通信原理1精讲说课材料.ppt

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1、通信原理1精讲1.2消息、信息和信号消息：语音、文字、图形、图像…信息：消息的有效内容不同消息可有相同内容信号：消息的载体通信系统中传输的是信号2信息的度量：*制定度量方法考虑的原则货物消息货运量信息量有多种有多种和种类无关和类型无关和贵重程度和重要程度无关无关总量是单件总量是单件独立货运量之和消息的信息量之和3*制定度量信息的方法#消息“量”信息量#例：“明天降雨量将有1mm”--信息量小“明天降雨量将达到1m”--信息量大“明日太阳将从东方升起”--信息量零#信息量I=I[P(x)]，P(x)--发生概率#定义：I=loga[1/P(x)]=-

2、logaP(x)#通常取a=2,此时单位为“比特”。#对于一个等概率、二进制码元：I=log2[1/P(x)]=log2[1/(1/2)]=1比特4#对于一个等概率、M进制码元：I=log2[1/P(x)]=log2[1/(1/M)]=log2M比特若M=2k，则I=k比特51.3数字通信1.3.1基本概念两类信号模拟信号：取值连续，例如语音数字信号：取值离散，例如数据6码元模拟信号模拟信号数字信号数字信号tttt模拟信号和数字信号7两类通信系统模拟通信系统要求－高保真度准则－信号噪声功率（电压）比手段－参量估值方法数字通信系统要求－正确准则

3、－错误率手段－统计判决理论81.3.2数字通信的优点取值有限，能正确接收。数字信号波形的失真和恢复(a)失真的数字信号波形(b)中继站整形后的数字信号波形9可采用纠错和检错技术，大大提高抗干扰性。可采用高保密性能的数字加密技术。可综合传输各种模拟和数字输入信号易于设计、制造，体积小、重量轻。可作信源编码，压缩冗余度，提高信道利用率。输出信噪比随带宽按指数规律增长。10数字通信系统模型发送端接收端信源信道编码调制信道压缩编码解调信宿保密解码信道解码压缩解码保密编码噪声同步信源编码信源解码1.3.3数字通信系统模型11模拟通信系统模型发送端接收端噪声调制

4、信道解调信宿信源121.3.4数字通信系统的主要性能指标有效性和可靠性的关系（速度～质量）传输速率：码元速率RB－波特(Baud)信息速率：Rb－比特/秒(b/s)对M进制：Rb=RBlog2M消息速率：RM错误率：误码率Pe=错误接收码元数/传输码元总数误比特率Pb=错误接收比特数/传输总比特数13误字率Pw=错误接收字数/总传输字数误码率和误比特率的关系Pb=PexM/[2(M-1)]Pe/2误字率和误比特率的关系对于二进制，若一个字由k比特组成，则Pw＝1–(1–Pe)k频带利用率能量利用率141.4信道信道的分类：无线信道有线信道信道中

5、的干扰：有源干扰---噪声无源干扰---信道特性不良引起151.4.1无线信道无线电通信的起源电磁波发射对波长的要求频段（波长）划分16频段（波长）划分频率范围名称典型应用(kHz)3–30甚低频(VLF)远程导航、水下通信(10-100km)声纳、授时30–300低频(LF)导航、水下通信(1-10km)无线电信标300–3000中频(MF)广播、海事通信、(100-1000m)测向、遇险求救、海岸警卫17频段（波长）划分频率范围名称典型应用(MHz)3–30高频(HF)远程广播、电报、电话、飞机(10-100m)与船只间通信、船－岸通信、业余无线

6、电30–300甚高频(VHF)电视、调频广播、陆地交通、(米波）空中交通管制、出租汽车、警察、导航、飞机通信300–3000特高频(UHF)电视、蜂窝网、微波链路、(分米波）无线电探空仪、导航、卫星通信、GPS、监视雷达、无线电高度计18频段（波长）划分频率范围名称典型应用(GHz)3–30超高频(HF)卫星通信、无线电高度计、（厘米波）微波链路、机载雷达、气象雷达、公用陆地移动通信30–300极高频(VHF)铁路业务、雷达着陆系统、（毫米波）实验用300–3000亚毫米波实验用（0.1–1mm）19频段（波长）划分频率范围名称典型应用(THz)43

7、–430红外线光通信系统(7–0.7m)430–750可见光光通信系统(0.7–0.4m)750–3000紫外线光通信系统(0.4–0.1m)注：kHz=103Hz,MHz=106Hz,GHz=109Hz,THz=1012Hz,mm=10-3m,m=10-6m20对流层地球0~10km电离层60~300km平流层电磁波传播：地波、天波、视线传播21地波频率：2MHz以下绕射：发生在波长～障碍物尺寸可比时通信距离：可达数百～数千km地球22D层：高60~80kmE层：高100~120kmF层：高150~400kmF1层：140~200kmF2层

8、：250~400km晚上：D层、F1层消失E层、F2层减弱电离层的结构DEFF2F1地面23天波电离层高度：