通信系統(tǒng)原理教材：通信原理周炯磐等著主要參考書：通信原理樊昌信等Digitalandanalogmunicationsystems5theditionLeonW.CouchII課時：68小時先修課：高等數(shù)學(xué)，概率論與隨機(jī)過程，信號與系統(tǒng)，復(fù)變函數(shù)，線性代數(shù)等授課方式：課堂教學(xué)內(nèi)容：通信傳輸系統(tǒng)基本原理通信系統(tǒng)原理章共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!通信發(fā)展歷史:遠(yuǎn)古----非電通信數(shù)字通信：旗語，烽火臺（光通信？）等等近代：電通信1844Morse;1876:Bell;1894:Lodge(wireless);1900:Marconi;1937:Reeves(PCM);1948:Shannon;1958:IC;60:Elect.Tel.SwitchingSystem;1965:Satellite;1972:CellularTelephone(Motorola);1976:PC;80:Opticalfiber;90:DWDM+SDH+Wireless;本課涉及的通信系統(tǒng)是指電或電子通信系統(tǒng)通信：信息的傳遞過程，因此它包含了傳輸和交換----Transmissionandswitching通信系統(tǒng)原理主要要解決的問題是：信息的傳遞，即通信傳輸章序論通信系統(tǒng)原理章共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!給出通信原理課程的研究對象

系統(tǒng)框圖等給出一些基本定義和概念信息，消息，信號等給出通信系統(tǒng)的基本類型和通信方式模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)等給出通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)

通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量等本章內(nèi)容提要通信系統(tǒng)原理章共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!一個P-TO-P通信系統(tǒng)的基本模型為：通信系統(tǒng)的基本框圖infoTCRsourcetransmitterchannelreceiversinknoise通信系統(tǒng)原理章共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!模擬與數(shù)字信號模擬信號:狀態(tài)無限,因此信號的時域表達(dá)式可以是時間連續(xù)函數(shù)也可以是時間離散函數(shù)數(shù)字信號:狀態(tài)有限,因此信號的時域表達(dá)式可以是時間連續(xù)函數(shù)也可以是時間離散函數(shù)如:二進(jìn)制的一可以是高電平,零低電平;同樣一可以是頻率為f1的正弦波,零是頻率為f2的正弦波tf(t)tf(t)時間連續(xù)函數(shù)時間離散函數(shù)通信系統(tǒng)原理章共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!框圖：模擬通信系統(tǒng)infoTCRAnalogsourcetransmitterchannelreceiversinknoise信號處理調(diào)制器解調(diào)器信號處理通信系統(tǒng)原理章共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!信息:消息中有意義部分。因此，我們可以對消息中信息進(jìn)行度量----信息量。消息中所含的信息量I與該消息發(fā)生的概率P(x)有關(guān)，其關(guān)系應(yīng)滿足以下條件： 1I是P(x)的函數(shù)：I=I[P(x)] 2P(x)越小I越大；且P(x)=1則I=0 3若干獨立事件構(gòu)成的消息，所含的信息量等于各獨立事件信息量之和：I[P(x1),P(x2),…]=I[P(x1)]+I[P(x2)]+….滿足以上條件的函數(shù)-----對數(shù)函數(shù)：I=loga[1/P(x)]=-logaP(x)其中a=2,I為bit;a=e,I為nit。3.信息及度量通信系統(tǒng)原理章共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!可用概率密度函數(shù)來描述。連續(xù)消息源的平均信息量為：H1(x)=-∞∫+∞f(x)log2[f(x)]dxBitf(x)為連續(xù)消息的概率密度函數(shù)。連續(xù)消息的信息量計算Ex.:supposeadigitalsourceformedbyfourdigits0(1/8),1(1/2),2(1/8),3(1/4).Find:a)theentropyofthesourceb)theinformationquantityforeachdigit.Sol.:H=1/8log2(8)+1/2log2(2)+1/8log2(8)+1/4log2(4)=1.75bitsI1=log8=3bits,I2=log2=1bit,I3=log8=3bits,I4=log4=2bits通信系統(tǒng)原理章共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!碼元：信源發(fā)出的消息或代表每個消息的信號（符號）碼元速率RB：信源每秒鐘發(fā)出的碼元數(shù)，單位波特（Baud),又稱符號速率（symbolrate），波特率信息速率Rb（比特率，bitrate）：信源每秒鐘發(fā)出的平均比特數(shù)。單位：bpsorbit/sec碼元速率和比特速率的關(guān)系：1個碼元可以含多比特或小于1個比特的信息，因此一般情況下碼元速率與比特速率在數(shù)值上是不等的。例：四進(jìn)制等概分布情況下，一個碼元含二比特的信息量。在數(shù)值上我們有Rb=2RB. 二進(jìn)制時，在等概情況下，Rb=RB。也就是說只有在二進(jìn)制等概分布時才有碼元速率和比特速率在數(shù)值上相同。碼元速率和比特速率通信系統(tǒng)原理章共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!通信的目的：保證消息(或信息)的傳遞，消息的種類多種多樣，不同的消息有不同的系統(tǒng)：電報，電話，數(shù)據(jù)…典型的通信系統(tǒng)模型:point-topointmunicationsystem,將消息從一個點(信源)傳送到一定距離以外的目的地(信宿)。因此幾乎所有的電子系統(tǒng)都是通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)基本功能是消息的傳遞，本課程研究的主要對象是信息傳輸?shù)脑砗蛦栴}----獲得可以廣泛應(yīng)用的通信系統(tǒng)分析和設(shè)計方法我們不關(guān)心系統(tǒng)的具體實現(xiàn)，我們關(guān)心的是符合什么樣條件的通信系統(tǒng)是最佳的。1.通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)原理章共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!結(jié)合系統(tǒng)模型介紹一些基本概念和定義信源：消息的產(chǎn)生----離散消息和連續(xù)消息幾個名詞：消息（message），信息（information），信號（signal）Message:信源產(chǎn)生的信息的物理表現(xiàn)Information:消息的數(shù)學(xué)抽象（定義）Signal:傳輸?shù)碾娦盘枺讼ⅰＮ覀冄芯康闹攸c是電信號的傳輸。信號和消息都是信息的物理體現(xiàn)。離散信號源（digitalsource）：消息可取狀態(tài)（值）的數(shù)目為有限個。模擬信號源（analogsource）：消息可取狀態(tài)（值）的數(shù)目為無限個。基本定義和概念通信系統(tǒng)原理章共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!數(shù)字通信系統(tǒng)：傳輸數(shù)字消息的通信系統(tǒng)模擬與數(shù)字通信系統(tǒng)infoTCRDigitalsourcetransmitterchannelreceiversinknoise加密器編碼器調(diào)制器解密器解碼器解調(diào)器通信系統(tǒng)原理章共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!分類:隨意性按信源特征分:數(shù)字通信系統(tǒng)和模擬通信系統(tǒng)按消息的物理特征分:電報,電話,圖象等按調(diào)制方式分:FM,PM,AM等按傳輸媒介分:有線,無線等按信號的復(fù)用方式分:FDM,TDM,WDM,CDM等通信方式:單工(simplex)半雙工(half-duplex)全雙工(full-duplex)數(shù)字通信中的串序和并序傳輸方式2.通信系統(tǒng)的分類和通信方式通信系統(tǒng)原理章共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!信息量的計算：M個相互獨立的消息等概率傳輸，每個消息的信息量為：I=log2[1/(1/M)]=log2MbitsM=2,I=1bitM=2k,I=kbits信源的平均信息量：信源所發(fā)出的每個消息所含信息量的統(tǒng)計平均值：

H=ΣPjIj=ΣPjlog2(1/Pj)bitsH:信息源的熵（entropy）。H也可理解為信源中每個消息所含的平均信息量。H越大，每個消息的I越大。希望H最大，數(shù)學(xué)告訴我們只有在消息等概分布時H為最大。示例與信源的平均信息量通信系統(tǒng)原理章共16頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!性能指標(biāo)質(zhì)量指標(biāo)：是整個通信系統(tǒng)的綜合評估通信系統(tǒng)：有效性，可靠性，適應(yīng)性，標(biāo)準(zhǔn)性，經(jīng)濟(jì)性，可維護(hù)性和友好性但從根本來說，通信系統(tǒng)的目的是將信息從信源傳遞到信宿，因此可靠性（質(zhì)量）和有效性（傳輸效率）是首先要考慮的。模擬通信系統(tǒng)的評估：可靠性：發(fā)與收信號的差異程度----均方誤差（噪聲的影響，系統(tǒng)的不完善因素） 有效性：消息中所含的信息量，單位時間可傳遞的信息量多少。數(shù)字通信系統(tǒng)：信息傳輸速率和發(fā)生差錯的概率（誤碼概率