[互联网]高级通信原理第1章 绪论

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1、高级通信原理课程类型：学位课学时数：48学时先修课程：通信原理、信号与系统、概率论与随机过程使用教材：1）周炯磐，《通信原理》（第3版），北京邮电大学出版社，20082）BernardSklar，“Digitalcommunications-FundamentalsandApplications”，2thEdition，电子工业出版社，2001期末考试形式：闭卷或半开卷第1章绪论第1章　　绪　论一、什么是通信？二、数字通信系统的组成部分三、通信信道四、通信系统的性能指标五、数字信号传输的简要介绍六、数字

2、通信系统的设计七、课程的主要内容一、什么是通信?通信的任务是传递消息。消息的本质和价值取决于它所包含的信息量，即对接收者的不确定性定义独立消息xi的信息量:信号是消息的承载者。最简单的消息是二择一的消息(二元消息)，它所对应的信号称为二元数字信号。广义数字信号：时间离散、状态取有限的离散值的波形。数字通信：利用数字信号(包括其变换形式)传递消息的通信方式。通信系统的基本矛盾：可靠性与有效性可靠性——发送消息在接收端的准确还原。有效性——信道资源的充分利用（时域、频域）。形成这种矛盾的根本原因：信道不理想

3、带宽、时间受限噪声和干扰研究通信系统的基本出发点在一定可靠性要求下，如何尽可能去提高系统的有效性在一定的有效性要求下，如何最大限度的提高可靠性二、数字通信系统的基本模型信源编码：分为无失真编码和限失真编码。作用：把信源发出的消息变换成二进制码元组成的代码组；压缩信源的冗余度，提高通信系统传输消息的有效性。信道编码：添加监督码元，使之具有检错或纠错能力，提高传输消息的可靠性。调制：1)基带调制2)频带调制等效低通分析信号的矢量分析调制调制：二进制信息序列映射为信道能传输的信号波形。假定信道编码每输出“N个

4、信息比特”，数字调制器将其映射为波形，其中注意：每一波形的传输时间是传输N个比特的时间。符号速率和信息速率的关系：三、通信信道传输的可靠性和有效性都取决于信道，实际信道都是非理想信道。影响传输的信道缺陷(impairment)主要是：传递函数H()不理想而带来的传输信号的线性失真，带来相邻符号间的干扰ISI(Inter-symbol-interference)由信道引入的噪声是造成接收机判决失误的主要原因信道噪声基本特点是存在随机噪声。为分析的方便，认为噪声是从信道集中引入的。当信道的噪声和其他用户的

5、干扰与期望信号占有相同的频带时，可以通过发送信号和接收机解调器的适当设计来使影响最小。加性高斯白噪声AWGN(AdditiveWhiteGaussianNoise)以相加的形式叠加于传输信号占据无穷带宽，且双边功率谱处处为常量N0/2(W/Hz)瞬时值分布密度是高斯函数常见信道的数学模型四、数字通信系统的主要性能指标可靠性：误比特率、误符号率有效性：频带利用率基本可靠性指标：误信息率误符号率基本有效性指标：频带利用率表征系统每赫兹带宽在单位时间内平均能传输的信息量(b/s/Hz)，代表系统信道资源的利用

6、程度。类似地，亦可用符号速率率计算频带利用率五、数字信号传输的简要介绍数字通信是一种通信方式，是一大类通信系统的统称。数字信号的传输系统离散信源模拟信号的数字化(波形编码)信源编码(减小冗余，压缩编码)信息(二进制)速率(传信率)(bits/s)波形变换器(信道信号映射)把离散信源发出的消息映射为适于信道传输的波形，实现离散信息与连续信道的匹配因为xi是离散的有限取值,与si的对应是固定的唯一的，是发、收双方事先约定的。即si(t)是确知的(known)(注意，不是确定的determinant)，接收端

7、只是不知道观察时间[0,T]内，发送端发出的是哪一个波形。波形变换器信道编码：二进制序列间的变换，引入一定冗余，以提高信息传输的可靠性。多状态符号形成：二进流的N比特码组——>M状态符号(Symbol)符号波形产生波形变换器多状态符号形成：M个确知信号的每一种对应于一个固定的二进信息流的N比特码组。因此，每一个M状态符号携带的信息量是N比特。M个确知信号中的每一种称为传输信号的一种状态(state)。(Bd)波形变换器确知波形(模拟信号波形)的选取称为波形设计(WaveformDesign)选取原则有利

8、于提高接收的可靠性有利于充分利用信道资源基带or频带？接收机在[0,T]内并不知道发送端发出的是哪一个消息xi，唯一得到的是一段波形由于si(t)被z(t)掩盖不能直接作出逆映射接收机的根本任务：对r(t)进行处理，按一定的标准(判决准则)，判定[0,T]内发送端发出的是哪一个消息xi，这一过程称为判决(decision)。在数字通信中，接收机的主要功能不是单纯的解调，而在于作出“判决”，这是与模拟通信最大的不同。判决方法不是唯一的。接收机