1、通信通信技術技術電子電子技術技術v現代（信息時代）：現代（信息時代）： 與多種高新技術緊密結合與多種高新技術緊密結合計算機計算機技術技術自動控自動控制技術制技術人工人工智能智能語音和文字通信階段電通信階段電子信息時代信源信源發送器發送器信道信道接收器接收器信宿信宿噪聲噪聲/干擾干擾信息產生的源信息產生的源泉泉.將消息轉為將消息轉為電信號。電信號。信息的信息的接收者接收者傳遞信息的傳遞信息的通道通道將信源發出的信息變換將信源發出的信息變換成便于傳輸的信號，包成便于傳輸的信號，包括調制、編碼等括調制、編碼等接收信道中的信號，并將接收信道中的信號，并將其變換成與發送時物理形其變換成與發送時物理形式相

2、同的信息，如譯碼式相同的信息，如譯碼整個系統噪聲與整個系統噪聲與干擾的總折合干擾的總折合v消息消息(Message)：傳遞或攜帶信息的實體，如語言、文字、：傳遞或攜帶信息的實體，如語言、文字、數據、圖像數據、圖像v信息信息(Information)：消息中蘊含的內容或知識：消息中蘊含的內容或知識v信號信號(Signal)：消息傳遞的形式或載體，如光、電、聲：消息傳遞的形式或載體，如光、電、聲信息寄寓于消息之中信息寄寓于消息之中消息以信號作為載體消息以信號作為載體信源信源發送器發送器信道信道接收器接收器信宿信宿噪聲噪聲調制器調制器解調器解調器調制器調制器解調器解調器解解調調器器調調制制器器信信源

3、源信道信道信信宿宿噪聲噪聲信信源源信信宿宿信源信源編碼編碼信道信道編碼編碼信源信源譯碼譯碼信道信道譯碼譯碼模擬模擬信號信號經過經過模模/數變換數變換(即即A/D變換變換)形成數字序列，以適宜在數形成數字序列，以適宜在數字系統中的傳輸。字系統中的傳輸。加入用于差錯檢測和控制加入用于差錯檢測和控制的的監督碼監督碼，以提高數字，以提高數字傳輸系統的可靠性。傳輸系統的可靠性。數字數字調制調制數字數字解調解調同步通信方式從模擬通信向數字通信發展是通信技術發展的總趨勢。通信方式從模擬通信向數字通信發展是通信技術發展的總趨勢。通信系統分類通信系統分類(依據傳遞消息電信號依據傳遞消息電信號)：v模擬模擬通信：

4、通信系統中傳輸的是模擬信號；通信：通信系統中傳輸的是模擬信號；v數字數字通信：通信系統中傳輸的是二進制或多進制數字信號。通信：通信系統中傳輸的是二進制或多進制數字信號。模擬模擬信號信號f(t)數字信號數字信號f(t)ttv無線通信：依靠無線通信：依靠自由空間自由空間來傳輸電磁波的通信方式。來傳輸電磁波的通信方式。= v / f = v / f 其中其中 v v 3.0 3.010108 8m/sm/s發送站發送站接收站接收站信息流向信息流向例如：廣播電視傳例如：廣播電視傳送系統、信息采集送系統、信息采集系統、尋呼系統。系統、尋呼系統。發送發送接收接收例如：對講機。例如：對講機。接收接收發送發送

5、信息流向信息流向信息流向信息流向例如：電話例如：電話信息流向信息流向發送發送接收接收接收接收發送發送v分類：分類：二線全雙工：利用頻分復用、時分復用或回波抵消二線全雙工：利用頻分復用、時分復用或回波抵消技術實現同時雙向通信；技術實現同時雙向通信；四線全雙工：發、收向信息分別使用一對導線。四線全雙工：發、收向信息分別使用一對導線。v優點：傳送速率高，發收雙方不存在字符同步問題。優點：傳送速率高，發收雙方不存在字符同步問題。v缺點：需要多個并行信道，增加了設備成本；并行線缺點：需要多個并行信道，增加了設備成本；并行線路間的電平相互干擾會影響傳輸質量。路間的電平相互干擾會影響傳輸質量。v適用場合：短

6、距離通信，如計算機內部或在同一系統適用場合：短距離通信，如計算機內部或在同一系統內設備間的通信。內設備間的通信。v優點：只有一條信道，設備成本低，且易于實現。優點：只有一條信道，設備成本低，且易于實現。v缺點：必須解決收發雙方如何保持碼組或字符同步缺點：必須解決收發雙方如何保持碼組或字符同步的問題；比并行傳輸效率低。的問題；比并行傳輸效率低。數字基帶數字基帶信號信號調制器調制器信道信道解調器解調器采樣判決器采樣判決器噪聲噪聲數字信號數字信號模擬信號模擬信號數字基帶數字基帶信號信號模擬信號模擬信號數字信號數字信號調制與解調是頻帶傳調制與解調是頻帶傳輸的最主要技術。輸的最主要技術。1.6 信道與噪

7、聲及其容量信道與噪聲及其容量 1.6.1 信道的定義與分類信道的定義與分類 1.6.2 有線信道有線信道 1.6.3 無線信道無線信道 1.6.4 信道噪聲信道噪聲 1.6.5 信道容量信道容量1.6.1 信道的定義及其分類信道的定義及其分類2 信道的分類信道的分類 信道可大體分成：信道可大體分成：狹義信道和廣義信道狹義信道和廣義信道。 . 狹義信道狹義信道 狹義信道是指在發端設備和收端設備中間的傳狹義信道是指在發端設備和收端設備中間的傳輸媒介，它包括無線信道和有線信道。輸媒介，它包括無線信道和有線信道。 無線信道利用電磁波在空間中的傳播來傳輸信無線信道利用電磁波在空間中的傳播來傳輸信號而有線

8、信道則利用人造的用來傳到電或光信號的號而有線信道則利用人造的用來傳到電或光信號的媒質來傳輸信號。媒質來傳輸信號。 編碼器輸入調制器發轉換器媒質收轉換器解調器譯碼器輸出編 碼 信 道調 制 信 道調制信道和編碼信道 調制信道用于研究調制與解調問題調制信道用于研究調制與解調問題是方便和恰當的；編碼信道用于研究編是方便和恰當的；編碼信道用于研究編碼與譯碼問題時使問題的分析更容易。碼與譯碼問題時使問題的分析更容易。)V(4kTRBV nnnnBfPdffPP)()(0)/(1log2sbNSBC)/(1log02sbBnSBC【例【例4.6.24.6.2】已知黑白電視圖像信號每幀有】已知黑白電視圖像信

9、號每幀有3030萬個像素；每個像素有萬個像素；每個像素有8 8個亮度電平；各個亮度電平；各電平獨立地以等概率出現；圖像每秒發送電平獨立地以等概率出現；圖像每秒發送2525幀。若要求接收圖像信噪比達到幀。若要求接收圖像信噪比達到30dB30dB，試求所需傳輸帶寬。試求所需傳輸帶寬。【解】因為每個像素獨立地以等概率取【解】因為每個像素獨立地以等概率取8 8個亮個亮度電平，故每個像素的信息量為度電平，故每個像素的信息量為 I Ip = -log2(1/ 8) = 3 (b/pix)p = -log2(1/ 8) = 3 (b/pix)并且每幀圖像的信息量為并且每幀圖像的信息量為I IF = 300,

10、000 F = 300,000 3 = 900,000 (b/F) 3 = 900,000 (b/F)因為每秒傳輸因為每秒傳輸2525幀圖像，所以要求傳輸速率為幀圖像，所以要求傳輸速率為R Rb = 900,000 b = 900,000 25 = 22,500,000 = 25 = 22,500,000 = 22.5 22.5 106 (b/s) 106 (b/s) 信道的容量信道的容量C C必須不小于此必須不小于此R Rb b值。值。將上述數值代入式：將上述數值代入式：得到得到 22.522.5 106=Blog106=Blog2 2(1+1000)(1+1000) 9.97B9.97B最

11、后得出所需帶寬最后得出所需帶寬B=(22.5B=(22.5 106)/9.97106)/9.97 2.26 2.26 (MHz)(MHz)NSBCt/1log21.6.41.6.4噪聲噪聲 )s/bit()NS(logBC12頻分多路復用頻分多路復用時分多路復用時分多路復用固定時分復用固定時分復用統計時分復用統計時分復用CH2CH1CH3原帶寬原帶寬CH1CH2CH3移頻后帶寬移頻后帶寬MUXCH1 CH2 CH3帶寬復用帶寬復用f原理：整個傳輸頻帶被劃分為若干個頻率通道，每個用原理：整個傳輸頻帶被劃分為若干個頻率通道，每個用戶占用一個頻率通道。頻率通道之間留有防護頻帶。戶占用一個頻率通道。頻

12、率通道之間留有防護頻帶。適用于模擬信號傳輸適用于模擬信號傳輸 F2F1F3 光譜光譜F1F2F3共享光纖的光譜共享光纖的光譜光纖光纖2光纖光纖3光纖光纖1共享光纖共享光纖 采用無源設備，更可靠采用無源設備，更可靠棱柱棱柱/衍射光柵衍射光柵原理：整個波長頻帶被劃分為若干個波長范圍，每個用原理：整個波長頻帶被劃分為若干個波長范圍，每個用戶占用一個波長范圍來進行傳輸。戶占用一個波長范圍來進行傳輸。原理：把時間分割成小的時間片，每個時間片分為若干個原理：把時間分割成小的時間片，每個時間片分為若干個通道（時隙）通道（時隙） ，每個用戶占用一個通道傳輸數據。，每個用戶占用一個通道傳輸數據。 A2A1A3原始信號D2D1D3數字化信號MUX復用后數據復用后數據時隙時隙1234D3D2D1適用于數字信號傳輸適用于數字信號傳輸 時間片時間片ABCD待發數據待發數據t1 t2 t3A1B1C1D1C2D2A2B2周期周期1周期周期2同步同步 TDM帶寬浪費A1B1C2B2周期周期1周期周期2統計統計TDM可用帶寬TDM的缺點：某用戶無數據發送，其他用戶也不能占用該的缺點：某用戶無數據發送，其他用戶也不能占用該通道，將會造成帶寬浪費。通道，將會造成帶寬浪費。改進：統計時分多路復用（改進：統計時分多路復用（STDM），用戶不固定占用某個），用戶不固定占用某個通道，有空槽就將數據放入。通道，有空槽