通信系统知识介绍

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1、1.1通信系统的简单介绍1.2研究通信系统的目的11.1通信系统的简单介绍1．通信系统本质——信息的传输系统目的——把接收方不知道的信息及时、可靠、完整、安全、经济地传送给指定的接收方22．通信系统模型包括：信源、编码器、信道、译码器、信宿五部分信道编码信源编码保密译码信道译码信源译码保密编码噪声信道信源信宿3(1)信源——产生消息和消息序列的源——可以是人、生物、机器或其他事物——是事物各种运动状态或存在状态的集合消息——信源的输出消息——具体，如：语音、图像、文字等信息——抽象2．通信系统模型(续)4(2)编码器——信源编码器

2、、信道编码器、保密编码器①信源编码——对信源输出的消息进行变换和处理目的——提高信息传输的有效性②信道编码——对消息进行的变换和处理目的——提高信息传输的可靠性③保密编码——目的是保证信息的安全性2．通信系统模型(续)5(3)信道——信号从甲地传输到乙地的通道狭义信道——信号的传输媒质(介)[例]明线、电缆、波导、光纤、无线电波空间等广义信道——除狭义信道外，还包括通信系统某些部分信道噪声——通信系统各处干扰、噪声的集中等效体现2．通信系统模型(续)6(4)译码器——编码器功能之反也分成信源译码器、信道译码器、保密译码器三种(5)信

3、宿——消息传送的归宿[说明]①对实际通信系统，还应包括换能、调制、发射等各种变换处理②上述模型只针对一对一单向通信系统。还有一对多单向系统（广播），一对一双向系统（电话），多对多双向系统（会议电视）等2．通信系统模型(续)71.2研究通信系统的目的1．通信系统研究的目的目的——寻找信息传输过程的共同规律，以提高信息传输可靠性、有效性、保密性和认证性以达到信息传输系统最优化(1)四性①有效性高——占用资源少(时间、空间、频率等)②可靠性高——信源消息尽可能准确地在收端再现③保密性——对所传送的消息进行隐蔽和保护④认证性——接收者能正确

4、判断所接收的消息的正确性和完整性81．通信系统研究的目的(续)(2)研究某性能时的简化框图——在具体研究某一性能时可将某些功能框合并，以简化①有效性研究——把保密编码、信道编码并入信道信源编码信源译码无噪广义信道信源信宿信道编码信源编码保密译码信道译码信源译码保密编码噪声信道信源信宿91．通信系统研究的目的(续)②可靠性研究——把信源编码、保密编码并入信源信道编码信道译码信道广义信源广义信宿信道编码信源编码保密译码信道译码信源译码保密编码噪声信道信源信宿101．通信系统研究的目的(续)③保密性、认证性研究——把信源编码并入信源，信道

5、编码并入信道保密译码保密编码无噪广义信道广义信源广义信宿信道编码信源编码保密译码信道译码信源译码保密编码噪声信道信源信宿112．信源编码(1)目标——压缩信源码率具体——减小平均码长(信源符号的平均比特数)(2)分类——①经典压缩编码—无失真、限失真信源编码②现代压缩编码122．信源编码(续)(3)经典信源编码的两种基本途径①设法改变信源概率分布，使之尽可能不均匀再用最佳编码方法使平均码长逼近信源熵压缩上界——信息熵[例]霍夫曼编码、算术编码、游程编码等②去除、减少信源序列的相关性，使之成为不相关、低相关信源[例]预测编码、变换编

6、码、混合编码、矢量量化等132．信源编码(续)(4)现代压缩编码经典压缩编码方法——依据了信源本身固有的统计特性，并利用了人类视觉系统的某些特性来进行压缩编码，但利用得还不够充分现代压缩编码方法——突破了传统香农理论的框架，注重对感知特性的利用，使压缩率极大提高[例]小波变换、神经网络、模型基编码、分形编码等143．信道编码(1)目标——是提高信息传输的可靠性干扰、噪声——使通信质量下降模拟信号——信噪比下降数字信号——误码率增大(2)方法——增大传输所需的信道资源(码率或带宽)模拟信号——增大带宽，换取所需信噪比的减小数字信号——

7、增高码率（信息位后增设监督位）(3)理论基础——信道编码定理[内容]当信息率R低于信道容量C时，误码可接近零当信息率R高于信道容量C时，必有误码154．保密编码1949年，香农发表论文“保密通信的信息理论”，首次用信息论观点对信息保密问题作了全面论述1976年，迪弗(Diffe)和海尔曼(Hellman)发表“密码学的新方向”——一篇具有里程碑意义的文章，此后保密通信问题才得到广泛研究1978年McEliece用纠错码构造第一个公钥密码体制此后，有关密码学与纠错码相结合的研究得到了迅速发展，从而把两门原本无关的学科结合在一起二码合一

8、、三码合一——当前关注的课题16