《通信原理》第14章习题-孙晓娜

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1、通信原理教师：孙晓娜Email：nataliesun@sit.edu.cn1座位表陈暇陆翠陈彦伶陈丹凤季长威陆俊杰范可源姜峰刘君阮强力孙荣兵何文宇兰日强张青青罗敏尹小冰胡仁杰何亮丁晓东游振宇计逸奇赵相疑左俊王韵超张奇周德喜项雅俊孟宜然林生燕许君谢丹郭敏捷管嘉敏夏楚楚顾瑜琴钱文琪讲台2通信原理第1章绪论3第1章绪论绪论常用通信术语通信系统模型通信系统分类信息及其度量通信系统性能指标通信系统一般模型模拟通信系统模型数字通信系统模型信息量的定义信源熵模拟系统数字系统有效性：有效传输频带可靠性：输出信噪比有效性可靠性传码率传信率频带利用率误码率误信率4第1章绪论1.1通信的基本概念通信的目的：

2、传递消息中所包含的信息。消息：是物质或精神状态的一种反映，例如语音、文字、音乐、数据、图片或活动图像等。具有不同的表现形式，分为连续消息和离散消息。信号：消息的承载者，信号常常由消息变换而来，是与消息对应的某种物理量，通常是时间的函数。信息：是消息中包含的有效内容。5第1章绪论1.2通信系统的组成1.2.1通信系统的一般模型信息源（简称信源）：把各种消息转换成原始电信号，如麦克风。信源可分为模拟信源和数字信源。发送设备：产生适合于在信道中传输的信号。信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理媒质。分为有线信道和无线信道两大类。噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。6第1章绪论接

3、收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电信号。受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如扬声器等。7第1章绪论1.2.2模拟通信系统模型和数字通信系统模型模拟信号和数字信号模拟信号：代表消息的信号参量取值连续，例如麦克风输出电压：(a)话音信号(b)抽样信号图1-2模拟信号8第1章绪论数字信号：代表消息的信号参量取值为有限个，例如电报信号、计算机输入输出信号：通常，按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。(a)二进制信号(b)2PSK信号图1-3数字信号9第1章绪论模拟通信系统模型模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统

4、：两种变换：模拟消息原始电信号（基带信号）基带信号已调信号（带通信号）图1-4模拟通信系统模型10第1章绪论数字通信系统模型数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统信源编码与译码目的：提高信息传输的有效性完成模/数转换信道编码与译码目的：增强抗干扰能力加密与解密目的：保证所传信息的安全数字调制与解调目的：形成适合在信道中传输的带通信号同步目的：使收发两端的信号在时间上保持步调一致图1-5数字通信系统模型11第1章绪论1.4信息及其度量信息：是消息中包含的有效内容如何度量离散消息中所含的信息量?度量信息量的原则能度量任何消息，并与消息的种类无关。度量方法应该与消息的重要程度无关

5、。消息中所含信息量和消息内容的不确定性有关【例】“某客机坠毁”这条消息比“今天下雨”这条消息包含有更多的信息。上例表明：消息所表达的事件越不可能发生，信息量就越大。12第1章绪论度量信息量的方法事件的不确定程度可以用其出现的概率来描述：消息出现的概率越小，则消息中包含的信息量就越大。设：P(x)－消息发生的概率，I－消息中所含的信息量，则P(x)和I之间应该有如下关系：I是P(x)的函数：I＝I[P(x)]P(x)，I；P(x)，I；P(x)=1时，I＝0；P(x)=0时，I＝；满足上述3条件的关系式如下：－信息量的定义13第1章绪论上式中对数的底：若a=2，信息量的单位称为

6、比特(bit)，可简记为b若a=e，信息量的单位称为奈特(nat)，若a=10，信息量的单位称为哈特莱(Hartley)。通常广泛使用的单位为比特，这时有(b)【例】设一个二进制离散信源，以相等的概率发送数字“0”或“1”，则信源每个输出的信息含量为在工程应用中，习惯把一个二进制码元称作1比特14第1章绪论若有M个等概率波形（P=1/M），且每一个波形的出现是独立的，则传送M进制波形之一的信息量为若M是2的整幂次，即M=2k，则有当M=4时，即4进制波形，I=2比特，当M=8时，即8进制波形，I=3比特。15第1章绪论对于非等概率情况设：一个离散信源是由M个符号组成的集合，其中每个符号

7、xi(i=1,2,3,…,M)按一定的概率P(xi)独立出现，即且有则x1,x2,x3,…,xM所包含的信息量分别为于是，每个符号所含平均信息量为由于H(x)同热力学中的熵形式相似，故称它为信息源的熵16第1章绪论1.5通信系统主要性能指标通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性有效性：指传输一定信息量时所占用的信道资源（频带宽度和时间间隔），或者说是传输的“速度”问题。可靠性：指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量”问题。模拟通信系统：有效性