重庆邮电大学 通信原理—绪论.ppt

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1、通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 111/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517通信系统概述u概概 述述u通信系统组成通信系统组成u通信系统分类通信系统分类u系统工作方式系统工作方式u信息及其度量信息及其度量u主要性能指标主要性能指标通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 211/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517我们所知道的通信u古代：烽火狼烟、击鼓

2、鸣金、摇旗呐喊、飞鸽传信古代：烽火狼烟、击鼓鸣金、摇旗呐喊、飞鸽传信p这些通信方法和手段只能极其有限地解决一定距离的通这些通信方法和手段只能极其有限地解决一定距离的通信问题。信问题。u现代：电话、电视、广播、邮政、因特网、其他方式现代：电话、电视、广播、邮政、因特网、其他方式p目前的这些现代的通信方法和手段已为我们大家所熟知，目前的这些现代的通信方法和手段已为我们大家所熟知，并成为我们社会生活中一个不可或缺的组成部分。随着并成为我们社会生活中一个不可或缺的组成部分。随着科学技术与社会的发展，对通信的要求也越来越高科学技术与社会的发展，对通信的要求也越来越高通信系统组成通 信 与 信 息 工 程

3、 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 311/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517通信的发展简史u按照人类交流方式与技术的不同，可以把通信历按照人类交流方式与技术的不同，可以把通信历史划分以下几个阶段：史划分以下几个阶段：p 第一阶段第一阶段 语言语言p 第二阶段第二阶段 文字、邮政文字、邮政p 第三阶段第三阶段 印刷术、出版物印刷术、出版物p 第四阶段第四阶段 电报、电话、广播电报、电话、广播p 第五阶段第五阶段 通信与计算机的结合、网络通信与计算机的结合、网络通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院h

4、ttp:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 411/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517通信的发展简史u1753年年2月月17日，日，苏格兰人苏格兰人杂志上发表了一杂志上发表了一封署名封署名C.M的书信。在这封信中，作者提出了用的书信。在这封信中，作者提出了用电流进行通信的大胆设想。他建议：把一组金属电流进行通信的大胆设想。他建议：把一组金属线从一个地点延伸到另一个地点，每根金属线与线从一个地点延伸到另一个地点，每根金属线与一个字母相对应。在一端发报时，便根据报文内一个字母相对应。在一端发报时，便根据报文内容将一条条金属线与静

5、电机相连接，使它们依次容将一条条金属线与静电机相连接，使它们依次通过电流。电流通过金属线上的小球便将挂在它通过电流。电流通过金属线上的小球便将挂在它下面的写有不同字母或数字的小纸片吸了起来，下面的写有不同字母或数字的小纸片吸了起来，从而起到远距离传递信息的作用。从而起到远距离传递信息的作用。最早的电通信设想通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 511/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517通信的发展简史u18441844年年5 5月月2424日，莫尔斯从日，莫尔斯从华盛顿到巴

6、尔的摩拍发人类华盛顿到巴尔的摩拍发人类历史上的第一份电报。在座历史上的第一份电报。在座无虚席的国会大厦里无虚席的国会大厦里,莫尔莫尔斯用激动得有些颤抖的双手斯用激动得有些颤抖的双手,操纵着他倾十余年心血研制操纵着他倾十余年心血研制成功的电报机成功的电报机,发出了发出了:“:“上帝创造了何等奇迹上帝创造了何等奇迹!”!”一一语。语。莫尔斯发出第一封电报设备的复制品 最早的有线电报通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 611/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517通信的发展简史u

7、18751875年年6 6月月2 2日，美国人亚力山大日，美国人亚力山大.格格雷厄姆雷厄姆.贝尔贝尔(Bell,AlekanderBell,Alekander Graham)Graham)发明了电话。至今美国波士发明了电话。至今美国波士顿法院路顿法院路109109号的门口，仍钉着块镌号的门口，仍钉着块镌有：有：18751875年年6 6月月2 2日电话诞生在这里日电话诞生在这里的铜牌。的铜牌。u18761876年年2 2月月1414日，贝尔申请了那个著日，贝尔申请了那个著名的他和沃森一直研究着的装置名的他和沃森一直研究着的装置电话的专利。同一天另一个发明电话的专利。同一天另一个发明家格雷（家格

8、雷（1835-19011835-1901）也向美国专利）也向美国专利局递交了相似设备的专利申请书，局递交了相似设备的专利申请书，只因比贝尔晚了几个小时而痛失电只因比贝尔晚了几个小时而痛失电话发明权。话发明权。最早的有线电话贝尔获得电话的专利证书 通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 711/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517通信的发展简史u1887年年3月月21日，德国物理学家赫兹（日，德国物理学家赫兹（Hertz）在实验中发现，电火花的能量能够越过空间传到在实验中发现，

9、电火花的能量能够越过空间传到远处。这是人类历史上第一次证实了电磁波的存远处。这是人类历史上第一次证实了电磁波的存在。但赫兹断然否认选用电磁波进行通信的可能在。但赫兹断然否认选用电磁波进行通信的可能性。他认为如要利用电磁波进行通信的话，需要性。他认为如要利用电磁波进行通信的话，需要有一面面积与欧洲大陆相当的巨型反射镜。有一面面积与欧洲大陆相当的巨型反射镜。电磁波的发现 通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 811/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517通信的发展简史u1895年

10、年5月月7日，日，36岁的波波夫在彼德堡的俄国物理化学会岁的波波夫在彼德堡的俄国物理化学会的物理分会上，宣读了关于的物理分会上，宣读了关于“金属屑与电振荡的关系金属屑与电振荡的关系”的的论文，并当众展示了他发明的无线电接收机。当他的助手论文，并当众展示了他发明的无线电接收机。当他的助手在大厅的另一端接通火花式电波发生器时，波波夫的无线在大厅的另一端接通火花式电波发生器时，波波夫的无线电接收机便响起铃来；断开电波发生器，铃声立即中止。电接收机便响起铃来；断开电波发生器，铃声立即中止。几十年后，为了纪念波波夫在这一天的划时代创举，当时几十年后，为了纪念波波夫在这一天的划时代创举，当时的苏联政府便把

11、的苏联政府便把5月月7日定为日定为“无线电发明日无线电发明日”。最早的无线通信 波波夫实验用的无线电接收机 通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 911/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517通信的发展简史u18971897年年5 5月月1818日日,马可尼进行横跨布里斯托尔马可尼进行横跨布里斯托尔（BristolBristol）海峡的无线电通信取得成功，通信距）海峡的无线电通信取得成功，通信距离为离为1414公里。公里。人类首次远距离无线电通信通信系统组成通 信 与 信 息

12、 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 1011/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517影响通信发展的重要发明或理论 u1906年年,Lee Deforest发明了真空三极管放大器。发明了真空三极管放大器。u1925年，英国发明家贝尔德在前人研究的基础上终于制成年，英国发明家贝尔德在前人研究的基础上终于制成了世界上第一台有实用价值的电视机。了世界上第一台有实用价值的电视机。u1941年，年，John V.Atanasoff在衣阿华州立大学发明数字计在衣阿华州立大学发明数字计算机。算机。u1947年，贝尔实验

13、室的年，贝尔实验室的Steve O.Rice给出了噪声的统计给出了噪声的统计u1948年，贝尔实验室向公众展示了用以取代真空管的晶体年，贝尔实验室向公众展示了用以取代真空管的晶体管。管。u1948年，年，Claude E.Shannon发表了信息论。发表了信息论。u1957年年10月月4日，原苏联发射了第一颗人造地球卫星，地日，原苏联发射了第一颗人造地球卫星，地球上第一次收到了来自人造卫星的电波。它不仅标志着航天球上第一次收到了来自人造卫星的电波。它不仅标志着航天时代的开始，时代的开始，也意味着一个利用卫星进行通信的时代即将也意味着一个利用卫星进行通信的时代即将到来。到来。通信系统组成通 信

14、与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 1111/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517影响通信发展的重要发明或理论u1958年，发明了集成电路。年，发明了集成电路。u1964年，电子电话交换机投入使用。年，电子电话交换机投入使用。u1972年，摩托罗拉公司为年，摩托罗拉公司为FCC演示蜂窝电话系统。演示蜂窝电话系统。u1976年，出现个人计算机。年，出现个人计算机。u1979年，年，64KB随机存储器的出现宣告超大规模集成随机存储器的出现宣告超大规模集成（VLSI）电路时代的到来。）电路时代的到

15、来。u1980年，贝尔公司推出年，贝尔公司推出FT3光纤通信系统。光纤通信系统。u1985年，传真机（年，传真机（FAX）广泛使用。）广泛使用。u1989年，卫星全球定位系统（年，卫星全球定位系统（GPS）完成部署）完成部署。u1995年，互联网（年，互联网（Internet）及）及WWW浏览广泛流行。浏览广泛流行。u2000年至今，进入基于微处理器的数字信号处理、高速个年至今，进入基于微处理器的数字信号处理、高速个人计算机、扩频通信系统、数字卫星系统、数字电视、数字人计算机、扩频通信系统、数字卫星系统、数字电视、数字广播以及个人通信系统时代。广播以及个人通信系统时代。通信系统组成通 信 与

16、信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 1211/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517通信系统一般模型u通信通信 是从一地向另一地是从一地向另一地传递和交换信息。信息。u通信系统是实现信息传递所需的一切技术设备和传通信系统是实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒质的总和。输媒质的总和。信源信源发送发送设备设备信道信道信宿信宿接收接收设备设备发送端发送端接收端接收端噪声源噪声源通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 1311/25/2022通

17、信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517通信系统一般模型u信源p是消息的产生地，是消息的产生地，其作用是把各种消息转换成原始其作用是把各种消息转换成原始电信号，称之为消息信号或基带信号。电信号，称之为消息信号或基带信号。p电话机、电视摄像机和电传机、计算机等各种数字电话机、电视摄像机和电传机、计算机等各种数字终端设备就是信源。终端设备就是信源。u发送设备p将信源和信道将信源和信道匹配起来，即将信源产生的消息信号起来，即将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号。变换成适合在信道中传输的信号。p变换方式是多种多样的，在需要频谱搬移的场合，变换方式是多

18、种多样的，在需要频谱搬移的场合，调制是最常见的变换方式。调制是最常见的变换方式。通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 1411/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517通信系统一般模型u信道p是指传输信号的物理媒质。是指传输信号的物理媒质。p在无线信道中，信道可以是大气（自由空间）在无线信道中，信道可以是大气（自由空间）p在有线信道中，信道可以是明线、在有线信道中，信道可以是明线、电缆或光纤。电缆或光纤。p有线和无线信道均有多种物理媒质。有线和无线信道均有多种物理媒质。p媒质的

19、固有特性及引入的干扰与噪声直接关系到通信的媒质的固有特性及引入的干扰与噪声直接关系到通信的质量。质量。p根据研究对象的不同，根据研究对象的不同，需要对实际的物理媒质建立不同需要对实际的物理媒质建立不同的数学模型，的数学模型，以反映传输媒质对信号的影响。以反映传输媒质对信号的影响。通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 1511/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517通信系统一般模型u噪声源p是通信系统中各种设备以及信道中所固有的是通信系统中各种设备以及信道中所固有的p不是人为加

20、入的设备，并且是人们所不希望的。不是人为加入的设备，并且是人们所不希望的。p噪声的来源是多样的，它可分为内部噪声和外部噪声，噪声的来源是多样的，它可分为内部噪声和外部噪声，而且外部噪声往往是从信道引入的，而且外部噪声往往是从信道引入的，p为了分析方便，把噪声源视为各处噪声的集中表现而抽为了分析方便，把噪声源视为各处噪声的集中表现而抽象加入到信道。象加入到信道。u接收设备p完成发送设备的反变换，完成发送设备的反变换，即进行解调、译码、解码等。即进行解调、译码、解码等。p它的任务是从带有干扰的接收信号中正确恢复出相应的它的任务是从带有干扰的接收信号中正确恢复出相应的原始基带信号来，对于多路复用信号

21、，还包括解除多路原始基带信号来，对于多路复用信号，还包括解除多路复用，实现正确分路。复用，实现正确分路。通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 1611/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517通信系统一般模型u信宿p是传输信息的归宿点，是传输信息的归宿点，其作用是将复原的原始信号转换其作用是将复原的原始信号转换成相应的消息。成相应的消息。通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 1711/25/2022通信系统概述通信系

22、统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517通信系统一般模型u消息消息 消息的状态消息的状态p连续消息连续消息是指消息的状态连续变化或是不可数的，如语是指消息的状态连续变化或是不可数的，如语音、活动图片等音、活动图片等p离散消息离散消息指消息的状态是可数的或离散的，指消息的状态是可数的或离散的，如符号、数如符号、数据等。据等。消息消息 的传递是通过它的物质载体 电信号电信号来实现的，即把消息寄托在电信号的某一参量上（如连续波的幅度、频率或相位；脉冲波的幅度、宽度或位置）。hello通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能

23、指标 1811/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517通信系统一般模型u信号信号 信号参量的取值方式信号参量的取值方式p模拟信号模拟信号：信号参量的取值是连续的或取无穷多个值，：信号参量的取值是连续的或取无穷多个值，且直接与消息相对应的信号。如电话机送出的语音信号、且直接与消息相对应的信号。如电话机送出的语音信号、电视摄像机输出的图像信号等。电视摄像机输出的图像信号等。p时域离散信号时域离散信号：信号参量的取值是连续的或取无穷多个：信号参量的取值是连续的或取无穷多个值，但时间上是离散的。值，但时间上是离散的。p数字信号数字信号：凡信号参

24、量只能取有限个值，并且常常不直：凡信号参量只能取有限个值，并且常常不直接与消息相对应的信号。如电报信号、计算机输入接与消息相对应的信号。如电报信号、计算机输入/输出输出信号等。信号等。通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 1911/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517通信系统一般模型tf(t)0tf(t)0tf(t)0时间离散、参量连续时间连续、参量连续时间离散、参量离散抽样抽样量化量化通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主

25、要性能指标 2011/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517通信系统一般模型u信号信号 信道中传输的是模拟信号还是数字信信道中传输的是模拟信号还是数字信号号p模拟通信系统模拟通信系统：利用模拟信号来传递信息的通信系统。：利用模拟信号来传递信息的通信系统。p数字通信系统数字通信系统：利用数字信号来传递信息的通信系统。：利用数字信号来传递信息的通信系统。信源信源调制调制信道信道信宿信宿解调解调发送端发送端接收端接收端噪声源噪声源模拟通信系统通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 2

26、111/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517数字通信系统模型p数字通信系统数字通信系统主要有信源编码主要有信源编码/译码、信道编码译码、信道编码/译码、译码、数字调制数字调制/解调、以及加解调、以及加/解密等解密等信信源源信信源源编编码码信信道道编编码码加加密密调调制制信信宿宿信信源源译译码码信信道道译译码码解解密密解解调调信信道道噪噪声声数字通信系统通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 2211/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:02

27、3-62460517模拟&数字通信系统u模拟信号经过数字编码后可以在数字通信系统中模拟信号经过数字编码后可以在数字通信系统中传输，数字电话系统就是以数字方式传输模拟语传输，数字电话系统就是以数字方式传输模拟语音信号的例子。音信号的例子。u数字信号也可以在模拟通信系统中传输，如计算数字信号也可以在模拟通信系统中传输，如计算机数据可以通过模拟电话线路传输，但这时必须机数据可以通过模拟电话线路传输，但这时必须使用调制解调器（使用调制解调器（Modem）将数字基带信号进行将数字基带信号进行正弦调制，以适应模拟信道的传输特性。正弦调制，以适应模拟信道的传输特性。u可见，模拟通信与数字通信的区别仅在于信道

28、中可见，模拟通信与数字通信的区别仅在于信道中传输的信号种类传输的信号种类。通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 2311/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517模拟&数字通信系统u数字通信的主要特点数字通信的主要特点p抗干扰能力强。抗干扰能力强。p差错可控。差错可控。p易于与各种数字终端接口，用现代计算技术对信号进行易于与各种数字终端接口，用现代计算技术对信号进行处理、加工、变换、存储，从而形成智能网。处理、加工、变换、存储，从而形成智能网。p易于集成化，易于集成化，从而使通

29、信设备微型化。从而使通信设备微型化。p易于加密处理，易于加密处理，且保密强度高。且保密强度高。p数字通信的许多优点都是用比模拟通信占据更宽的系统数字通信的许多优点都是用比模拟通信占据更宽的系统频带为代价而换取的。频带为代价而换取的。p数字通信对同步要求高，因而系统设备比较复杂。数字通信对同步要求高，因而系统设备比较复杂。通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 2411/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517通信系统分类通信系统分类调调 制制 方方 式式 用途用途 连连续续波波调

30、调制制线性调制线性调制常规双边带调制常规双边带调制广播广播 抑制载波双边带调抑制载波双边带调幅幅 立体声广播立体声广播 单边带调幅单边带调幅SSB 载波通信、无线电台、数传载波通信、无线电台、数传 残留边带调幅残留边带调幅VSB 电视广播、电视广播、数传、数传、传真传真 非线性调制非线性调制频率调制频率调制FM 微波中继、卫星通信、广播微波中继、卫星通信、广播 相位调制相位调制PM 中间调制方式中间调制方式 数字调制数字调制幅度键控幅度键控ASK 数据传输数据传输 相位键控相位键控数据传输数据传输 通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指

31、标 2511/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517通信系统分类通信系统分类 调调 制制 方方 式式 用途用途 脉冲脉冲数字数字调制调制数字调制数字调制相位键控相位键控PSK、DPSK、QPSK等等 数据传输、数据传输、数字微波、数字微波、空空间通信间通信 其他高效数字调制其他高效数字调制QAM、MSK等等 数字微波、数字微波、空间通信空间通信 脉冲模拟调脉冲模拟调制制脉幅调制脉幅调制PAM 中间调制方式、中间调制方式、遥测遥测 脉宽调制脉宽调制PDM(PWM)中间调制方式中间调制方式 脉位调制脉位调制PPM 遥测、遥测、光纤传输光纤传

32、输 脉冲数字调脉冲数字调制制脉码调制脉码调制PCM 市话、市话、卫星、卫星、空间通信空间通信 增量调制增量调制DM 军用、军用、民用电话民用电话 差分脉码调制差分脉码调制DPCM 电视电话、电视电话、图像编码图像编码 其他语言编码方式其他语言编码方式ADPCM、APC、LPC 中低速数字电话中低速数字电话 通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 2611/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517通信系统分类通信系统分类频率范围频率范围 波长波长 符号符号 传输媒质传输媒质 用途用

33、途3 Hz30 kHz 104108 m 甚低频甚低频VLF 有线线对长波有线线对长波无线电无线电 音频、电话、数据终端音频、电话、数据终端长距离导航、时标长距离导航、时标 30300 kHz 103104 m 低频低频LF 有线线对长波有线线对长波无线电无线电 导航、导航、信标、信标、电力线电力线通信通信 300 kHz3 MHz 102103 m 中频中频MF 同轴电缆短波同轴电缆短波无线电无线电 调幅广播、移动陆地通调幅广播、移动陆地通信、业余无线电信、业余无线电 330 MHz 10102 m 高频高频HF 同轴电缆短波同轴电缆短波无线电无线电 移动无线电话、移动无线电话、短波广短波广

34、播定点军用通信、播定点军用通信、业余业余无线电无线电 30300 MHz 110 m 甚高频甚高频VHF 同轴电缆米波同轴电缆米波无线电无线电 电视、电视、调频广播、调频广播、空空中管制、中管制、车辆、车辆、通信、通信、导航导航 通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 2711/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517通信系统分类通信系统分类频率范围频率范围 波长波长 符号符号 传输媒质传输媒质 用途用途300 MHz3 GHz 10100 cm 特高频特高频UHF 波导分米波无

35、波导分米波无线电线电 微波接力、微波接力、卫星卫星和空间通信、和空间通信、雷雷达达 330 GHz 110 cm 超高频超高频SHF 波导厘米波无波导厘米波无线电线电 微波接力、微波接力、卫星卫星和空间通信、和空间通信、雷雷达达 30300 GHz 110 mm 极高频极高频EHF 波导毫米波无波导毫米波无线电线电 雷达、雷达、微波接力、微波接力、射电天文学射电天文学 107108 GHz 310-5 310-4 cm 紫外可见光紫外可见光红外红外 光纤激光空间光纤激光空间传播传播 光通信光通信 通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标

36、 2811/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517通信方式通信方式u按消息传递的方向与时间关系分：对于点与点之按消息传递的方向与时间关系分：对于点与点之间的通信，按消息传递的方向与时间关系，间的通信，按消息传递的方向与时间关系，通信通信方式可分为单工、半双工及全双工通信三种。方式可分为单工、半双工及全双工通信三种。p 单工通信单工通信，是指消息只能单方向传输的工作方式，是指消息只能单方向传输的工作方式，因因此只占用一个信道。此只占用一个信道。p半双工通信半双工通信，是指通信双方都能收发消息，是指通信双方都能收发消息，但不能同时但不能同时

37、进行收和发的工作方式。进行收和发的工作方式。p全双工通信全双工通信，是指通信双方可同时进行收发消息的工作是指通信双方可同时进行收发消息的工作方式。一般情况全双工通信的信道必须是双向信道。方式。一般情况全双工通信的信道必须是双向信道。通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 2911/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517通信方式通信方式发送发送信道信道接收接收单工：广播单工：广播发送发送信道信道接收接收双工：手机双工：手机发送发送信道信道接收接收半双工：对讲机半双工：对讲机通信系

38、统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 3011/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517信息及其度量（重点）信息及其度量（重点）信号是消息的载体，而信息是其内涵。任何信源信号是消息的载体，而信息是其内涵。任何信源产生的输出都是随机的，也就是说，产生的输出都是随机的，也就是说，信源输出是信源输出是用统计方法来定性的用统计方法来定性的。对接收者来说，只有消息。对接收者来说，只有消息中不确定的内容才构成信息；否则，信源输出已中不确定的内容才构成信息；否则，信源输出已确切知晓，就没有必要再传

39、输它了。因此，确切知晓，就没有必要再传输它了。因此，信息信息含量含量就是对消息中这种不确定性的度量就是对消息中这种不确定性的度量。通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 3111/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517信息及其度量信息及其度量u从常识的角度来感觉三条消息：从常识的角度来感觉三条消息：太阳从东方升起；太阳从东方升起；太阳比往日大两倍；太阳比往日大两倍；太阳将从西方升起太阳将从西方升起。第一条几乎没有带来任何信息 第二条带来了大量信息第三条带来的信息多于第二条第一事

40、件是一个必然事件，人们不足为奇；第三事件几乎不可能发生，它使人感到惊奇和意外，也就是说，它带来更多的信息信息含量是与惊奇这一因素相关联的，这是不确定性或不可预测性的结果。越是不可预测的事件，越会使人感到惊奇，带来的信息越多。通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 3211/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517信息及其度量信息及其度量 根据概率论知识，事件的不确定性可用事件出根据概率论知识，事件的不确定性可用事件出现的概率来描述。现的概率来描述。可能性越小，概率越小；反之，概率

41、越大。可能性越小，概率越小；反之，概率越大。因此，因此，消息中包含的信息量与消息发生的概消息中包含的信息量与消息发生的概率密切相关。消息出现的概率越小，消息中包率密切相关。消息出现的概率越小，消息中包含的信息量就越大。含的信息量就越大。通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 3311/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517信息及其度量信息及其度量 假设假设P P(x x)是一个消息发生的概率，是一个消息发生的概率，I是从该消息获悉的是从该消息获悉的信息根据上面的认知，信息根据上

42、面的认知，显然显然I与与P P(x x)之间的关系反映为之间的关系反映为如下规律：如下规律：l（1 1）信息量是概率的函数，信息量是概率的函数，即即l I=fP(x)l（2）P(x)越小，越小，I越大；越大；反之，反之，I越小，越小，且且l P(x)1时，时，I0l P(x)0时，时，Il（3）若干个互相独立事件构成的消息，若干个互相独立事件构成的消息，所含信息量等于所含信息量等于各独立事件信息量之和，也就是说，信息具有相加性，各独立事件信息量之和，也就是说，信息具有相加性，即即l IP(x1)P(x2)=IP(x1)+IP(x2)+通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系

43、统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 3411/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517信息及其度量信息及其度量 信息量信息量I与消息出现的概率与消息出现的概率P P(x x)之间的关系应为之间的关系应为 信息量的单位与对数底数信息量的单位与对数底数a有关。有关。a=2时，时，信息量的单位为信息量的单位为比特比特(bit)；a=e时，信息量的单位为时，信息量的单位为奈特奈特(nit)；a=10时，时，信息量的单位为十进制单位，叫信息量的单位为十进制单位，叫哈特莱哈特莱。目前广泛使用的单位为目前广泛使用的单位为比特比特。【例例】设二进制离

44、散信源，设二进制离散信源，以相等的概率发送数字以相等的概率发送数字0或或1，则信源每个输出的信息含量为则信源每个输出的信息含量为 I(0)=I(1)=log22=1(bit)通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 3511/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517u 传送等概率的二进制波形之一传送等概率的二进制波形之一(P=1/2）的信息量为的信息量为1比特。比特。u传送等概率的四进制波形之一（传送等概率的四进制波形之一（P=1/4）的信息量为的信息量为2比特，这时比特，这时每一

45、个四进制波形需要用每一个四进制波形需要用2个二进制脉冲表示；个二进制脉冲表示；u传送等概率的八进制波形之一（传送等概率的八进制波形之一（P=1/8）的信息量为的信息量为3比特，这时比特，这时至少需要至少需要3个二进制脉冲。个二进制脉冲。u对于离散信源，对于离散信源，M个波形等概率（个波形等概率（P=1/M）发送，且每一个波形发送，且每一个波形的出现是独立的，即信源是无记忆的，则传送的出现是独立的，即信源是无记忆的，则传送M进制波形之一的信进制波形之一的信息量为息量为信息及其度量信息及其度量通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 361

46、1/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517信息及其度量信息及其度量 如果是非等概情况，设离散信源是一个由如果是非等概情况，设离散信源是一个由n个符号组成个符号组成的符号集，的符号集，其中每个符号其中每个符号xi(i=1,2,3,n)出现的概出现的概率为率为P(xi)，且有且有P(xi)=1,则则x1,x2,xn 所包含的所包含的信息量分别为信息量分别为 -log2 P(x1),-log2 P(x2)，-log2 P(xn)。于是，每个符号所含信息量的统计平均值，即平于是，每个符号所含信息量的统计平均值，即平均信息量为均信息量为 通常又称

47、它为通常又称它为信息源的信息源的 熵熵，其单位为其单位为bit/符号符号。显显然然，当当信信源源中中每每个个符符号号等等概概独独立立出出现现时时，此此时时信信源源的的熵熵有最大值有最大值。通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 3711/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517信息及其度量信息及其度量【例例】一离散信源由一离散信源由0，1，2，3四个符号组成，它四个符号组成，它们出现的概率分别为们出现的概率分别为3/8,1/4,1/4,1/8，且每个符，且每个符号的出现都是独立的

48、。试求某消息号的出现都是独立的。试求某消息201020130213001203210100321010023102002010312032100120210的信息量。的信息量。解解 此消息中，此消息中，0出现出现23次，次，1出现出现14次，次，2出现出现13次，次，3出现出现7次，共有次，共有57个符号，故该消息的信息量为个符号，故该消息的信息量为 每个符号的每个符号的算术平均信息量算术平均信息量为为通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 3811/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62

49、460517信息及其度量信息及其度量若用熵的概念来计算若用熵的概念来计算 可见，两种算法的结果有一定误差，但当消息可见，两种算法的结果有一定误差，但当消息很长时，很长时，用熵的概念来计算比较方便。用熵的概念来计算比较方便。而且而且随着消息序列长度的增加，随着消息序列长度的增加，两种计算误差将两种计算误差将趋于零。趋于零。通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量 主要性能指标 3911/25/2022通信系统概述通信系统分类信 道 概 述重邮通信原理Tel:023-62460517主要性能指标（重点）主要性能指标（重点）u通信的任务是快速、准确地传递信

50、息。通信的任务是快速、准确地传递信息。p评价一个通信系统优劣的主要性能指标是系统的有效性评价一个通信系统优劣的主要性能指标是系统的有效性和可靠性。和可靠性。p有效性是指在给定信道内所传输的信息内容的多少，或有效性是指在给定信道内所传输的信息内容的多少，或者说是传输的者说是传输的“速度速度”问题；问题；p可靠性是指接收信息的准确程度，也就是传输的可靠性是指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量质量”问题。这两个问题相互矛盾而又相对统一，通常还可问题。这两个问题相互矛盾而又相对统一，通常还可以进行互换。以进行互换。通信系统组成通 信 与 信 息 工 程 学 院http:/系统工作方式 信息及其度量