绪论第一章重点要求掌握：1.通信系统的模型2.数字通信之优点3.主要性能指标4.信息及其量度计划学时：2学时$ 1.1引言信件邮递（传递实物）及传统的通信方式。一、现代通信之业务内容1．电报2. 电话3．传真4.广播5.电视6.因特网未来的个人通信：任何地方任何人之间双向地任何方式信息的实地实时全天候的交互。二、消息、信号与信息各种通信业务中传输的内容，统称为消息(message)通信则是传输信息的过程。怎样传输？任何消息都转化为电（光。电磁波）信号，才能借助现代科术将其高质量、大容量、快速度的传输。信号(signal)，是消息的替代物，是通信的直接对象。消息要有意义，为接受者所理解，才有价值。各种消息形式和内容千差万别，但都含有信息，通信过程中，信号被变来变去，但信息却不应改变。信息是消息的内涵，是通信数量的测度。81.2通信系统的组成一、基本组成(模型)信源信道信宿二.模拟通信系统语言、音乐、电视（目前的电视）都是连续的信源，产生连续信号，直接传输连续信号的通信系统是模拟通信系统调制的作用：1适应信道的要求（比如无线射频）2复用3改变信噪比
第一章 绪论 重点要求掌握： 1. 通信系统的模型 2. 数字通信之优点 3. 主要性能指标 4. 信息及其量度 计划学时：2 学时 §1.1 引言 信件邮递(传递实物)及传统的通信方式。 一、现代通信之业务内容 1. 电报 2. 电话 3. 传真 4. 广播 5. 电视 6. 因特网 未来的个人通信：任何地方任何人之间双向地任何方式信息的实地实时全天 候的交互。 二、消息、信号与信息 各种通信业务中传输的内容，统称为消息(message)通信则是传输信息的过 程。 怎样传输? 任何消息都转化为电(光。电磁波)信号，才能借助现代科术将其高质量、大 容量、快速度的传输。信号(signal)，是消息的替代物，是通信的直接对象。 消息要有意义，为接受者所理解，才有价值。各种消息形式和内容千差万 别，但都含有信息，通信过程中，信号被变来变去，但信息却不应改变。信息是 消息的内涵，是通信数量的测度。 §1.2 通信系统的组成 一. 基本组成(模型) 二. 模拟通信系统 语言、音乐、电视(目前的电视)都是连续的信源，产生连续信号，直接传 输连续信号的通信系统是模拟通信系统 调制的作用：1 适应信道的要求(比如无线射频) 2 复用 3 改变信噪比 信源 信道 信宿
模拟信源调制器发滤波器信道收滤波器解调器信宿←n,(t)n,(t)n(t)SSA点B点·调制器：使信号与信道相匹配，便于频分复用等·发滤波器：滤除调制器输出的无用信号·收滤波器：滤除信号频带以外的噪声一般设n(t)为高斯白噪声，n;(t)为窄带白噪声三数字通信系统数字信源（如计算机）或模拟信号数字化后的传输的是数字信号，它有两种传输方式：基带传输：1.数字信源编码信道译码信宿编译码包括压缩编码，纠错编码和密码。信调制信加编解译码器解受信者密器码息密器调器器源器道噪声源2.频带传输：调制作用与模拟调制类似。但数字调制又有新特点。四数字通信的优点与模拟通信比较：数字通信主要有以下五大好处：1．通信质量好。2.可以通过编码进行。3.现代数字信号处理。4.可加密、安全。可综合各种消息，使通信功能增强。5.正因为如此，模拟信号也往往先数字化，采用数字通信传输。数字信模拟信源A/D通模拟信宿D/A系统
模拟信源 调制器 发滤波器 信道 收滤波器 解调器 信宿 n(t) A 点 ni (t) no (t) i ) N S ( o ) N S ( B 点 ·调制器： 使信号与信道相匹配， 便于频分复用等 ·发滤波器：滤除调制器输出的无用信号 ·收滤波器：滤除信号频带以外的噪声 一般设 n(t)为高斯白噪声，ni(t)为窄带白噪声 三 数字通信系统 数字信源(如计算机)或模拟信号数字化后的传输的是数字信号，它有两种传 输方式： 1. 基带传输： 编译码包括压缩编码，纠错编码和密码。 信 息 源 噪声源 加 密 器 编 码 器 调 制 器 信 道 解 调 器 译 码 器 解 密 器 受 信 者 2. 频带传输： 调制作用与模拟调制类似。但数字调制又有新特点。 四 数字通信的优点 与模拟通信比较：数字通信主要有以下五大好处： 1. 通信质量好。 2. 可以通过编码进行。 3. 现代数字信号处理。 4. 可加密、安全。 5. 可综合各种消息，使通信功能增强。 正因为如此，模拟信号也往往先数字化，采用数字通信传输。 数字信源 编码 信道 译码 信宿 模拟信源 A/D 数 字 通 信 系 统 D/A 模拟信宿
81.3通信系统的分类和通信方式：一、分类1．按信号形式分：模拟与数字2.按传输媒介分：有线与无线3.按通信业务分：电报、电话、电传4.按调制方式分：基带与频带5.按复用方式分：频分、时分、码分二、方式按传输方向：1单工半双工23全双工串行按传输时间：12并行按传输模式：1广播式2点对点3通信网81.4信息及其量度一、信息的定义：1、信息是消息（信号）的不确定性的度量，有不确定性，才有“感”要解。2、不确定性来自客观事物本身的随机性，可以用概率统计来定量描述之。3、概率为1的事件，不存在不确定性。4、若干独立事件的总信息应等于各时间信息的总和而独立事件联合概率是各事件概率的乘积。5、对数以2为底时，信息的单位叫“比特”。（bit）对数以饿e为底时，信息的单位叫“奈特”。（nit）对数以10为底时，信息的单位叫“哈特”。二、信息摘1.离散信源的熵已知信源发出M个不同消息（符号）的概率分别为Pi，（i=1、2、3......m）1I, = logP(i=1、2、3......m)则发不同消息（符号）时自信息不同：1ZpP.bog=-PlogPP平均而言，发出一个符号的信息量为：H=E（I）=台2.离散信源的最大炳1Ho=Hmax=logm，发生在Pi=P2=....=Pm=m的等概情况下。二元等概信源Ho=log22=11，每位1比特。3.连续信源的焰（相对焰） (x) log f(x)dxH(x)式中f(x)为连续消息x出现的概率密度函数
§1.3 通信系统的分类和通信方式： 一、分类 1. 按信号形式分： 模拟与数字 2. 按传输媒介分： 有线与无线 3. 按通信业务分： 电报、电话、电传 4. 按调制方式分： 基带与频带 5. 按复用方式分： 频分、时分、码分 二、方式 按传输方向：1 单工 2 半双工 3 全双工 按传输时间：1 串行 2 并行 按传输模式：1 广播式 2 点对点 3 通信网 §1.4 信息及其量度 一、信息的定义： 1、信息是消息（信号）的不确定性的度量，有不确定性，才有“感”要解。 2、不确定性来自客观事物本身的随机性，可以用概率统计来定量描述之。 3、概率为 1 的事件，不存在不确定性。 4、若干独立事件的总信息应等于各时间信息的总和而独立事件联合概率是各 事件概率的乘积。 5、对数以 2 为底时，信息的单位叫“比特”。 （bit） 对数以饿 e 为底时，信息的单位叫“奈特”。（nit） 对数以 10 为底时，信息的单位叫“哈特”。 二、信息熵 1．离散信源的熵 已知信源发出 M 个不同消息（符号）的概率分别为 Pi，（i＝1、2、3.m） 则发不同消息（符号）时自信息不同： i i P I 1 = log （i＝1、2、3.m） 平均而言，发出一个符号的信息量为 ：H＝E〔Ii〕＝ i i i m i i i P P P P log 1 log 1 = − = 2．离散信源的最大熵 H0=Hmax=logm ，发生在 P1=P2=.=Pm= m 1 的 等概情况下。 二元等概信源 H0=log22=1 ，每位 1 比特。 3． 连续信源的熵（相对熵） H(x)= − − f (x)log f (x)dx 式中 f(x)为连续消息 x 出现的概率密度函数
$1.5主要性能指标通信的性能好坏应从数量和质量两方面衡量，即有效性和可靠性。一、模拟通信的指标1.带宽：信号所占用的频率范围的宽度。是反映模拟通信有效性的主要指标。aS10logN（dB），S为信号功率，N为噪声功率。它2.信噪比：定义信噪比=反映了当信号中混有噪声时，二者的比值。此值大，信号强，噪声弱，通信质量高。二、数字通信的指标1码率和信息率：码率R=每秒钟信源发出的码元（符号）个数，单位是波特。也叫波特率。若信源发出符号总数为M，则平均每符号最大信息量为H。=log,M（比特）。比如二元符号Ho=1bit；16进制符号H。=lbog,16=4bit。因此描述数字通信的有效性用：Rb=信息率每秒钟信源发出的信息的比特数。显然：Rb=HoR=Rlog2M单位：比特/秒=bit/s=bps2.误码率：描述数字通信质量用误码率表示。经通信后，信宿收到的码元中，错误码元所占总码元的比例
§1.5 主要性能指标 通信的性能好坏应从数量和质量两方面衡量，即有效性和可靠性。 一、模拟通信的指标 1．带宽：信号所占用的频率范围的宽度。是反映模拟通信有效性的主要指标。 2．信噪比：定义信噪比＝ N S 10log （dB），S 为信号功率，N 为噪声功率。它 反映了当信号中混有噪声时，二者的比值。此值大，信号强，噪声弱，通信质 量高。 二、数字通信的指标 1．码率和信息率： 码率 R＝每秒钟信源发出的码元（符号）个数，单位是波特。也叫波特率。 若信源发出符号总数为 M，则平均每符号最大信息量为 H0 = log 2 M （比特）。 比如二元符号 H0＝1 bit ；16 进制符号 H0 = log 2 16 ＝4 bit。 因此描述数字通信的有效性用：Rb=信息率每秒钟信源发出的信息的比特数。 显然：Rb= H0 R=R log 2 M 单位：比特/秒＝bit/s =bps 2．误码率： 描述数字通信质量用误码率表示。经通信后，信宿收到的码元中，错误码元所占 总码元的比例
第二章随机信号分析重点内容：1随机变量与概率统计的基本公式2随机过程的概念和数学描述3通信中典型的随机过程4随机信号通过线性系统计划学时：6学时$2.1引言为什么讲本章？讲什么？1.通信系统要处理的对象。2.先行课中没学过随机过程。3．随机过程较抽象难学。$2.2随机变量及其数学播述一、随机事件及概率1.随机现象现象：分子原子热运动，噪声概念：样本：随机现象的某次出现。事件：样本的结果。样本空间：无穷多（大量）样本的全体，事件空间：结果的集合，可能无穷多，也可能只有少数几种。特征：随机性表现在样本的偶然性和事件的不可预知性。2.概率随机现象的规律性表现在样本的大量统计特征上。mA概率的定义：设N次观测中事件A出现了mA次，当N很大时，N有确定P(A) = lim maN→N的比值。3.概率的性质任何随机事件的概率两事件之积的概率两事件之和的概率等二、随机变量1.引入：上述关于概率的定义，只能用离散少量的随机事件当事件数目很多，甚至连续分布时应引入更有效的数字描述。2.随机变量三、概率分布函数1.定义：连续的随机变量，谈某点概率已失去意义，Px(x)=p(X<x)代表随机变量小于等于某指定值x的概率。2.性质四、概率密度函数
第二章 随机信号分析 重点内容：1 随机变量与概率统计的基本公式 2 随机过程的概念和数学描述 3 通信中典型的随机过程 4 随机信号通过线性系统 计划学时：6 学时 §2. 1 引言 为什么讲本章？讲什么？ 1．通信系统要处理的对象。 2．先行课中没学过随机过程。 3．随机过程较抽象难学。 § 2.2 随机变量及其数学描述 一、随机事件及概率 1．随机现象 现象 ：分子原子热运动，噪声 概念： 样本：随机现象的某次出现。 事件：样本的结果。 样本空间：无穷多（大量）样本的全体。 事件空间：结果的集合，可能无穷多，也可能只有少数几种。 特征：随机性表现在样本的偶然性和事件的不可预知性。 2．概率 随机现象的规律性表现在样本的大量统计特征上。 概率的定义：设 N 次观测中事件 A 出现了 mA 次，当 N 很大时， N mA 有确定 的比值。 N m P A A N→ ( ) = lim 3．概率的性质 任何随机事件的概率 两事件之积的概率 两事件之和的概率等 二、随机变量 1．引入： 上述关于概率的定义，只能用离散少量的随机事件当事件数目很多，甚至连 续分布时应引入更有效的数字描述。 2．随机变量 三、概率分布函数 1．定义：连续的随机变量，谈某点概率已失去意义，Px(x)=p{X<x}代表随机 变量小于等于某指定值 x 的概率。 2．性质 四、概率密度函数