1、通信原理通信原理電子信息工程學(xué)院電子信息工程學(xué)院 郎百和郎百和6/2/2022 4:12:26 AMReferencen通信原理通信原理( (第第6版版) )學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與考研指導(dǎo)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與考研指導(dǎo)( (第第2版版),),曹麗娜曹麗娜, ,樊昌信樊昌信, ,國防工業(yè)出國防工業(yè)出版社版社, 2009n現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理, , 曹志剛曹志剛 錢亞生錢亞生, , 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社, , 1992 u通信原理簡明教通信原理簡明教程程( (第第二二版版),),南南利利平平, ,清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社, , 2007n通信原理通信原理(第第3版版),周周炯炯槃槃,北京郵電大學(xué)出版北京郵

2、電大學(xué)出版社社,2008nDigital Communications: Fundamentals and Applications, 2nd Edition , Bernard Sklar, Prentice Hall PTR , 2001nDigital Communication, 5th Edition, John G. Proakis, McGraw-Hill Companies Inc., 2007nPrinciples of Digital Communication，Robert G. Gallager，Cambridge University Press，200826/2/2

3、022 4:12:26 AMReferencen Data Networks (2nd Edition)，Robert G. Gallager，Prentice Hall，19923Robert G. GallagerDavid TseDina KatabiPeter Elias1923.112001.126/2/2022 4:12:26 AMReferencen通信、數(shù)學(xué)理通信、數(shù)學(xué)理論研論研究牛人宗究牛人宗譜譜n/search.phpnDavid HilbertnKhinchinnKolmogorov nMarkov n

4、Lyapunov，etcnCarl Friedrich Gauu？46/2/2022 4:12:26 AMReferenceuFundamentals of Wireless communications - David Tse and P. Viswanath.uWireless communications - Andrea GoldsmithuWireless Communications: Principles and Practice - T. S. RappaportuWireless Communications - Andreas Molisch, uMobile Wirele

5、ss Communications - Mischa SchwartzuDigital Signal Processing - John G. ProakisuFundamentals of Statistical Signal Processing, vol.1-2 - Steven M. KayuDetection, Estimation and Modulation Theory, Part I - IV - Van TreesuAn Introduction to Signal Detection and Estimation - H. Vincent Poor uAdaptive F

6、ilter Theory - Simon Haykin uAdaptive Filters - Ali H. Sayedu現(xiàn)代信號處理現(xiàn)代信號處理 - 張賢達(dá)張賢達(dá)uProbability, Random Variables, and Stochastic Processes - Athanasios PapoulisuAn Introduction to Probability Theory and Its Applications vol.1-2 - William Feller56/2/2022 4:12:26 AMReferenceuIEEE Trans. on Communicati

7、onsuIEEE Trans. on Wireless Comm.uIEEE Trans. on Signal ProcessinguIEEE Trans. on Vehicular TechnologyuIEEE Trans. On BroadcastinguIEEE Communications LettersuIEEE Signal Processing LettersuEURASIP Journal on Advances in Signal ProcessinguEURASIP Journal on Wireless Communications and NetworkinguWir

8、eless Communications and Mobile Computing （WCMC）uIET CommunicationsuIEICE Trans. on Communicatons66/2/2022 4:12:26 AM先修課程先修課程n概率論與隨機(jī)過程概率論與隨機(jī)過程n信號與系統(tǒng)信號與系統(tǒng)n隨機(jī)信號分析隨機(jī)信號分析n通信電子線路通信電子線路76/2/2022 4:12:26 AM課程涉及的相關(guān)理論課程涉及的相關(guān)理論8信源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備信宿噪聲概率論與統(tǒng)計率失真理論信源編碼密碼理論信號處理調(diào)制理論信道編碼電磁場與電波傳播理論隨機(jī)信號處理隨機(jī)信號處理解調(diào)理論差錯控制解碼濾波理

9、論密碼理論信號與系統(tǒng)、電路分析、通信電子線路、交換理論、排隊論、通信網(wǎng)理論6/2/2022 4:12:27 AMFunctional Anatomy of a CDMA Handset96/2/2022 4:12:27 AM如何學(xué)習(xí)如何學(xué)習(xí)p學(xué)學(xué)習(xí)方法習(xí)方法n為為以教學(xué)內(nèi)容為載體，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生以教學(xué)內(nèi)容為載體，啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生n在在學(xué)習(xí)中汲取知識的精華；學(xué)習(xí)中汲取知識的精華；n在在探究中領(lǐng)悟知識的真諦；探究中領(lǐng)悟知識的真諦；n在在實踐中感受知識的魅力實踐中感受知識的魅力。n避避免：知免：知而無識，學(xué)而無而無識，學(xué)而無用。用。n由由“知知”而內(nèi)化為而內(nèi)化為“識識”，進(jìn)而付諸于，進(jìn)而付諸于“行行”。1

10、0汲取精華（知）領(lǐng)悟真諦（識）感受魅力（行）6/2/2022 4:12:27 AM如何學(xué)習(xí)如何學(xué)習(xí)p講課的境界講課的境界n讀讀課課-講課講課-說課說課n教教學(xué)的重學(xué)的重點首先是點首先是“為什么講解該內(nèi)容為什么講解該內(nèi)容”以及以及“該內(nèi)容如何應(yīng)該內(nèi)容如何應(yīng)用用”，其，其次是次是“該內(nèi)容是什么該內(nèi)容是什么”。n從從數(shù)學(xué)概念來抽象定義，從物理概念來闡述性質(zhì)，從工程概念數(shù)學(xué)概念來抽象定義，從物理概念來闡述性質(zhì)，從工程概念來拓展應(yīng)來拓展應(yīng)用。用。n知知識講解識講解 知識傳授、能力提高、素質(zhì)培養(yǎng)知識傳授、能力提高、素質(zhì)培養(yǎng)n定義、性質(zhì)、舉例定義、性質(zhì)、舉例 問題提出、問題分析、問題解決、問題問題提出、問題

11、分析、問題解決、問題延伸。延伸。n公式推導(dǎo)、計算技巧公式推導(dǎo)、計算技巧 數(shù)學(xué)概念、物理概念、工程概念。數(shù)學(xué)概念、物理概念、工程概念。116/2/2022 4:12:27 AM如何學(xué)習(xí)如何學(xué)習(xí)p成長總是在錯誤中得到的。成長總是在錯誤中得到的。126/2/2022 4:12:27 AM課程體系課程體系13通信原理通信原理通信理論通信理論通信技術(shù)通信技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)通信網(wǎng)理通信網(wǎng)理論基礎(chǔ)論基礎(chǔ)信息論基礎(chǔ)信息論基礎(chǔ)電磁場理論電磁場理論通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)移動通信移動通信衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信光通信技術(shù)光通信技術(shù)天線與電波傳播天線與電波傳播6/2/2022 4:12:27 AM學(xué)科體系學(xué)科體系

12、14信息與通信工信息與通信工程程0810電子科學(xué)與技電子科學(xué)與技術(shù)術(shù)0809081001 通通信與信息系統(tǒng)信與信息系統(tǒng)081002 信信號與信息處理號與信息處理080901 物物理電子學(xué)理電子學(xué)080902 電電路與系統(tǒng)路與系統(tǒng)080903 微微電子學(xué)與固體電子學(xué)電子學(xué)與固體電子學(xué)080904 電電磁場與微波技術(shù)磁場與微波技術(shù)光光學(xué)工學(xué)工程程080308036/2/2022 4:12:30 AM學(xué)科體系學(xué)科體系15控制科學(xué)與工控制科學(xué)與工程程0811081104 模模式識別與智能系統(tǒng)式識別與智能系統(tǒng)081101 控控制理論與控制工程制理論與控制工程081102 檢檢測技術(shù)與自動化裝置測技術(shù)與自

13、動化裝置081103 系系統(tǒng)工程統(tǒng)工程081105 導(dǎo)導(dǎo)航、制導(dǎo)與控制航、制導(dǎo)與控制計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 0812081201 計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)081203 計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)081202 計算機(jī)軟件與理論計算機(jī)軟件與理論6/2/2022 4:12:33 AM學(xué)學(xué)科體系科體系0810 信息與通信工程 一級國家重點學(xué)科/博士點/碩士點北京交通大學(xué)北京理工大學(xué)北京郵電大學(xué)電子科技大學(xué)東南大學(xué)國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)清華大學(xué)西安電子科技大學(xué)16一級學(xué)科博士點1北京大學(xué)28南京郵電大學(xué)2北京航空航天大學(xué)29寧波大學(xué)3北京交通大學(xué)30清華大學(xué)4北京理工大學(xué)31廈門大學(xué)5北京郵電

14、大學(xué)32山東大學(xué)6大連海事大學(xué)33上海大學(xué)7大連理工大學(xué)34上海交通大學(xué)8電子科技大學(xué)35深圳大學(xué)9東北大學(xué)36四川大學(xué)10東南大學(xué)37天津大學(xué)11國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)38武漢大學(xué)12哈爾濱工程大學(xué)39武漢理工大學(xué)13哈爾濱工業(yè)大學(xué)40西安電子科技大學(xué)14海軍航空工程學(xué)院41西安交通大學(xué)15海南大學(xué)42西北工業(yè)大學(xué)16合肥工業(yè)大學(xué)43西南交通大學(xué)17河海大學(xué)44云南大學(xué)18華南理工大學(xué)4519華中科技大學(xué)46浙江大學(xué)20解放軍電子工程學(xué)院47鄭州大學(xué)21解放軍理工大學(xué)48中北大學(xué)22解放軍信息工程大學(xué)49中國傳媒大學(xué)23空軍工程大學(xué)50中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)24空軍預(yù)警學(xué)院(空軍雷達(dá)學(xué)院)51中國科學(xué)院

15、研究生院25南京大學(xué)52中國礦業(yè)大學(xué)26南京航空航天大學(xué)53中山大學(xué)27南京理工大學(xué)6/2/2022 4:12:33 AM學(xué)學(xué)科體系科體系0811 控制科學(xué)與工程 一級國家重點學(xué)科/博士點/碩士點北京航空航天大學(xué)東北大學(xué)國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)華中科技大學(xué)清華大學(xué)上海交通大學(xué)西安交通大學(xué)浙江大學(xué)170812 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 一級國家重點學(xué)科/博士點/碩士點北京大學(xué)北京航空航天大學(xué)國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)南京大學(xué)清華大學(xué)上海交通大學(xué)0809 電子科學(xué)與技術(shù)一級國家重點學(xué)科/博士點/碩士點北京大學(xué)北京郵電大學(xué)電子科技大學(xué)東南大學(xué)復(fù)旦大學(xué)清華大學(xué)西安電子科技大學(xué)6/2/2022 4:1

16、2:33 AM學(xué)學(xué)科體系科體系0803 光學(xué)工程 一級國家重點學(xué)科/博士點/碩士點清華大學(xué)北京理工大學(xué)國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)南京理工大學(xué)浙江大學(xué)南開大學(xué)華中科技大學(xué)天津大學(xué)186/2/2022 4:12:33 AM學(xué)學(xué)科之間的關(guān)系和分工科之間的關(guān)系和分工p各學(xué)科之間關(guān)系示意：各學(xué)科之間關(guān)系示意：19控制科學(xué)與工程控制科學(xué)與工程電子科學(xué)與技術(shù)電子科學(xué)與技術(shù)信息信息與與通信通信工程工程計算機(jī)計算機(jī)科學(xué)科學(xué)與與技術(shù)技術(shù)光光電電信信息息技技術(shù)術(shù)電子科學(xué)與技術(shù)：電子科學(xué)與技術(shù)：承擔(dān)電子材料與元器件承擔(dān)電子材料與元器件的研究、設(shè)計、制造與應(yīng)用。它是信息科的研究、設(shè)計、制造與應(yīng)用。它是信息科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)。學(xué)技術(shù)的

17、基礎(chǔ)。控制科學(xué)與工程：控制科學(xué)與工程：主要是研究信息綜合應(yīng)主要是研究信息綜合應(yīng)用，分析、判斷、決策。用，分析、判斷、決策。信息與通信工程：信息與通信工程：從事信息獲取、信息處從事信息獲取、信息處理、信息傳輸與通信網(wǎng)絡(luò)的理論、技術(shù)與理、信息傳輸與通信網(wǎng)絡(luò)的理論、技術(shù)與產(chǎn)品的研究開發(fā)、設(shè)計與制造產(chǎn)品的研究開發(fā)、設(shè)計與制造。計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)：計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)：計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、軟計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、軟件工程、人工智能、信息存儲、計算機(jī)網(wǎng)件工程、人工智能、信息存儲、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及計算機(jī)外部設(shè)備等的理論、技術(shù)、設(shè)絡(luò)及計算機(jī)外部設(shè)備等的理論、技術(shù)、設(shè)備的設(shè)計、制造與研究工作備的設(shè)計、制造與研究工作光電信息技術(shù)：光

18、電信息技術(shù)：在在激光發(fā)明之后產(chǎn)生的新領(lǐng)域，它與電子信息科學(xué)技術(shù)的所有激光發(fā)明之后產(chǎn)生的新領(lǐng)域，它與電子信息科學(xué)技術(shù)的所有學(xué)科都學(xué)科都已結(jié)合，已結(jié)合，密不可分，如光計算機(jī)、光存儲、光通信、激光雷達(dá)等。密不可分，如光計算機(jī)、光存儲、光通信、激光雷達(dá)等。6/2/2022 4:12:33 AM信息科學(xué)技信息科學(xué)技術(shù)分類術(shù)分類p信息科學(xué)技術(shù)按結(jié)構(gòu)層次可分為三大類信息科學(xué)技術(shù)按結(jié)構(gòu)層次可分為三大類: n1) 信息基礎(chǔ)技術(shù)信息基礎(chǔ)技術(shù)u主要包括新材主要包括新材料料、新新能源、新器件的開發(fā)或制造技能源、新器件的開發(fā)或制造技術(shù)。術(shù)。n2) 信息系統(tǒng)技術(shù)信息系統(tǒng)技術(shù)u信信獲取技術(shù)信信獲取技術(shù): 如傳感技術(shù)、檢測技

19、術(shù)等如傳感技術(shù)、檢測技術(shù)等;u信息處理技術(shù)：機(jī)算機(jī)軟件和硬件技術(shù)；信息處理技術(shù)：機(jī)算機(jī)軟件和硬件技術(shù)；u信息傳輸技術(shù)信息傳輸技術(shù): 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、微波通信技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、微波通信技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)；u信息控制技術(shù)信息控制技術(shù): 如反饋控制技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)。如反饋控制技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)。n3) 信息應(yīng)用技術(shù)信息應(yīng)用技術(shù)u信息管理、信息控制、信信息管理、信息控制、信息決息決策等社會信息應(yīng)用技策等社會信息應(yīng)用技術(shù)。術(shù)。206/2/2022 4:12:33 AM主要的信息技術(shù)主要的信息技術(shù)21信息獲取信息獲取信息傳輸信息傳輸信息存儲信息存儲信息利用信息利用語音獲取語音獲取圖像獲取圖

20、像獲取物理參數(shù)物理參數(shù)獲取獲取遙感技術(shù)遙感技術(shù)雷達(dá)雷達(dá)定位定位編編碼碼調(diào)制調(diào)制檢檢測測無線通無線通信信有線通有線通信信電電波天線波天線微波中微波中繼繼語音處理語音處理圖像處理圖像處理文字處理文字處理信號處理信號處理神神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模式識模式識別別磁存儲磁存儲光存儲光存儲半導(dǎo)體存半導(dǎo)體存儲儲網(wǎng)絡(luò)存儲網(wǎng)絡(luò)存儲納米存納米存儲儲控制控制顯示顯示信息服務(wù)信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)信息網(wǎng)絡(luò)信息檢檢索索6/2/2022 4:12:34 AM信息產(chǎn)業(yè)及與學(xué)科之間的關(guān)系信息產(chǎn)業(yè)及與學(xué)科之間的關(guān)系22計算機(jī)硬件計算機(jī)硬件筆記本電腦筆記本電腦微電子產(chǎn)業(yè)微電子產(chǎn)業(yè)半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料集成電路集成電路集成電路集成電路生產(chǎn)裝備生產(chǎn)裝備

21、固定通信固定通信移動通信移動通信軟件產(chǎn)業(yè)軟件產(chǎn)業(yè)通用軟件通用軟件專業(yè)軟件專業(yè)軟件互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品數(shù)字家電產(chǎn)業(yè)數(shù)字家電產(chǎn)業(yè)光電子產(chǎn)業(yè)光電子產(chǎn)業(yè)電視機(jī)電視機(jī)攝相機(jī)攝相機(jī)DVD播放機(jī)播放機(jī)光網(wǎng)絡(luò)光網(wǎng)絡(luò)光纖光纜光纖光纜光設(shè)備光設(shè)備光存儲介質(zhì)光存儲介質(zhì)激光照明激光照明路由路由器器交換交換機(jī)機(jī)網(wǎng)卡網(wǎng)卡調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器集線器集線器信息服務(wù)業(yè)信息服務(wù)業(yè)通信產(chǎn)業(yè)通信產(chǎn)業(yè)衛(wèi)衛(wèi)星星通通信信微波通信微波通信信息檢索、電子信息檢索、電子商務(wù)和娛樂等商務(wù)和娛樂等6/2/2022 4:12:34 AM專業(yè)背景與學(xué)科體系專業(yè)背景與學(xué)科體系n1998199820112011n我我國學(xué)科門類設(shè)置共有國學(xué)科門類設(shè)置共有11

22、11大類，包括大類，包括理學(xué)、工學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、理學(xué)、工學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、管理學(xué)、哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、法學(xué)、教育學(xué)、文學(xué)、歷史學(xué)管理學(xué)、哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、法學(xué)、教育學(xué)、文學(xué)、歷史學(xué)。n其中工學(xué)下設(shè)其中工學(xué)下設(shè)2121個專業(yè)門類，是專業(yè)門類最多的個專業(yè)門類，是專業(yè)門類最多的。其中電。其中電氣信氣信息類息類包括：通信工程、電子信息工程、信息工程等包括：通信工程、電子信息工程、信息工程等2222個專業(yè)個專業(yè)。n20122012n學(xué)科門類設(shè)置共有學(xué)科門類設(shè)置共有1212大大類，包括類，包括理學(xué)、工學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、管理學(xué)、工學(xué)、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)、管理學(xué)、哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、法學(xué)、教育學(xué)、文學(xué)、歷史理學(xué)、哲學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、法學(xué)、教育

23、學(xué)、文學(xué)、歷史學(xué)、學(xué)、藝術(shù)學(xué)藝術(shù)學(xué)。n工學(xué)下工學(xué)下設(shè)設(shè)3131個專業(yè)門類個專業(yè)門類，電子信息類：電子信息工程（工、，電子信息類：電子信息工程（工、理）、電子科學(xué)與技術(shù)理）、電子科學(xué)與技術(shù)（工、理（工、理）、通信工程、微電子科學(xué)與）、通信工程、微電子科學(xué)與工程工程（工、理（工、理）、光電信息科學(xué)與工程）、光電信息科學(xué)與工程（工、理（工、理）、信息工程。）、信息工程。n自動自動化類：自動化化類：自動化n電電氣類：電氣工程及其自動化氣類：電氣工程及其自動化236/2/2022 4:12:34 AM專業(yè)背景與學(xué)科體系專業(yè)背景與學(xué)科體系p相相近專近專業(yè)的業(yè)的關(guān)關(guān)系系n工科工科電子信息工程專業(yè)電子信息工程

24、專業(yè)、通信工程專業(yè)通信工程專業(yè)與理科與理科電子信息科學(xué)與電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)技術(shù)專業(yè)屬一個培養(yǎng)大類，區(qū)別在于專業(yè)側(cè)重點不屬一個培養(yǎng)大類，區(qū)別在于專業(yè)側(cè)重點不同。同。n電電子信息工程側(cè)重子信息工程側(cè)重“信息信息的的獲取與處理獲取與處理”，著眼點在電子產(chǎn)品，著眼點在電子產(chǎn)品（電路級）（電路級）n通通信工程側(cè)重信工程側(cè)重“信息的信息的產(chǎn)生與傳輸產(chǎn)生與傳輸”，著眼點在通信網(wǎng)絡(luò)（系，著眼點在通信網(wǎng)絡(luò)（系統(tǒng)級）統(tǒng)級）n電電子信息科學(xué)與技術(shù)側(cè)重子信息科學(xué)與技術(shù)側(cè)重“電子的科學(xué)與技術(shù)電子的科學(xué)與技術(shù)”著眼點在材料著眼點在材料與器件（元件級與器件（元件級）246/2/2022 4:12:34 AM常用仿真軟件

25、常用仿真軟件nSignal Processing DesignernAdvanced Design SystemnMatlabnSystemVuenOpnetnNS2256/2/2022 4:12:34 AM266/2/2022 4:12:34 AM276/2/2022 4:12:34 AM286/2/2022 4:12:34 AM296/2/2022 4:12:34 AM第一章第一章 緒論緒論通信原理通信原理306/2/2022 4:12:34 AM目目 錄錄p1.1 通信和通信系統(tǒng)的一般概念通信和通信系統(tǒng)的一般概念p1.2 模擬通信與數(shù)字通信模擬通信與數(shù)字通信p1.3 通信發(fā)展簡史通信發(fā)展

26、簡史 p1.4 信息及其度量信息及其度量p1.5 通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)316/2/2022 4:12:34 AM1.1通信和通信系統(tǒng)的一般概念通信和通信系統(tǒng)的一般概念n“The fundamental problem of communications is that of reproducing at one point either exactly or approximately a message selected at another point.” -Claude Shannon 1948 n在在一定的約束條件下有效、可靠的傳遞信息。一定的約束條件下有效、可靠的傳遞

27、信息。n功率受限功率受限n帶寬受限帶寬受限n復(fù)雜度受限復(fù)雜度受限n功耗受限功耗受限n體積受限體積受限n成本受限成本受限326/2/2022 4:12:34 AM1.1通信和通信系統(tǒng)的一般概念通信和通信系統(tǒng)的一般概念n通信的目的：傳遞消息中所包含的信息。通信的目的：傳遞消息中所包含的信息。n實實現(xiàn)通信的方式和手段：現(xiàn)通信的方式和手段：u非電的：如旌旗、消息樹、烽火非電的：如旌旗、消息樹、烽火臺、驛站臺、驛站 u電的：如電報、電話、廣播、電視、遙控、遙測、因特網(wǎng)和計算機(jī)通信等。電的：如電報、電話、廣播、電視、遙控、遙測、因特網(wǎng)和計算機(jī)通信等。 n“通信通信”這一術(shù)這一術(shù)語語一般一般指指“電通信電通

28、信”，包括光通信，包括光通信，（光，（光也是也是一種電磁一種電磁波）。波）。n在在電通信系統(tǒng)中，消息的傳遞是通過電信號來實現(xiàn)的。電通信系統(tǒng)中，消息的傳遞是通過電信號來實現(xiàn)的。 336/2/2022 4:12:34 AM1.1通信和通信系統(tǒng)的一般概念通信和通信系統(tǒng)的一般概念34圖圖 1 -3 通信系統(tǒng)的一般模型通信系統(tǒng)的一般模型6/2/2022 4:12:34 AM1.1通信和通信系統(tǒng)的一般概念通信和通信系統(tǒng)的一般概念n通信：通信： Communication Communication，telecommunicationtelecommunication 信息（或消息）的傳輸和交換。信息（或消

29、息）的傳輸和交換。 n消息：消息：MessageMessage 信息的物理表現(xiàn)形式。如語言、文字、信息的物理表現(xiàn)形式。如語言、文字、 數(shù)據(jù)或圖像。數(shù)據(jù)或圖像。n信息：信息：InformationInformation 消息的內(nèi)涵，即信息是消息中所包含的人們原來不知而待知消息的內(nèi)涵，即信息是消息中所包含的人們原來不知而待知的內(nèi)容。的內(nèi)容。n信號：信號：SignalSignal 消息的電消息的電( (或光或光) )的表示形式。信號是消息傳遞的物質(zhì)載體。的表示形式。信號是消息傳遞的物質(zhì)載體。356/2/2022 4:12:34 AM目目 錄錄p1.1 通信和通信系統(tǒng)的一般概念通信和通信系統(tǒng)的一般概念

30、p1.2 模擬通信與數(shù)字通信模擬通信與數(shù)字通信p1.3 通信發(fā)展簡史通信發(fā)展簡史 p1.4 信息及其度量信息及其度量p1.5 通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)366/2/2022 4:12:34 AM1.2 模擬通信與數(shù)字通信模擬通信與數(shù)字通信37通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)基帶傳輸系統(tǒng)基帶傳輸系統(tǒng)調(diào)制傳輸系統(tǒng)調(diào)制傳輸系統(tǒng)基帶傳輸系統(tǒng)基帶傳輸系統(tǒng)調(diào)制傳輸系統(tǒng)調(diào)制傳輸系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)6/2/2022 4:12:34 AM1.2 通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的組成p模擬通信與數(shù)字通信的模擬通信與數(shù)字通信的劃劃分分n1. 照照信道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，相應(yīng)地把通信系信

31、道中傳輸?shù)氖悄M信號還是數(shù)字信號，相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。n2. 按按信源信號參量的取信源信號參量的取值劃分值劃分(是否是有限是否是有限的來劃分的來劃分) 。u模擬信號：信號參量的取值是連續(xù)的或取無窮多個值的信號。模擬信號：信號參量的取值是連續(xù)的或取無窮多個值的信號。也稱連續(xù)信也稱連續(xù)信號號，這個連續(xù)是指信號的某一參量可以連續(xù)變化或取無窮多個值，而不一，這個連續(xù)是指信號的某一參量可以連續(xù)變化或取無窮多個值，而不一定在時間上也連續(xù)。定在時間上也連續(xù)。 u數(shù)字信號：是信號參量只能取有限個值的信號。數(shù)字信號：是信號參量只能取有限個值的信號。也

32、稱離散信號也稱離散信號，這個離散，這個離散是指信號的某一參量是離散變化的，而不一定在時間上也離散。是指信號的某一參量是離散變化的，而不一定在時間上也離散。386/2/2022 4:12:34 AM1.2 模擬通信與數(shù)字通信模擬通信與數(shù)字通信n模擬信號模擬信號：n數(shù)數(shù)字信號：字信號：39 (a) 話音信號 (b) 抽樣信號圖1-2 模擬信號 (a) 二進(jìn)制信號 (b) 2PSK信號圖1-3 數(shù)字信號6/2/2022 4:12:35 AM1.2 模擬通信與數(shù)字通信模擬通信與數(shù)字通信p模擬通信系模擬通信系統(tǒng)模型統(tǒng)模型n實際通信系統(tǒng)中可能還有實際通信系統(tǒng)中可能還有濾波、放大、天線波束成形、控制濾波、放

33、大、天線波束成形、控制等等過程。過程。u模模擬消息擬消息 原始電信號（基帶信號原始電信號（基帶信號）u基基帶信號帶信號 已調(diào)信號（帶通信號）已調(diào)信號（帶通信號）40信息源調(diào)制器信道解調(diào)器受信者噪聲源圖 1-4 模擬通信系統(tǒng)模型6/2/2022 4:12:35 AM1.2 模擬通信與數(shù)字通信模擬通信與數(shù)字通信p數(shù)字通信系數(shù)字通信系統(tǒng)模型統(tǒng)模型n實際通信系統(tǒng)中可能還有實際通信系統(tǒng)中可能還有數(shù)字復(fù)接、數(shù)字復(fù)接、 同步等。同步等。u信信源編碼與譯碼目的：源編碼與譯碼目的：提高信息傳輸?shù)挠行蕴岣咝畔鬏數(shù)挠行酝瓿赡Ｍ瓿赡?數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)轉(zhuǎn)換 u信道編碼與譯碼目的：增強抗干擾能力信道編碼與譯碼目的：增強抗干

34、擾能力u加密與解密目的：保證所傳信息的安全加密與解密目的：保證所傳信息的安全u數(shù)字調(diào)制與解調(diào)目的：形成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘枖?shù)字調(diào)制與解調(diào)目的：形成適合在信道中傳輸?shù)膸ㄐ盘?u同步目的：使收發(fā)兩端的信號在時間上保同步目的：使收發(fā)兩端的信號在時間上保持一致。（載波同步、位同步、持一致。（載波同步、位同步、群幀同步、網(wǎng)同步）群幀同步、網(wǎng)同步） 41圖 1-5 數(shù)字通信系統(tǒng)模型6/2/2022 4:12:35 AM1.2 模擬通信與數(shù)字通信模擬通信與數(shù)字通信42Block diagram of communication systemsSource CodingChannel Encoding

35、DigitalModulationLowpass FilteringCarriermodulationChannelCarrierDemodulationLowpass FilteringDigitalDemodulationChannel DecodingCarrier & symbol synchronizationChannelEqualizationSource decoding6/2/2022 4:12:35 AM數(shù)字通信的主要優(yōu)點數(shù)字通信的主要優(yōu)點1.抗干擾能力強，可消除噪聲積累；抗干擾能力強，可消除噪聲積累；2.差錯可控，差錯可控， 可以采用信道編碼技術(shù)使誤碼率降低，可以

36、采用信道編碼技術(shù)使誤碼率降低， 提高傳提高傳輸?shù)目煽啃裕惠數(shù)目煽啃裕?3.易于與各種數(shù)字終端接口，用現(xiàn)代計算技術(shù)對信號進(jìn)行處易于與各種數(shù)字終端接口，用現(xiàn)代計算技術(shù)對信號進(jìn)行處理、加工、變換、存儲，從而形成智能網(wǎng)；理、加工、變換、存儲，從而形成智能網(wǎng)；4.易于集成化，易于集成化， 從而使通信設(shè)備微型化；從而使通信設(shè)備微型化； 5.易于加密處理，易于加密處理， 且保密強度高。且保密強度高。436/2/2022 4:12:35 AM數(shù)字通信系統(tǒng)的缺點數(shù)字通信系統(tǒng)的缺點 p信號占用頻帶寬。信號占用頻帶寬。 如：一路數(shù)字電話占用帶寬約如：一路數(shù)字電話占用帶寬約2060kHz 一路模擬電話僅占用帶寬約一路

37、模擬電話僅占用帶寬約4 kHzp需要嚴(yán)格的同步系統(tǒng)。需要嚴(yán)格的同步系統(tǒng)。 數(shù)字通信系統(tǒng)及設(shè)備比較復(fù)雜。數(shù)字通信系統(tǒng)及設(shè)備比較復(fù)雜。p克服數(shù)字通信缺點的辦法：克服數(shù)字通信缺點的辦法： 提高通信系統(tǒng)提高通信系統(tǒng)利用率利用率（T,W,P）446/2/2022 4:12:35 AM1.2 （補充）通信系統(tǒng)分類（補充）通信系統(tǒng)分類p按通信業(yè)務(wù)分類按通信業(yè)務(wù)分類：n話務(wù)通信；非話務(wù)通信（電報通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)）話務(wù)通信；非話務(wù)通信（電報通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)）p按調(diào)制方式分類按調(diào)制方式分類：n基帶傳輸；頻帶（帶通、調(diào)制）傳輸基帶傳輸；頻帶（帶通、調(diào)制）傳輸p按傳輸媒質(zhì)分類按傳輸媒質(zhì)分類：n有線通信系統(tǒng)

38、；無線通信系統(tǒng)有線通信系統(tǒng)；無線通信系統(tǒng)p按工作波段分類按工作波段分類:n長波通信長波通信;中波通信中波通信;短波通信短波通信;微波通信微波通信;遠(yuǎn)紅外線通信遠(yuǎn)紅外線通信p按信號復(fù)用方式分類按信號復(fù)用方式分類:n頻分復(fù)用頻分復(fù)用FDM，OFDM；時分復(fù)用；時分復(fù)用TDM;碼分復(fù)用碼分復(fù)用CDM;空分空分復(fù)用復(fù)用SDM;波分復(fù)用波分復(fù)用WDM;極化波分復(fù)用極化波分復(fù)用PWDM 456/2/2022 4:12:35 AM1.2 （補充）通信系統(tǒng)分類（補充）通信系統(tǒng)分類p需需要區(qū)分的幾個概念要區(qū)分的幾個概念 p復(fù)用方式復(fù)用方式：nFDM，OFDM，TDM，CDM，WDM，SDMn頻分復(fù)用頻分復(fù)用FD

39、M，OFDM；時分復(fù)用；時分復(fù)用TDM;碼分復(fù)用碼分復(fù)用CDM;空分空分復(fù)用復(fù)用SDM;波分復(fù)用波分復(fù)用WDM;極化波分復(fù)用極化波分復(fù)用PWDM p雙雙工方式工方式：nTDD，F(xiàn)DD (Duplex) p多址方式多址方式：nFDMA，TDMA，CDMA466/2/2022 4:12:35 AM表表 1- 1 常見的調(diào)制方式常見的調(diào)制方式 47調(diào) 制 方 式 用 途 連續(xù)波調(diào)制線性調(diào)制常規(guī)雙邊帶調(diào)幅AM廣播 抑制載波雙邊帶調(diào)幅 DSB立體聲廣播 單邊帶調(diào)幅SSB 載波通信、無線電臺、數(shù)傳 殘留邊帶調(diào)幅VSB 電視廣播、 數(shù)傳、 傳真 非線性調(diào)制頻率調(diào)制FM 微波中繼、衛(wèi)星通信、廣播 相位調(diào)制PM

40、 中間調(diào)制方式 數(shù)字調(diào)制振幅鍵控ASK 數(shù)據(jù)傳輸 頻移鍵控FSK數(shù)據(jù)傳輸相移鍵控PSK、 DPSK、 QPSK等 數(shù)據(jù)傳輸、 數(shù)字微波、 空間通信 其他高效數(shù)字調(diào)制QAM、 MSK等 數(shù)字微波、 空間通信 6/2/2022 4:12:35 AM表表 1- 1 常見的調(diào)制方式常見的調(diào)制方式 （續(xù)）（續(xù)）48調(diào) 制 方 式 用 途 脈沖調(diào)制脈沖模擬調(diào)制脈幅調(diào)制PAM 中間調(diào)制方式、 遙測 脈寬調(diào)制PDM(PWM) 中間調(diào)制方式 脈位調(diào)制PPM 遙測、 光纖傳輸 脈沖數(shù)字調(diào)制脈碼調(diào)制PCM 市話、 衛(wèi)星、 空間通信增量調(diào)制DM (M) 軍用、 民用數(shù)字電話 差分脈碼調(diào)制DPCM 電視電話、 圖像編碼

41、 其他語言編碼方式ADPCM、 APC、 LPC 中低速數(shù)字電話 6/2/2022 4:12:35 AM表表 1- 2通信波段與常用傳輸媒質(zhì)通信波段與常用傳輸媒質(zhì)49頻率范圍 波 長 名 稱傳輸媒質(zhì) 典型應(yīng)用3 Hz30 Hz 107108 m 極低頻ELF 有線線對長波無線電 遠(yuǎn)程導(dǎo)航、水下通信30 Hz300 Hz 106107 m 超低頻SLF 有線線對長波無線電 水下通信300 Hz3 kHz 105106 m 特低頻ULF 有線線對長波無線電 遠(yuǎn)程通信3 kHz30 kHz 104105 m 甚低頻VLF 有線線對長波無線電 遠(yuǎn)程導(dǎo)航、水下通信、聲吶30kHz300kHz 10310

42、4 m 低頻LF 有線線對長波無線電 導(dǎo)航、 無線電信標(biāo)、 電力線通信、水下通信 300kHz3 MHz 102103 m 中頻MF 同軸電纜短波無線電 調(diào)幅廣播、移動陸地通信、海事通信、測向、遇險求救3 MHz30MHz 10102 m 高頻HF 同軸電纜短波無線電 移動無線電話、 短波廣播、電報、定點軍用通信、 業(yè)余無線電 30MHz300MHz 110 m 甚高頻VHF 同軸電纜米波無線電 電視、 調(diào)頻廣播、 空中管制、 車輛、 通信、 導(dǎo)航 6/2/2022 4:12:35 AM表表 1- 2通信波段與常用傳輸媒質(zhì)通信波段與常用傳輸媒質(zhì)(續(xù)續(xù))50頻率范圍 波 長 名 稱傳輸媒質(zhì) 典型

43、應(yīng)用300 MHz 3GHz 10100 cm 特高頻UHF 波導(dǎo)分米波無線電 微波接力、 衛(wèi)星和空間通信、 雷達(dá) 3GHz 30 GHz 110 cm 超高頻SHF 波導(dǎo)厘米波無線電 微波接力、 衛(wèi)星和空間通信、 雷達(dá) 30GHz 300 GHz 110 mm 極高頻EHF 波導(dǎo)毫米波無線電 雷達(dá)、 微波接力、 射電天文學(xué) 300GHz 3THz 0.11 mm 亞毫米波 波導(dǎo)毫米波無線電 未劃分、實驗用43THz 430 THz 7m 0.7m 紅外 光纖激光空間傳播 光通信系統(tǒng) 430THz 750 THz 7m 0.4m 可見光 光纖激光空間傳播 光通信系統(tǒng) 750THz 3000TH

44、z 0.4m 0.1m 紫外 光纖激光空間傳播 光通信系統(tǒng) 6/2/2022 4:12:35 AM1.2 （補充）通信方式（補充）通信方式p按消息傳遞的方向與時間關(guān)系劃分按消息傳遞的方向與時間關(guān)系劃分51發(fā)端信 道收端發(fā)端信 道收端發(fā)端收端(a)(b)發(fā)端信 道收端發(fā)端收端信 道(c)圖 1-6 單工、 半雙工和全雙工通信方式示意圖(a) 單工； (b) 半雙工； (c) 全雙工6/2/2022 4:12:35 AM1.2 （補充）通信方式（補充）通信方式p按數(shù)字信號排列順序劃分按數(shù)字信號排列順序劃分52發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備101(b)發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備(a)圖 1-7 并行和串行通信方式示意圖 (

45、a) 并行傳輸； (b) 串行傳輸6/2/2022 4:12:35 AM1.2 （補充）通信方式（補充）通信方式p按通信網(wǎng)絡(luò)形式劃分按通信網(wǎng)絡(luò)形式劃分53圖 1-8 按網(wǎng)絡(luò)形式劃分的通信方式 (a) 點點直通方式； (b) 點多點分支方式； (c) 多點多點交換方式 6/2/2022 4:12:35 AM1.2 （補充）現(xiàn)代通信網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)（補充）現(xiàn)代通信網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)54A P 數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù) 單 元數(shù) 據(jù) 單 元數(shù) 據(jù) 單 元數(shù) 據(jù) 單 元數(shù) 據(jù) 單 元幀比 特 流分 組報 文A P 數(shù) 據(jù)76543217654321物 理 媒 體A PaA PbAP：Access Provider6/2/2

46、022 4:12:35 AM1.2 （補充）現(xiàn)代通信網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)（補充）現(xiàn)代通信網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)p按功能劃分按功能劃分55 應(yīng)用層應(yīng)用層業(yè)務(wù)層業(yè)務(wù)層傳送層傳送層支支撐撐網(wǎng)網(wǎng)各種信息應(yīng)用各種信息應(yīng)用傳送各種信息傳送各種信息傳送手段和基礎(chǔ)設(shè)施傳送手段和基礎(chǔ)設(shè)施信令網(wǎng)信令網(wǎng)同步網(wǎng)同步網(wǎng)電信管理網(wǎng)電信管理網(wǎng)6/2/2022 4:12:35 AM1.2 （補充）現(xiàn)代通信網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)（補充）現(xiàn)代通信網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)n現(xiàn)代通現(xiàn)代通信網(wǎng)的信網(wǎng)的接口接口結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)56Core NetworksTMNAccess NetworksAcess NodeCustomer Premises Network Q3Q3UNISNI6

47、/2/2022 4:12:35 AM目目 錄錄p1.1 通信和通信系統(tǒng)的一般概念通信和通信系統(tǒng)的一般概念p1.2 模擬通信與數(shù)字通信模擬通信與數(shù)字通信p1.3 通信發(fā)展簡史通信發(fā)展簡史 p1.4 信息及其度量信息及其度量p1.5 通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)576/2/2022 4:12:35 AM1.3 通信發(fā)展簡史通信發(fā)展簡史 p電話：電話：n1876，Bell Corp.， invention n1881, John, twisted pair of wiresn1887, Charles, thin glass fiber n1892, Alman, automated swi

48、tchingn1946 Coaxial cable usedn1950, Microware radio systemn1958 Undersea cablen1962, TDM introduced586/2/2022 4:12:35 AM1.3 通信發(fā)展簡史通信發(fā)展簡史 p無無線發(fā)展史：線發(fā)展史：n1864 Maxwell, equations for electromagnetic wavesn1887 Hertz, radio waves observed n1893 Tesla, tuned spark-gap transmitter & receivern1901 Marc

49、oni, transmuted radio signal across Attaintn1920 Frank, Broadcast Radion1948 Shannon，a famous paper: “A Mathematical Theory of Information”596/2/2022 4:12:35 AM1.3 通信發(fā)展簡史通信發(fā)展簡史 p初初級階段（級階段（110年）年）n1838 有線電報有線電報 （sos）n1876 電話電話n1894 無線電報無線電報n1918 AM廣播廣播n1936 FM廣播廣播n1938 TV廣播廣播n19401945 雷達(dá)、微波通信雷達(dá)、微波通信6

50、06/2/2022 4:12:35 AM1.3 通信發(fā)展簡史通信發(fā)展簡史 p近近代通信階段代通信階段（50年年）n1948 香農(nóng)香農(nóng)“信息論信息論”n1958 通信衛(wèi)星通信衛(wèi)星n60年代年代 IC、彩電、數(shù)字通信、電子計算機(jī)、彩電、數(shù)字通信、電子計算機(jī)n70年代年代 LSI（大規(guī)模集成電路）、（大規(guī)模集成電路）、 商用通信衛(wèi)星、數(shù)字程控交換機(jī)、商用通信衛(wèi)星、數(shù)字程控交換機(jī)、 分組交換網(wǎng)協(xié)議分組交換網(wǎng)協(xié)議616/2/2022 4:12:35 AM1.3 通信發(fā)展簡史通信發(fā)展簡史 p現(xiàn)代通信階段（現(xiàn)代通信階段（30年）年）n80年代年代 光纖通信、移動通信、光纖通信、移動通信、ISDN網(wǎng)研制、因特

51、主干網(wǎng)網(wǎng)研制、因特主干網(wǎng)n90年代年代 各種先進(jìn)的通信網(wǎng)各種先進(jìn)的通信網(wǎng)絡(luò)絡(luò)u類型多樣化類型多樣化 、規(guī)模大型化、業(yè)務(wù)綜合化、規(guī)模大型化、業(yè)務(wù)綜合化u信息高速公路信息高速公路nNGN: 下一代網(wǎng)絡(luò)下一代網(wǎng)絡(luò)u技術(shù)上更為先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上更為先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)u提供更為先進(jìn)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)提供更為先進(jìn)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)626/2/2022 4:12:35 AM目目 錄錄p1.1 通信和通信系統(tǒng)的一般概念通信和通信系統(tǒng)的一般概念p1.2 模擬通信與數(shù)字通信模擬通信與數(shù)字通信p1.3 通信發(fā)展簡史通信發(fā)展簡史 p1.4 信息及其度量信息及其度量p1.5 通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)636/2/2022 4:12:3

52、5 AM1.4 信息及其度量信息及其度量p信息論的發(fā)展方向信息論的發(fā)展方向n其一是在維納其一是在維納(Wiener N.)的的“平穩(wěn)時間序列的內(nèi)插、外推和平平穩(wěn)時間序列的內(nèi)插、外推和平滑方法滑方法”和和“控制論控制論”兩本名著的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的分支一一一兩本名著的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的分支一一一一一微弱信號檢測理論微弱信號檢測理論。n其二是在香農(nóng)其二是在香農(nóng)(Shannon C.E.)的的 “通信的數(shù)學(xué)理論通信的數(shù)學(xué)理論” 和和“噪聲中噪聲中的通信的通信”這兩篇名著的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的分支一一一一這兩篇名著的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的分支一一一一信號的信號的設(shè)計和編碼理論設(shè)計和編碼理論。646/2/2022 4

53、:12:35 AM1.4 信息及其度量信息及其度量p如何度量離散消息中所含的信息量如何度量離散消息中所含的信息量?n度量信息量的原則度量信息量的原則u能度量任何消息，并與消息的種類無關(guān)。能度量任何消息，并與消息的種類無關(guān)。u度量方法應(yīng)該與消息的重要程度無關(guān)。度量方法應(yīng)該與消息的重要程度無關(guān)。u消息中所含信息量大小與消息內(nèi)容的不確定性有關(guān)。消息中所含信息量大小與消息內(nèi)容的不確定性有關(guān)。p度量信息量的方法？度量信息量的方法？n信號是消息的載體，而信息是消息的內(nèi)涵。信號是消息的載體，而信息是消息的內(nèi)涵。n任何信源產(chǎn)生的輸出都是隨機(jī)的，信息含量就是對消息中這種任何信源產(chǎn)生的輸出都是隨機(jī)的，信息含量就是

54、對消息中這種不確定性的度量。不確定性的度量。n消息中包含的信息量與消息發(fā)生的概率密切相關(guān)。消息中包含的信息量與消息發(fā)生的概率密切相關(guān)。n消息出現(xiàn)的概率越小，其包含的信息量就越大。消息出現(xiàn)的概率越小，其包含的信息量就越大。656/2/2022 4:12:35 AM1.4 信息及其度量信息及其度量n假設(shè)假設(shè)P(x)是一個消息發(fā)生的概率，信息量是一個消息發(fā)生的概率，信息量I與與P(x)之間的關(guān)系之間的關(guān)系n （1） 信息量是概率的函數(shù)，信息量是概率的函數(shù)， 即即 I=fP(x)n （2） P(x)越小，越小， I越大；越大； 反之，反之， I越小，越小， 且且 P(x)1時，時， I0 P(x)0時

55、，時， In （3）信息具有相加性（互相獨立事件構(gòu)成的消息）信息具有相加性（互相獨立事件構(gòu)成的消息）n 因因此此滿滿足上足上述條件，述條件，I與消息出現(xiàn)的概率與消息出現(xiàn)的概率P(x)之間的關(guān)系應(yīng)為之間的關(guān)系應(yīng)為66)()()()(2121xPIxPIxPxPI)(log)(1logxPxPIaa6/2/2022 4:12:35 AM信息量的單位信息量的單位n比特（比特（bitbinary unit）：）：n奈特（奈特（natnature unit）: n哈特（哈特（HartHartley）：）：n在信息論中為書寫方便，通常在信息論中為書寫方便，通常以以log代表代表log26721()log(

56、)iiI ap a11()logln()()ieiiI ap ap a101()log()iiI ap a6/2/2022 4:12:35 AM離散信源的信息量離散信源的信息量n【例例】 設(shè)二進(jìn)制離散信源，設(shè)二進(jìn)制離散信源， 以相等的概率發(fā)送數(shù)字以相等的概率發(fā)送數(shù)字0或或1，則，則信源每個輸出的信息含量為信源每個輸出的信息含量為n1. 傳送等概率的二進(jìn)制波形之一（傳送等概率的二進(jìn)制波形之一（P=1/2）的信息量為）的信息量為1比特。比特。n2. 傳送等概率的四進(jìn)制波形之一（傳送等概率的四進(jìn)制波形之一（P=1/4）的信息量為）的信息量為2比特，比特，這時每一個四進(jìn)制波形需要用這時每一個四進(jìn)制波形

57、需要用2個二進(jìn)制脈沖表示；個二進(jìn)制脈沖表示；n3. 傳送等概率的八進(jìn)制波形之一（傳送等概率的八進(jìn)制波形之一（P=1/8）的信息量為）的信息量為3比特，比特，這時至少需要這時至少需要3個二進(jìn)制脈沖。個二進(jìn)制脈沖。 n4.若若有有M個等概率波形（個等概率波形（P = 1/M），且每一個波形的出現(xiàn)是獨），且每一個波形的出現(xiàn)是獨立的，則傳送立的，則傳送M進(jìn)制波形之一的信息量為進(jìn)制波形之一的信息量為68)(12log211log) 1 ()0(22bitII22211logloglog1/IMPM6/2/2022 4:12:35 AM離散信源的信息量離散信源的信息量p【例例】：求離散信源的：求離散信源的

58、自自信息量。信息量。一次擲兩個色子，作為一個離散信源，求下列事件產(chǎn)生后提供一次擲兩個色子，作為一個離散信源，求下列事件產(chǎn)生后提供的信息量。的信息量。a.僅有一個為僅有一個為3；b.至少有一個為至少有一個為4；c.兩個之和為偶數(shù)；兩個之和為偶數(shù)；解解：一個色子有：一個色子有6個符號，兩個色子的總數(shù)（信源符號數(shù)）為個符號，兩個色子的總數(shù)（信源符號數(shù)）為36。a. 事件樣本數(shù)事件樣本數(shù)=52=10（另外一個不能為（另外一個不能為3）b. 事件樣本數(shù)事件樣本數(shù)=52+1=11（加上一個雙（加上一個雙4）c. 事件樣本數(shù)事件樣本數(shù)=92=18則：則：p(a)=10/36=5/18; p(b)=11/36

59、; p(c)=18/36=1/2; I(a)=log(18/5)=1.848 (bit); I(b)=log(36/11)=1.7105 (bit); I(c)=log2=1 (bit); 696/2/2022 4:12:35 AM離散信源的平均信息量離散信源的平均信息量p對于非等對于非等概情概情況況n設(shè)：一個離散信源是由設(shè)：一個離散信源是由M個符號組成的集合，其中每個符號個符號組成的集合，其中每個符號xi (i = 1, 2, 3, , M)按一定的概率按一定的概率P(xi)獨立出現(xiàn)，即獨立出現(xiàn)，即 n則則x1 , x2, x3, xM 所包含的信息量分別為所包含的信息量分別為n于于是，每個

60、符號所含是，每個符號所含平均信息量平均信息量為（統(tǒng)計平均）為（統(tǒng)計平均）70 1212,MMxxxP xP xP x1()1MiiP x21222log()log()log()MP xP xP x， ，121222221( )( ) log( )() log()() log()( ) g( )(/MMMiiiH xP xP xP xP xP xP xP x loP x比特 符號）6/2/2022 4:12:35 AM離散信源的平均信息量離散信源的平均信息量n由于由于H(x)同熱力學(xué)中的熵形式相似，故稱它為信息源的同熱力學(xué)中的熵形式相似，故稱它為信息源的熵熵，其其單位為單位為bit/符號符號。711212222