通信原理1~4new

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1、《通信原理》第1章绪论本章以模拟通信及数字通信为例，阐述现代通信系统的组成、基本工作原理，然后介绍通信系统的分类、信息的度量、通信系统的主要性能指标。本章内容提要1.1模拟通信系统与数字通信系统1.2通信系统的分类1.3信息及其度量1.4通信系统的主要性能指标模拟通信系统与数字通信系统通信就是传输信息。现代通信以语音、图像及数据为媒体，通过电、光或电磁波将信息由一方传输到另一方。通信系统一般模型信源发送设备信道接收设备受信者噪声源发送端接收端噪声模拟通信系统与数字通信系统-续若信道中传输的是模拟信号，则为模拟通信系统若信道中传输的是数字信号，则为数字通信系统正弦基带信号AM

2、信号FM信号PM信号模拟信号波形数字信号波形模拟通信系统的基本概念点对点单路通信系统下图为点对点单路通信系统原理方框图点对点多路通信系统通信网数字通信系统的基本概念点对点数字通信系统模型与模拟通信类似，在多路数字通信系统中除采用上述数字传输技术外，还需采用复用技术。在通信网中还需采用交换技术及网络技术。目前，在数字通信系统中常用的复用技术是频分复用FDM和时分复用TDM。数字通信系统的基本概念点对点数字通信系统模型1.1模拟通信系统与数字通信系统1.2通信系统的分类1.3信息及其度量1.4通信系统的主要性能指标通信系统的分类按通信业务分类按调制方式分类按信号特征分类按传输媒

3、质分类按工作波段分类按信号复用方式和多址方式分类按消息传输的方向和时间关系分类按数字信号排列顺序分类1.1模拟通信系统与数字通信系统1.2通信系统的分类1.3信息及其度量1.4通信系统的主要性能指标信息及其度量离散消息的信息量某离散消息x发生的概率为P(x)，则它所携带的信息量为I=-logap(x)当a=e时，信息量的单位为奈特(nit)；当a=2时，信息量的单位为比特(bit)。目前广泛使用的单位为bit。信息及其度量-续1离散信源的平均信息量(信源熵)设信源输出M个统计独立的符号，它们出现的概率分别为，则每个符号所含信息量的统计平均值即离散信源的平均信息量为H(x)=

4、(bit/符号)信源的平均信息量又被称为信源熵。信息论已经证明，最大信源熵发生在信源的每个符号等概独立出现时，最大信源熵为Hmax(x)=log2M(bit/符号)信息及其度量-续2码速率(RB)、信息速率(Rb)RB表示每秒钟传输的码元数目，单位为波特(Bd)，又称RB为符号速率。Rb表示每秒钟传输的信息量，单位为每秒比特(bit/s或bps)，又称Rb为传信率。码元宽度(或码元周期)为T秒时，RB=1/T（Bd）信息速率与码速率之间的关系为Rb=RB·H(x)(bit/s)当信源各个符号等概独立时，Rb=RBlog2M(bit/s)信息度量举例某信源的符号集由A、B、C

5、、D和E组成，设每一符号独立出现，其出现概率分别为1/4、1/8、1/8、3/16和5/16；信源以1000Bd速率传送信息。(1)求传送1小时的信息量；(2)求传送1小时可能达到的最大信息量。解(1)信源熵为H(X)=（log24+log28+log2+log2）bit/符号=2.23bit/符号平均信息速率为Rb=RB·H(X)=(1000×2.23)bit/s=2.23×103bit/s1小时传输的信息量为I=(2.23×103×3600)bit=8.028Mbit(2)等概时信源熵为最大值，即Hmax(x)=(log25)bit/符号=2.322bit/符号1小时传

6、输的最大信息量为Imax=(2.322×1000×3600)bit=8.359Mbit通信系统的主要性能指标通信的目的是快速、准确地传输信息。快速可以用有效性来描述，准确可以用可靠性来描述。模拟通信系统的性能指标模拟信号占用的信道带宽必须等于或大于信号带宽，因此信号带宽越小，有效性越好；模拟信号的质量用信噪比表示，解调器输出信号信噪比越大可靠性越好通信系统的主要性能指标－续1数字通信系统的性能指标频带利用率（有效性）(Bd/Hz)(bit/(s·Hz)或bps/Hz)ηb=ηBlog2M通信系统的主要性能指标－续2在数字通信系统中，误码率和误比特率越小，可靠性越高。误码率(

7、)与误比特率()的定义如下：Pe=Pb=本章作业1-31-4第二章确知信号（自学）功率信号能量功率信号能量信号信号周期功率信号频谱能量信号频谱密度傅里叶级数傅里叶变换功率=功率谱密度能量=能量谱密度自相关函数自相关函数傅里叶变换傅里叶变换第三章随机信号（自学）方差均值相关函数随机过程平稳过程分布与时间无关各态历经一次样本就够了通信系统中通常都是平稳的、各态历经的，所以“随机过程可看做是带时间参数的随机变量，即随机信号”线性系统平稳随机过程均值功率谱密度平稳随机过程均值功率谱密度高斯过程第三章随机信号（自学）均值为0