2通信系统的组成通信系统：完成信息传输功能的所信息源信道受信者发送设备接收设备噪声源消息传输的目的地产生需传输的消息存在于发信机、信道、收信机,通常用等效噪声源来表示发送设备：将消息转换为合适在信道传输的信号接收设备：把信号转换为消息。使收信者能够接受信道：传输媒介(有线信道&无线信道)1.2.1通信系统模型97copyright信息科学与技术学院通信原理教研组信息源信道受信者发送接收噪声源消息传输的目的地产生需传输的消AMDSBSSBVSBFMPM模拟信源信道声噪变换器调制器发射机接收机解调器反变换器受信者解调：从已调信号中还原出被传输的低频信息信号。调制：将基带信号变换成另一信号，以提高系统传输信息的效率和质量。通常做频率上的变换。核心部件为调制解调器一、模拟通信系统模型1.2.2模拟与数字通信系统98copyright信息科学与技术学院通信原理教研组AM模拟信源信道声噪变换器调制器发射机接收机解调器反变换器受模拟通信系统在信道中传输的是模拟信号。

模拟通信系统各部分功能(１)调制器：将频率较低的信息信号调制到频率更高的载波信号上，然后加到发射机。信源：产生含有信息的消息，是被传输的对象。

发送端变换器：大多数的消息都是非电量，不宜于在信道中进行远距离传输，为此需要将它们变换成电信号（信息信号）。这种变换由传感器完成，变换关系为单值函数。

发射机：主要作用是使已调载波信号的频率和功率达到实际应用所要求的数值。99copyright信息科学与技术学院通信原理教研组模拟通信系统在信道中传输的是模拟信号。 模拟通信系统各部分功信道+噪声：信息传输的媒介；信号在传输过程中总会收到客观存在的各种干扰和噪声的影响，我们把它们折合成一个加到信道上的噪声源。接收机：是一个低电平部件，主要包括低噪声高频放大器、混频器和中频放大器。它将信道传输来的微弱信号（一般为微伏量级）放大到解调器所需强度的信号（一般为伏量级），并最大限度地降低信道噪声的影响。信道接收端模拟通信系统各部分功能(2)100copyright信息科学与技术学院通信原理教研组信道+噪声：信息传输的媒介；信号在传输过程中总会收到客观存在解调器：从已调的高频载波信号中解调出被传输的低频信息信号。由于经过了信道，信号发生畸变，因而不是解调的逆过程，而是包含了诸多基带处理技术。反变换器：将电信号还原成消息信号。信宿：消息的接收者。模拟通信系统各部分功能(3)101copyright信息科学与技术学院通信原理教研组解调器：从已调的高频载波信号中解调出被传输的低频信息信号。由信道信源基带信号成形信宿噪声同步系统数字基带传输系统接收滤波器二、数字通信系统模型（基带）102copyright信息科学与技术学院通信原理教研组信道信源基带信号成形信宿噪声同步系统数字基带传输系统接收滤波数字频带传输系统二、数字通信系统模型（频带）信息源信道声噪信源编码信道编码调制器解调器信道译码信源译码受信者同步系统加密解密交织解交织ASKFSKPSKDPSK103copyright信息科学与技术学院通信原理教研组数字频带传输系统二、数字通信系统模型（频带）信息源信道声噪信1、信源编（译）码：a）变换信源信号的表达方式，将模拟信号转变为数字基带信号，使其便于传输

b）压缩信源信号的冗余成分，提高系统的传输效率。

A/D转换、波形变换、参数编码等2、信道编（译）码：通过有目的的增加信息的冗余度，使系统具有一定的纠检错能力，提高系统传输信息的质量。

分组码、卷积码、级联码等

和模拟通信系统相比较,在发送端加了两个编码器，在接收端相应地增加了两个译码器。 信源、信道编译码104copyright信息科学与技术学院通信原理教研组1、信源编（译）码：和模拟通信系统相比较,在发送端加了抗干扰能力强，特别是在中继传输时更为明显。可以进行差错控制，因而提高了信息传输的可靠性。

便于使用现代计算机技术，对信号进行处理，存储和变换从而提高信息传输的灵活性。

便于加密，实现保密信息传输。

易于和其他系统配合使用，构成一个灵活，通用，多功能的综合业务信息传输网。数字通信系统的优点105copyright信息科学与技术学院通信原理教研组抗干扰能力强，特别是在中继传输时更为明显。数字通信系统的占用频带较宽系统复杂。如：模拟电话4KHz传输质量相同的数字电话20～60KHz数字通信系统的缺点106copyright信息科学与技术学院通信原理教研组占用频带较宽如：模拟电话4KHz数字通信系三、调制与解调1、为了有效地辐射电磁波，增加传输距离。

话音300Hz~3400Hz，波长106~9*104m

2、调制把基带信号频谱搬移到一定的频带范围以适应信道的要求。3、调制可将多个信息信号（它们的频谱分量处于同一频带范围内）搬到不同频率或不同时间的各个载波信号上，从而能够实现多路和多址信息传输，提高频谱效率。4、提高信息传输系统的抗干扰能力和保密能力。

特别是用于现代通信的扩频调制、空时编码、OFDM等广义调制技术。

调制的作用107copyright信息科学与技术学院通信原理教研组三、调制与解调1、为了有效地辐射电磁波，增加传输距离。调调制的分类调制方式用途连续波调制线性调制（模拟）标准调幅AM广播抑制载波双边带调幅DSB立体声广播单边带调幅SSB载波通信、无线电台、数传残留边带调幅VSB电视广播、数传、传真非线性调制（模拟）频率调制FM微波中继、卫星通信、广播相位调制PM中间调制方式数字调制ASK、FSK、PSK（DPSK）数据传输其他高效数字调制QAM等数字微波,空间通信108copyright信息科学与技术学院通信原理教研组调制的分类调制方式用途连续波调制脉冲数字调制

调制方式用途脉冲模拟调制脉幅调制PAM中间调制方式,遥测脉宽调制PDM(PWM)中间调制方式脉位调制PPM遥测,光纤传输脉冲数字调制脉码调制PCM市话,卫星,空间通信增量调制DM军用,民用电话差分脉码调制DPCM电视电话,图像编码其他方式ADPCM中低速数字电话调制的分类109copyright信息科学与技术学院通信原理教研组脉冲数字调制调制方式 与调制相反的变换过程称为解调，不同的调制方法通常需要不同的解调方法。 正是由于存在多样的调制和解调方法，才构成了各种不同的信息传输系统。

调制和解调是信息传输技术所包含的最基本的内容！解调110copyright信息科学与技术学院通信原理教研组 与调制相反的变换过程称为解调，不同的调制方法通常需要不引言1通信系统的组成2通信系统的分类及通信方式3信息及其度量4主要性能指标5第一章绪论111copyright信息科学与技术学院通信原理教研组引言1通信系统的组成2通信系统的分类及通信方式3信息及其度量1）按传输信号的特征分模拟信息传输系统数字信息传输系统3)按工作频率分长波通信中波通信短波通信微波通信光波通信2）按传输媒质分有线通信无线通信1.3.1通信系统分类4)按用途分专用通信公用通信112copyright信息科学与技术学院通信原理教研组1）按传输信号的特征分模拟信息传输系统3)按工作频率分长5)按消息的物理特征分

(通信业务种类）电报电话、可视电话数传TV雷达6)按是否调制分基带传输频带传输7）按通信者是否运动分固定通信移动通信8）按信号复用方式分码分复用频分复用时分复用空分复用通信系统分类113copyright信息科学与技术学院通信原理教研组5)按消息的物理特征分电报6)按是否调制分基带传输7）按通信通信波段与常用通信媒质频率范围波长符号传输媒质用途3Hz-30kHz104-108m甚低频VLF有线线对长波无线电音频、电话、数据终端长距离导航、时标30-300kHz103-104m低频LF有线线对长波无线电导航、信标、电力线通信300kHz-3MHz102-103m中频MF同轴电缆中波无线电调幅广播、移动陆地通信、业余无线电3-30MHz10-102m高频HF同轴电缆短波无线电移动无线电话、短波广播定点军用通信、业余无线电30-300MHz1-10m甚高频VHF同轴电缆米波无线电电视、调频广播、空中管制、车辆、通信、导航114copyright信息科学与技术学院通信原理教研组通信波段与常用通信媒质频率范围波长符号传输媒质用途3频率范围波长符号传输媒质用途300MHz-3GHz10-100cm特高频UHF波导分米波无线电微波接力、卫星和空间通信、雷达3-30GHz1-10cm超高频SHF波导厘米波无线电微波接力、卫星和空间通信、雷达30-300GHz1-10mm极高频EHF波导毫米波无线电雷达、微波接力、射电天文学107-108GHz3*10-5-3*10-4cm紫外可见光红外光纤激光空间传播光通信通信波段与常用通信媒质115copyright信息科学与技术学院通信原理教研组频率范围波长符号传输媒质用途300MHz-3GHz1.3.2通信方式1.按消息传递的方向与时间分对于点与点之间的通信，按消息传递的方向与时间关系，通信方式可分为单工通信、半双工通信及全双工通信三种。单工通信，是指消息只能单方向传输的工作方式，因此只占用一个信道。广播、遥测、遥控、无线寻呼等就是单工通信方式的例子。116copyright信息科学与技术学院通信原理教研组1.3.2通信方式1.按消息传递的方向与时间分37cop

半双工通信，是指通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发的工作方式。例如，使用同一载频的对讲机，收发报机以及问询、检索、科学计算等数据通信都是半双工通信方式。117copyright信息科学与技术学院通信原理教研组半双工通信，是指通信双方都能收发消息，但不能同时进

全双工通信，是指通信双方可同时进行收发消息的工作方式。一般情况全双工通信的信道必须是双向信道。普通电话、手机都是最常见的全双工通信方式，计算机之间的高速数据通信也是这种方式。118copyright信息科学与技术学院通信原理教研组全双工通信，是指通信双方可同时进行收发消息的工作方２.按数字信号排序分

在数字通信中，按数字信号代码排列的可分为并行传输和串行传输。

串行传输是数字序列以串行方式一个接一个地在一条信道上传输。通常，一般的远距离数字通信都采用这种传输方式。119copyright信息科学与技术学院通信原理教研组２.按数字信号排序分在数字通信中，按数字信号代码排列的

并行传输是将代表信息的数字序列以成组的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输。并行传输的优点是节省传输时间，但需要传输信道多，设备复杂，成本高，故较少采用，一般适用于计算机和其他高速数字系统，特别适用于设备之间的近距离通信。

120copyright信息科学与技术学院通信原理教研组并行传输是将代表信息的数字序列以成组的方式在两条或两条以3.按通信网络形式分通信的网络形式可分为三种：两点间直通方式、分支方式和交换方式。（a）两点间直通方式（b）分支方式（c）交换方式121copyright信息科学与技术学院通信原理教研组3.按通信网络形式分通信的网络形式可分为三引言1通信系统的组成2通信系统的分类及通信方式3信息及其度量4主要性能指标5第一章绪论122copyright信息科学与技术学院通信原理教研组引言1通信系统的组成2通信系统的分类及通信方式3信息及其度量一、信息量一个符号它所携带的信息量是和该符号出现的概率有关，即概率可以表征消息所含的信息量的大小。当时，(4)互相独立事件的联合信息量应等于它们各自信息量之和。(2)自信息量应是关于概率的单调递减函数，即当时，信息量只与符号的概率有关，和它的取值无关。(3)自信息量是关于概率的连续函数。当时，需要满足四个条件：123copyright信息科学与技术学院通信原理教研组一、信息量一个符号它所携带的信息量是和该符号出现根据上述条件可以从数学上证明信息量是对数函数，即：有两个含义：1）当事件发生前，表示该事件发生的不确定性；2）当事件发生后，表示该事件所提供的信息量。

自信息量的单位取决于对数所取的底，若以2为底，单位为比特，以e为底，单位为奈特，以10为底，单位为哈特莱，通常取比特为单位。124copyright信息科学与技术学院通信原理教研组根据上述条件可以从数学上证明信息量是对数函数，即：设二进制离散信源，以相等的概率发送数字0或1，则信源每个输出的信息量。解：

可见，传送等概率的二进制波形之一（P=1/2）的信息量为1比特。同理，传送等概率的四进制波形之一（P=1/4）的信息量为2比特；传送等概率的八进制波形之一（P=1/8）的信息量为3比特。综上所述，对于离散信源，M个波形等概率（P=1/M）发送，且每一个波形的出现是独立的，即信源是无记忆的，则传送M进制波形之一的信息量为例１125copyright信息科学与技术学院通信原理教研组设二进制离散信源，以相等的概率发送数字0或1，则信源每

设天气预报有两种消息，晴天和雨天，出现的概率分别为1/4和3/4，我们分别用来表示晴天，以来表示雨天，求信息量。解：信源的统计模型为自信息量例２126copyright信息科学与技术学院通信原理教研组设天气预报有两种消息，晴天和雨天，出现的概率分别为1/4我们定义信息量的加权平均值为信源的平均信息量，即信源的熵：信源的熵具有以下两种物理含义：1）表示信源输出前，信源的平均不确定性。2）表示信源输出后，每个符号所携带的平均信息量。二、信源的熵127copyright信息科学与技术学院通信原理教研组我们定义信息量的加权平均值为信源的平均信息量，即信源的熵：信对概率分别为p和