樊昌信-通信原理(第七版)-第1章-绪论-BN-20190926

通信原理（第7版）樊昌信曹丽娜编著参考书目ModernDigitalandAnalogCommunicationsystems,4thed电子工业出版社，DigitalandAnalogCommunicationSystem,6thed科学出版社CommunicationSystemsEngineering,2nded高等教育出版社沈连丰通信系统（第4版），电子工业出版社南利平通信原理简明教程，清华大学出版社1.绪论0.52.确知信号13.随机过程34.信道25.模拟调制系统3.56.数字基带传输系统47.数字带通传输系统48.新型数字带通调制系统拔高

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绪论第1章基本概念信息度量

性能指标

组成/模型/分类/通信方式信息量/信源熵有效性/可靠性

本章内容:

第1章绪论

基本概念信息度量

性能指标

模型/分类/通信方式信息量/信源熵有效性/可靠性

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第1章绪论

通信的基本概念§1.11.1.2消息信息信号

通信的目的：传递信息中所包含的信息。消息：是物质或精神状态的一种反映，例如语音、文字、音乐、数据、图片或者活动图像等。信息：消息中包含的有效内容。击鼓鸣金电报烽火电话电视因特网数字化智能化高速化宽带化移动化个人化。。。。。。综合化

1.1.1

通信的发展实现通信的方式和手段：电信发明史1837年：莫尔斯发明有线电报1876年：贝尔发明有线电话1918年：调幅无线广播1936年：商业电视广告开播

1.1.2消息信息信号本课程“通信”术语是指“电通信”，包括光通信，因为光也是一种电磁波。在通信系统中，消息的传递是通过电信号实现的。所以，信号是消息的载体。消息携带在电信号的某一参量上，若电信号离散取值，则该参量是离散取值的，称为数字信号，反之若该参量连续取值，则称为模拟信号。信号消息信息传输载体模拟信号

数字信号表现形式内涵

Q&A

三者关系消息的传递是通过电信号来实现的。信号是消息的载体。有效内容：消息中蕴含的有效内容。：通信系统传输的对象。信息的载体形式多种:

：消息的传输载体。模拟信号：

数字信号：

信号参量取值连续信号参量取值离散

语音、温度、图像

数据、文字、符号

连续消息：

离散消息：

信号消息信息①

模拟信号和数字信号:话筒（声音传感器）把声音转变成音频信号；数字终端把符号转变成数字信号；摄像机把图像转变成视频信号；热敏电阻（温度传感器）把温度转变成电信号。②

消息~电信号的转换:基于以上对消息、信息和信号的理解：通信通信系统载体有效信息信道按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应地把通信系统分为模拟通信系统还是数字通信系统。

通信系统模型§1.2声音音频信号将音频信号放大、调制，产生AM信号，并耦合到发射天线接收天线将电磁波转换为

AM信号（含有噪声）将AM信号解调还原为音频信号，再经音频功放后，驱动扬声器，还原为声音。发射天线将AM信号感应成可以辐射到大气中的电磁波（无线电波）

1.2消息信息信号

1.2.1

通信系统一般模型消息→电信号如电话机的话筒把声音→音频信号电信号→消息如电话机的听筒把音频信号→声音原始电信号→适合在信道中传输的信号。如

编码、调制其功能与发送设备相反。如

译码、解调destination

source

transmitter

receiver

channel

noise

能传输信号的各种物理媒介信道将消息转换成原始电信号产生适合在信道中传输的信号传送消息的目的地将信号放大和反变换传输信号的物理媒质噪声的集中表示信息源模拟信源数字信源声音→音频信号图像→视频信号字符→数字信号键盘→数字信号发送设备包含变换、放大、滤波、编码、调制等过程接收设备包含分路、解调、译码、纠错等过程受信者电信号还原为消息，如扬声器等。信道无线信道有线信道明线电缆光纤自由空间模拟消息

原始电信号（基带）

信源，信宿基带信号

已调信号（带通）

调制器，解调器

1.2.2

模拟通信系统模型

两对重要变换：信号可以分为模拟信号和数字信号。模拟信号特征：幅度连续，时间可连续也可以不连续。数字信号特征：幅度离散，一般时间也离散。通信系统可以分为模拟通信系统和数字通信系统。模拟通信系统：利用模拟信号传递消息的通信系统。数字通信系统：利用数字信号传递消息的通信系统。模拟信号数字信号

1.2.3

数字通信系统模型模拟消息

原始电信号（基带）

信源，信宿基带信号

已调信号（带通）

调制器，解调器

两对重要变换：信源编码：模/数转换提高有效性信道编码：增强抗干扰能力

1.2.3

数字通信系统模型抗干扰能力强，且噪声不积累；传输差错可控；便于处理、变换、存储；便于将来自不同信源的信号综合传输；易于集成；易于加密。可能需要较大的传输带宽；对同步要求高。优点缺点

1.2.4

数字通信的特点

通信系统分类

与通信方式§1.3详见表3-1按复用方式划分：频分、时分、码分复用。同一个通信系统可以分属于不同分类。

AM广播系统——中短波通信、模拟通信、

带通传输系统（调制系统）。

1.3.1

通信系统分类频率范围符号传输媒介用途3Hz～30KHz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30KHz～300KHz低频LF有线线对

长波无线电导航、信标、电力线通信300Hz～3MHz中频MF同轴电缆

短波无线电调幅广播、移动陆地通信、业余无线电3MHz～30MHz高频HF同轴电缆

短波无线电电视、调频广播、空中管制、车辆通信、导航30MHz～300MHz甚高频VHF同轴电缆

米波无线电电视、调频广播、空中管制、车辆导航、导航300MHz～3GHz特高频UHF波导

分米波无线电电视、空间遥测、雷达导航、点对点通信、移动通信3GHz～30GHz超高频SHF波导

厘米波无线电微波通信、卫星通信、空间通信、雷达30GHz～300GHz极高频EHF波导

毫米波无线电雷达、微波接力、射电天文学105～107GHz紫外、可见光、红外光纤

激光空间传播光纤通信频分复用FDM用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率范围；时分复用TDM用抽样或脉冲调制方法使各路不同信号占用不同的时间区间；码分复用CDM用一组包含互相正交的码字的码组携带多路信号。

单工通信：（单向）半双工通信：（双向、不同时）全双工通信：（双向、同时）按传输方向和时间分：

1.3.2

通信方式在并行信道上同时传输

n个比特信息。按数字码元传输时序分：并行传输：串行传输：011001001101010串行传输：数字码元序列按时间顺序一个接一个地在一条信道中传输。

基本概念信息度量

性能指标

模型/分类/通信方式信息量/信源熵有效性/可靠性

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第1章绪论

信息及其度量§1.4信息是消息的内涵；通信的目的在于传输消息中所包含的信息；消息中不确定的内容才构成信息；信息量就是对这种不确定性的定量描述。引言信息具有以下特性：在当今信息社会中，信息是最宝贵的资源之一。时效压缩存储传输相对共享存在度量扩充

信息一词在概念上与消息的意义相似，但是它的含义更普遍化、抽象化。信息可被理解为消息中包含的有意义的内容。信息的多少可以用"信息量"来衡量。

1、信息量信息的度量，与信息发生的概率成反比。如果一个事件发生的概率是1，这是一个必然事件，那么它的信息量就是0。2、定义假设表示消息发生的概率，表示消息中所含的信息量。（1）信息量是该消息出现的概率的函数，即（2）信息量与消息出现的概率成反比（3）信息量具有相加性，关系式为如何度量消息中所含的信息量

?P

1，I

0P

0，I

P(x)<P(y),I(x)>I(y)相加性若干个相互独立事件构成消息a=2，比特(bit)，简记为ba=e，奈特(nat)

a=10，哈特莱(Hartley)1nat=1.44b

为什么取对数？

1.

离散消息x

的信息量

概率相同，每个符号蕴含的信息量也相同；二进制的每个码元含1

（b)

四进制的每个码元含2

（b)

推广：M进制的每个码元含log2M

（b)

【1-1】二进制信源（0，1）【1-2】四进制信源（0，1，2,3）每个四进制符号可用

2个二进制符号表示。解：试求：等概独立发送符号时，每个符号的信息量。评注例例

——信源中每个符号所含信息量的统计平均值。

设

则统计独立的M个符号的离散信源的平均信息量为

H与热力学中的熵形式一样，故称为信源的熵。2.离散信源的平均信息量

——信源中每个符号所含信息量的统计平均值。

2.

离散消息的平均信息量

比较例【1-3】与【1-2】可知：等概时，熵最大:评注例解利用信息相加性概念来计算：评注利用熵的概念来计算：例解：例

归纳：

当连续消息出现的概率密度为时，连续消息的平均信息量为

3.连续消息的平均信息量基本概念信息度量

性能指标

模型/分类/通信方式信息量/信源熵有效性/可靠性

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第1章绪论

通信系统性能指标§1.5可靠性HeadlineHeadlinetext有效性性能指标模拟通信数字通信有效性:传输带宽可靠性:输出信噪比

频带利用率

差错概率

矛盾、关联、互换

传输一定信息量时所占用的信道资源(频带宽度和时间间隔),或者说是传输的”速度”问题。接收信息的准确程度，也就是传输的“质量”问题。

1.5.1数字通信系统的有效性指