CEE通信原理樊昌信PPT课件

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通信原理电子信息工程学院郎百和

1Reference通信原理(第6版)学习辅导与考研指导(第2版),曹丽娜,樊昌信,国防工业出版社,2009现代通信原理,曹志刚钱亚生,清华大学出版社,1992通信原理简明教程(第二版),南利平,清华大学出版社,2007通信原理(第3版),周炯槃,北京邮电大学出版社,2008DigitalCommunications:FundamentalsandApplications,2ndEdition,BernardSklar,PrenticeHallPTR,2001DigitalCommunication,5thEdition,JohnG.Proakis,McGraw-HillCompaniesInc.,2007PrinciplesofDigitalCommunication，RobertG.Gallager，CambridgeUniversityPress，20082

2ReferenceDataNetworks(2ndEdition)，RobertG.Gallager，PrenticeHall，19923RobertG.GallagerDavidTseDinaKatabiPeterElias1923.11–2001.12

3Reference通信、数学理论研究牛人宗谱http://genealogy.math.ndsu.nodak.edu/search.phpDavidHilbertKhinchinKolmogorovMarkovLyapunov，etcCarlFriedrichGauß？4

4ReferenceFundamentalsofWirelesscommunications--DavidTseandP.Viswanath.Wirelesscommunications--AndreaGoldsmithWirelessCommunications:PrinciplesandPractice--T.S.RappaportWirelessCommunications--AndreasMolisch,MobileWirelessCommunications--MischaSchwartzDigitalSignalProcessing--JohnG.ProakisFundamentalsofStatisticalSignalProcessing,vol.1-2--StevenM.KayDetection,EstimationandModulationTheory,PartI-IV--VanTreesAnIntroductiontoSignalDetectionandEstimation--H.VincentPoorAdaptiveFilterTheory--SimonHaykinAdaptiveFilters--AliH.Sayed现代信号处理--张贤达Probability,RandomVariables,andStochasticProcesses--AthanasiosPapoulisAnIntroductiontoProbabilityTheoryandItsApplicationsvol.1-2--WilliamFeller5

5ReferenceIEEETrans.onCommunicationsIEEETrans.onWirelessComm.IEEETrans.onSignalProcessingIEEETrans.onVehicularTechnologyIEEETrans.OnBroadcastingIEEECommunicationsLettersIEEESignalProcessingLettersEURASIPJournalonAdvancesinSignalProcessingEURASIPJournalonWirelessCommunicationsandNetworkingWirelessCommunicationsandMobileComputing（WCMC）IETCommunicationsIEICETrans.onCommunicatons6

6先修课程概率论与随机过程信号与系统随机信号分析通信电子线路7

7课程涉及的相关理论8信源发送设备信道接收设备信宿噪声概率论与统计率失真理论信源编码密码理论信号处理调制理论信道编码电磁场与电波传播理论随机信号处理随机信号处理解调理论差错控制解码滤波理论密码理论信号与系统、电路分析、通信电子线路、交换理论、排队论、通信网理论

8FunctionalAnatomyofaCDMAHandset9

9如何学习学习方法为以教学内容为载体，启发引导学生在学习中汲取知识的精华；在探究中领悟知识的真谛；在实践中感受知识的魅力。避免：知而无识，学而无用。由“知”而内化为“识”，进而付诸于“行”。10汲取精华（知）领悟真谛（识）感受魅力（行）

10如何学习讲课的境界读课--------------讲课-------------说课教学的重点首先是“为什么讲解该内容”以及“该内容如何应用”，其次是“该内容是什么”。从数学概念来抽象定义，从物理概念来阐述性质，从工程概念来拓展应用。知识讲解知识传授、能力提高、素质培养定义、性质、举例问题提出、问题分析、问题解决、问题延伸。公式推导、计算技巧数学概念、物理概念、工程概念。11

11如何学习成长总是在错误中得到的。12

12课程体系13通信原理通信理论通信技术现代交换技术通信网理论基础信息论基础电磁场理论通信网络技术移动通信卫星通信光通信技术天线与电波传播

13学科体系14信息与通信工程0810电子科学与技术0809081001通信与信息系统081002信号与信息处理080901物理电子学080902电路与系统080903微电子学与固体电子学080904电磁场与微波技术光学工程0803

14学科体系15控制科学与工程0811081104模式识别与智能系统081101控制理论与控制工程081102检测技术与自动化装置081103系统工程081105导航、制导与控制计算机科学与技术0812081201计算机系统结构081203计算机应用技术081202计算机软件与理论

15学科体系0810信息与通信工程一级国家重点学科/博士点/硕士点北京交通大学北京理工大学北京邮电大学电子科技大学东南大学国防科学技术大学清华大学西安电子科技大学16一级学科博士点1北京大学28南京邮电大学2北京航空航天大学29宁波大学3北京交通大学30清华大学4北京理工大学31厦门大学5北京邮电大学32山东大学6大连海事大学33上海大学7大连理工大学34上海交通大学8电子科技大学35深圳大学9东北大学36四川大学10东南大学37天津大学11国防科学技术大学38武汉大学12哈尔滨工程大学39武汉理工大学13哈尔滨工业大学40西安电子科技大学14海军航空工程学院41西安交通大学15海南大学42西北工业大学16合肥工业大学43西南交通大学17河海大学44云南大学18华南理工大学45长春理工大学19华中科技大学46浙江大学20解放军电子工程学院47郑州大学21解放军理工大学48中北大学22解放军信息工程大学49中国传媒大学23空军工程大学50中国科学技术大学24空军预警学院(空军雷达学院)51中国科学院研究生院25南京大学52中国矿业大学26南京航空航天大学53中山大学27南京理工大学

16学科体系0811控制科学与工程一级国家重点学科/博士点/硕士点北京航空航天大学东北大学国防科学技术大学哈尔滨工业大学华中科技大学清华大学上海交通大学西安交通大学浙江大学170812计算机科学与技术一级国家重点学科/博士点/硕士点北京大学北京航空航天大学国防科学技术大学哈尔滨工业大学南京大学清华大学上海交通大学0809电子科学与技术一级国家重点学科/博士点/硕士点北京大学北京邮电大学电子科技大学东南大学复旦大学清华大学西安电子科技大学

17学科体系0803光学工程一级国家重点学科/博士点/硕士点清华大学北京理工大学国防科学技术大学南京理工大学浙江大学南开大学华中科技大学天津大学长春理工大学18

18学科之间的关系和分工各学科之间关系示意：19控制科学与工程电子科学与技术信息与通信工程计算机科学与技术光电信息技术电子科学与技术：承担电子材料与元器件的研究、设计、制造与应用。它是信息科学技术的基础。控制科学与工程：主要是研究信息综合应用，分析、判断、决策。信息与通信工程：从事信息获取、信息处理、信息传输与通信网络的理论、技术与产品的研究开发、设计与制造。计算机科学与技术：计算机系统结构、软件工程、人工智能、信息存储、计算机网络及计算机外部设备等的理论、技术、设备的设计、制造与研究工作光电信息技术：在激光发明之后产生的新领域，它与电子信息科学技术的所有学科都已结合，密不可分，如光计算机、光存储、光通信、激光雷达等。

19信息科学技术分类信息科学技术按结构层次可分为三大类:1)信息基础技术主要包括新材料、新能源、新器件的开发或制造技术。2)信息系统技术信信获取技术:如传感技术、检测技术等;信息处理技术：机算机软件和硬件技术；信息传输技术:网络通信技术、微波通信技术、卫星通信技术；信息控制技术:如反馈控制技术、现代控制技术。3)信息应用技术信息管理、信息控制、信息决策等社会信息应用技术。20

20主要的信息技术21信息获取信息传输信息处理信息存储信息利用语音获取图像获取物理参数获取遥感技术雷达定位编码调制检测无线通信有线通信电波天线微波中继语音处理图像处理文字处理信号处理神经网络模式识别磁存储光存储半导体存储网络存储纳米存储控制显示信息服务网络信息检索

21信息产业及与学科之间的关系22计算机硬件曙光超级计算机笔记本电脑微电子产业半导体材料集成电路集成电路生产装备固定通信移动通信软件产业通用软件专业软件互联网产品数字家电产业光电子产业电视机摄相机DVD播放机光网络光纤光缆光设备光存储介质激光照明路由器交换机网卡调制解调器集线器信息服务业通信产业卫星通信微波通信信息检索、电子商务和娱乐等

22专业背景与学科体系1998～2011我国学科门类设置共有11大类，包括理学、工学、农学、医学、管理学、哲学、经济学、法学、教育学、文学、历史学。其中工学下设21个专业门类，是专业门类最多的。其中电气信息类包括：通信工程、电子信息工程、信息工程等22个专业。2012～学科门类设置共有12大类，包括理学、工学、农学、医学、管理学、哲学、经济学、法学、教育学、文学、历史学、艺术学。工学下设31个专业门类，电子信息类：电子信息工程（工、理）、电子科学与技术（工、理）、通信工程、微电子科学与工程（工、理）、光电信息科学与工程（工、理）、信息工程。自动化类：自动化电气类：电气工程及其自动化23

23专业背景与学科体系相近专业的关系工科电子信息工程专业、通信工程专业与理科电子信息科学与技术专业属一个培养大类，区别在于专业侧重点不同。电子信息工程侧重“信息的获取与处理”，着眼点在电子产品（电路级）通信工程侧重“信息的产生与传输”，着眼点在通信网络（系统级）电子信息科学与技术侧重“电子的科学与技术”着眼点在材料与器件（元件级）24

24常用仿真软件SignalProcessingDesignerAdvancedDesignSystemMatlabSystemVueOpnetNS225

2526

2627

2728

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29第一章绪论通信原理30

30目录1.1通信和通信系统的一般概念1.2模拟通信与数字通信1.3通信发展简史1.4信息及其度量1.5通信系统的质量指标31

311.1通信和通信系统的一般概念“Thefundamentalproblemofcommunicationsisthatofreproducingatonepointeitherexactlyorapproximatelyamessageselectedatanotherpoint.”--ClaudeShannon1948在一定的约束条件下有效、可靠的传递信息。功率受限带宽受限复杂度受限功耗受限体积受限成本受限32

321.1通信和通信系统的一般概念通信的目的：传递消息中所包含的信息。实现通信的方式和手段：非电的：如旌旗、消息树、烽火台、驿站…电的：如电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、因特网和计算机通信等。“通信”这一术语一般指“电通信”，包括光通信，（光也是一种电磁波）。在电通信系统中，消息的传递是通过电信号来实现的。33

331.1通信和通信系统的一般概念34图1-3通信系统的一般模型

341.1通信和通信系统的一般概念通信：Communication，telecommunication信息（或消息）的传输和交换。消息：Message信息的物理表现形式。如语言、文字、数据或图像。信息：Information消息的内涵，即信息是消息中所包含的人们原来不知而待知的内容。信号：Signal消息的电(或光)的表示形式。信号是消息传递的物质载体。35

35目录1.1通信和通信系统的一般概念1.2模拟通信与数字通信1.3通信发展简史1.4信息及其度量1.5通信系统的质量指标36

361.2模拟通信与数字通信37通信系统数字通信系统基带传输系统调制传输系统基带传输系统调制传输系统模拟通信系统

371.2通信系统的组成模拟通信与数字通信的划分－－1.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。2.按信源信号参量的取值划分(即携带信息的参量是否是有限的来划分)。模拟信号：信号参量的取值是连续的或取无穷多个值的信号。也称连续信号，这个连续是指信号的某一参量可以连续变化或取无穷多个值，而不一定在时间上也连续。数字信号：是信号参量只能取有限个值的信号。也称离散信号，这个离散是指信号的某一参量是离散变化的，而不一定在时间上也离散。38

381.2模拟通信与数字通信模拟信号：数字信号：39(a)话音信号(b)抽样信号图1-2模拟信号(a)二进制信号(b)2PSK信号图1-3数字信号

391.2模拟通信与数字通信模拟通信系统模型实际通信系统中可能还有滤波、放大、天线波束成形、控制等过程。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）40图1-4模拟通信系统模型

401.2模拟通信与数字通信数字通信系统模型实际通信系统中可能还有数字复接、同步等。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一致。（载波同步、位同步、群帧同步、网同步）41图1-5数字通信系统模型

411.2模拟通信与数字通信42BlockdiagramofcommunicationsystemsSourceCodingChannelEncodingDigitalModulationLowpassFilteringCarriermodulationChannelCarrierDemodulationLowpassFilteringDigitalDemodulationChannelDecodingCarrier&symbolsynchronizationChannelEqualizationSourcedecoding

42数字通信的主要优点抗干扰能力强，可消除噪声积累；差错可控，可以采用信道编码技术使误码率降低，提高传输的可靠性；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；易于集成化，从而使通信设备微型化；易于加密处理，且保密强度高。43

43数字通信系统的缺点信号占用频带宽。如：一路数字电话占用带宽约20~60kHz一路模拟电话仅占用带宽约4kHz需要严格的同步系统。数字通信系统及设备比较复杂。克服数字通信缺点的办法：提高通信系统利用率（T,W,P）44

441.2（补充）通信系统分类按通信业务分类：话务通信；非话务通信（电报通信系统、数据通信系统）按调制方式分类：基带传输；频带（带通、调制）传输按传输媒质分类：有线通信系统；无线通信系统按工作波段分类:长波通信;中波通信;短波通信;微波通信;远红外线通信按信号复用方式分类:频分复用FDM，OFDM；时分复用TDM;码分复用CDM;空分复用SDM;波分复用WDM;极化波分复用PWDM45

451.2（补充）通信系统分类需要区分的几个概念复用方式：FDM，OFDM，TDM，CDM，WDM，SDM频分复用FDM，OFDM；时分复用TDM;码分复用CDM;空分复用SDM;波分复用WDM;极化波分复用PWDM双工方式：TDD，FDD(Duplex)多址方式：FDMA，TDMA，CDMA46

46THANKYOUSUCCESS2022/10/2047可编辑

47表1-1常见的调制方式48调制方式用途连续波调制线性调制常规双边带调幅AM广播抑制载波双边带调幅DSB立体声广播单边带调幅SSB载波通信、无线电台、数传残留边带调幅VSB电视广播、数传、传真非线性调制频率调制FM微波中继、卫星通信、广播相位调制PM中间调制方式数字调制振幅键控ASK数据传输频移键控FSK数据传输相移键控PSK、DPSK、QPSK等数据传输、数字微波、空间通信其他高效数字调制QAM、MSK等数字微波、空间通信

48表1-1常见的调制方式（续）49调制方式用途脉冲调制脉冲模拟调制脉幅调制PAM中间调制方式、遥测脉宽调制PDM(PWM)中间调制方式脉位调制PPM遥测、光纤传输脉冲数字调制脉码调制PCM市话、卫星、空间通信增量调制DM(△M)军用、民用数字电话差分脉码调制DPCM电视电话、图像编码其他语言编码方式ADPCM、APC、LPC中低速数字电话

49表1-2通信波段与常用传输媒质50频率范围波长名称传输媒质典型应用3Hz~30Hz107~108m极低频ELF有线线对长波无线电远程导航、水下通信30Hz~300Hz106~107m超低频SLF有线线对长波无线电水下通信300Hz~3kHz105~106m特低频ULF有线线对长波无线电远程通信3kHz~30kHz104~105m甚低频VLF有线线对长波无线电远程导航、水下通信、声呐30kHz~300kHz103~104m低频LF有线线对长波无线电导航、无线电信标、电力线通信、水下通信300kHz~3MHz102~103m中频MF同轴电缆短波无线电调幅广播、移动陆地通信、海事通信、测向、遇险求救3MHz~30MHz10~102m高频HF同轴电缆短波无线电移动无线电话、短波广播、电报、定点军用通信、业余无线电30MHz~300MHz1~10m甚高频VHF同轴电缆米波无线电电视、调频广播、空中管制、车辆、通信、导航

50表1-2通信波段与常用传输媒质(续)51频率范围波长名称传输媒质典型应用300MHz~3GHz10~100cm特高频UHF波导分米波无线电微波接力、卫星和空间通信、雷达3GHz~30GHz1~10cm超高频SHF波导厘米波无线电微波接力、卫星和空间通信、雷达30GHz~300GHz1~10mm极高频EHF波导毫米波无线电雷达、微波接力、射电天文学300GHz~3THz0.1~1mm亚毫米波波导毫米波无线电未划分、实验用43THz~430THz7μm~0.7μm红外光纤激光空间传播光通信系统430THz~750THz7μm~0.4μm可见光光纤激光空间传播光通信系统750THz~3000THz0.4μm~0.1μm紫外光纤激光空间传播光通信系统

511.2（补充）通信方式按消息传递的方向与时间关系划分52图1-6单工、半双工和全双工通信方式示意图(a)单工；(b)半双工；(c)全双工

521.2（补充）通信方式按数字信号排列顺序划分53图1-7并行和串行通信方式示意图(a)并行传输；(b)串行传输

531.2（补充）通信方式按通信网络形式划分54图1-8按网络形式划分的通信方式(a)点－点直通方式；(b)点－多点分支方式；(c)多点－多点交换方式

541.2（补充）现代通信网的分层结构55AP：AccessProvider

551.2（补充）现代通信网的分层结构按功能划分56应用层业务层传送层支撑网各种信息应用传送各种信息传送手段和基础设施信令网同步网电信管理网

561.2（补充）现代通信网的分层结构现代通信网的接口结构57CoreNetworksTMNAccessNetworksAcessNodeCustomerPremisesNetworkQ3Q3UNISNI

57目录1.1通信和通信系统的一般概念1.2模拟通信与数字通信1.3通信发展简史1.4信息及其度量1.5通信系统的质量指标58

581.3通信发展简史电话：1876，BellCorp.，invention1881,John,twistedpairofwires1887,Charles,thinglassfiber1892,Alman,automatedswitching1946Coaxialcableused1950,Microwareradiosystem1958Underseacable1962,TDMintroduced59

591.3通信发展简史无线发展史：1864Maxwell,equationsforelectromagneticwaves1887Hertz,radiowavesobserved1893Tesla,tunedspark-gaptransmitter&receiver1901Marconi,transmutedradiosignalacrossAttaint1920Frank,BroadcastRadio1948Shannon，afamouspaper:“AMathematicalTheoryofInformation”60

601.3通信发展简史初级阶段（110年）1838有线电报（sos）1876电话1894无线电报1918AM广播1936FM广播1938TV广播1940～1945雷达、微波通信61

611.3通信发展简史近代通信阶段（50年）1948香农“信息论”1958通信卫星60年代IC、彩电、数字通信、电子计算机70年代LSI（大规模集成电路）、商用通信卫星、数字程控交换机、分组交换网协议62

621.3通信发展简史现代通信阶段（30年）80年代光纤通信、移动通信、ISDN网研制、因特主干网90年代各种先进的通信网络类型多样化、规模大型化、业务综合化信息高速公路NGN:下一代网络技术上更为先进的网络提供更为先进业务的网络63

63目录1.1通信和通信系统的一般概念1.2模拟通信与数字通信1.3通信发展简史1.4信息及其度量1.5通信系统的质量指标64

641.4信息及其度量信息论的发展方向其一是在维纳(WienerN.)的“平稳时间序列的内插、外推和平滑方法”和“控制论”两本名著的基础上发展起来的分支一一一一微弱信号检测理论。其二是在香农(ShannonC.E.)的“通信的数学理论”和“噪声中的通信”这两篇名著的基础上发展起来的分支一一一一信号的设计和编码理论。65

651.4信息及其度量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。消息中所含信息量大小与消息内容的不确定性有关。度量信息量的方法？信号是消息的载体，而信息是消息的内涵。任何信源产生的输出都是随机的，信息含量就是对消息中这种不确定性的度量。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，其包含的信息量就越大。66

661.4信息及其度量假设P(x)是一个消息发生的概率，信息量I与P(x)之间的关系（1）信息量是概率的函数，即I=f[P(x)]（2）P(x)越小，I越大；反之，I越小，且P(x)→1时，I→0P(x)→0时，I→∞（3）信息具有相加性（互相独立事件构成的消息）因此满足上述条件，I与消息出现的概率P(x)之间的关系应为67

67信息量的单位比特（bit——binaryunit）：奈特（nat——natureunit）:哈特（Hart——Hartley）：在信息论中为书写方便，通常以log代表log268

68离散信源的信息量【例】设二进制离散信源，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1.传送等概率的二进制波形之一（P=1/2）的信息量为1比特。2.传送等概率的四进制波形之一（P=1/4）的信息量为2比特，这时每一个四进制波形需要用2个二进制脉冲表示；3.传送等概率的八进制波形之一（P=1/8）的信息量为3比特，这时至少需要3个二进制脉冲。4.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69

69离散信源的信息量【例】：求离散信源的自信息量。一次掷两个色子，作为一个离散信源，求下列事件产生后提供的信息量。a.仅有一个为3；b.至少有一个为4；c.两个之和为偶数；解：一个色子有6个符号，两个色子的总数（信源符号数）为36。a.事件样本数=5×2=10（另外一个不能为3）b.事件样本数=5×2+1=11（加上一个双4）c.事件样本数=9×2=18则：p(a)=10/36=5/18;p(b)=11/36;p(c)=18/36=1/2;I(a)=log(18/5)=1.848(bit);I(b)=log(36/11)=1.7105(bit);I(c)=log2=1(bit);70

70离散信源的平均信息量对于非等概情况设：一个离散信源是由M个符号组成的集合，其中每个符号xi(i=1,2,3,…,M)按一定的概率P(xi)独立出现，即则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（统计平均）71

71离散信源的平均信息量由于H(x)同热力学中的熵形式相似，故称它为信息源的熵，其单位为bit/符号。72

72离散信源的平均信息量【例】一离散信源由0，1，2，3四个符号组成，出现概率分别为3/8,1/4,1/4,1/8，且每个符号的出现都是统计独立的。201020130213001203210100321010023102002010312032100120210为某消息，求其信息量。解：①熵②算术平均信息量此消息中，0出现23次，1出现14次，2出现13次，3出现7次，共有57个符号。73

73离散信源的平均信息量该消息的信息量总量为每个符号的算术平均信息量为74

74离散信源熵函数的性质熵函数熵函数的非负性熵函数的对称性熵函数的确定性熵函数的连续性熵函数的扩展性熵函数的极值性熵函数的上凸性75

75离散信源的最大熵定理作一个辅助函数λ为待定系数，由得n个方程组76

76离散信源的最大熵定理离散信源先验等概时则，信源熵最大二元离散信源：77p11/2H(x)01

77连续信源的平均信息量连续信源的绝对熵｛P(xi)，P(x)为pdf，P(xi)△为概率｝78△p(xi)p(x)axib

78连续信源的平均信息量连续信源的相对熵｛P(x)为pdf｝连续信源熵为一个相对熵，其值为绝对熵减去一个无穷大量。连续信源有无穷多个状态，因此根据定义，Shanon熵必然为无穷大。连续信源的熵不等于一个消息状态具有的平均信息量。其熵是有限的，而信息量是无限的。连续信源熵不具有非负性，可以为负值。79

79连续信道的信道容量(Channelcapacity)信道容量若噪声n(t)的单边功率谱密度为no，则在信道带宽B内的噪声功率N=noB。因此，Shannon公式的另一形式为Shannon公式表明:当信号与信道AWGN的平均功率给定时，在具有一定带宽的信道上，理论上单位时间内可能传输的信息量的极限数值。80

80连续信道的信道容量(Channelcapacity)由Shannon公式可得以下结论：B增加，同时也增大N：81

81离散信道的信道容量(Channelcapacity)离散信道的信道容量(Channelcapacity)平均交互信息量I(X,Y)熵速率r·I(X,Y)，r为信道传输的符号速率8200111-p1-pppH(X,Y)H(X/Y)H(Y/X)H(X)H(Y)I(X,Y)

82离散信道的信道容量(Channelcapacity)条件熵H(X/Y)称为疑义度，可疑度，它表示接收者收到Y后，对信源X仍然存在的平均不确定度。对于接收者来说，H(X)称为先验不确定度，H(X/Y)称为后验不确定度。平均交互信息量等于不确定度的变化量。条件熵H(Y/X)称为扩散度，噪声熵，它表示发信者发出X后，对信道输出Y仍然存在的平均不确定度。对于发信者来说，H(Y)称为先验不确定度，H(Y/X)称为后验不确定度。平均交互信息量等于不确定度的变化量。83

83离散信道的信道容量(Channelcapacity)对于给定的信道模型；{X,P(Y/X),Y}，其互信息量为：其中平均互信息量I(X,Y)=H(X)-H(X/Y)=H(Y)-H(Y/X)=H(X)+H(Y)-H(X,Y)84

84离散信道的信道容量(Channelcapacity)容量C的定义：每个符号能够传输的平均信息量最大值当信道中的噪声极大时，H(X/Y)=H(X)。这时C=0，即信道容量为零。容量Ct的定义：式中r——单位时间内信道传输的符号数。85

85目录1.1通信和通信系统的一般概念1.2模拟通信与数字通信1.3通信发展简史1.4信息及其度量1.5通信系统的质量指标86

861.5通信系统的质量指标有效性（传输速度）与可靠性（传输质量）一、模拟通信系统的质量指标有效性—有效传输带宽；可靠性—输出信噪比(SNRout)二、数字通信系统的质量指标有效性：①码元速率Rs、信息速率Rb②码元频带利用率ηs、信息频带利用率ηb可靠性：①误比特率；②误码元率87

871.5通信系统的质量指标数字通信系统的有效性：①码元速率Rs、信息速率Rb码元速率（波特率）Rs，单位是波特（Baud），记为B，码元速率与进制数无关，只与传输的码元长度T有关信息速率（比特率）Rb，单位是比特/秒，可记为bit/s，或b/s，或bps，码元速率和信息速率有确定的关系，即88

881.5通信系统的质量指标数字通信系统的有效性：①码元速率Rs、信息速率RbM-aryunary,binary,ternary,quaternary,quinary,octonary...M进制的码元速率RSM与二进制的码元速率RS2之间关系：【例】码元速率为1200B，采用八进制（M=8）时，信息速率为3600b/s；采用二进制（M=2）时，信息速率为1200b/s，可见，二进制的码元速率和信息速率在数量上相等。89

891.5通信系统主要性能指标数字通信系统的有效性：②码元频带利用率ηs、信息频带利用率ηb90

901.5通信系统的质量指标数字通信系统的可靠性：①误比特率(误比特率或误信率)Pb②误码元率(误符号率或误码率)Ps二进制时，有M进制时，有91

911.5通信系统的质量指标【例】某完备的信源空间由A、B、C、D四个信源符号组成，每个符号用二进制脉冲编码，00代替A、01代替B、10代替C、11代替D，每个脉冲宽度为5ms，若信源符号出现的先验概率分别为：，求传输的平均信息速率。解：92

92本章结束第一章绪论93

93THANKYOUSUCCESS2022/10/2094可编辑