通信原理通信原理1.1通信的基本概念实现通信的方式和手段：广义通信（Communication）：(包括非电的)如旌旗、消息树、烽火台…狭义通信（Telecommunication）：(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。电信发明史1837年：莫尔斯发明有线电报1876年：贝尔发明有线电话1896年：马可尼发明无线电报1918年：调幅无线电广播、超外差接收机问世1936年：商业电视广播开播……………后面讲述中，“通信”这一术语是指“电通信”，包括光通信，因为光也是一种电磁波。在电通信系统中，消息的传递是通过电信号来实现的。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）：各种消息及将其转换成的原始电信号，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。接收设备：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。1.2.2模拟通信和数字通信模拟信号和数字信号模拟信号：用电压模拟实际消息的物理变化。信号参量取值连续，例如(麦克)风(phone)输出电压：数字信号：用电脉冲序列表示数字序列。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，相应地把通信分为模拟通信和数字通信。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：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），即调制调制：将信号的频谱适当搬移，以适合于信道传输或进行多路复用。解调：调制的反变换。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：模/数转换，加密，有效性编码信道编码：纠错编码，线路编码信道译码和信源解码：分别是信道编码和信源编码的反变换此外，同步：使收发两端的信号在时间上保持步调一致1.2.3数字通信的特点优点抗干扰能力强，无噪声积累便于信号的存储、处理与交换便于加密和纠错便于各种业务信号的综合传输。ISDN缺点：占用信道频带宽1.3通信系统分类1.3.2通信方式单工、半双工和全双工通信单工通信：消息只能单方向传输的工作方式半双工通信：通信双方都能收发消息，但不能同时收发的工作方式全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方式并行传输和串行传输并行传输：将代表信息的数字信号码元序列以成组的方式在两条或两条以上的并行信道上同时传输优点：节省传输时间，速度快：不需要字符同步措施缺点：需要n条通信线路，成本高串行传输：将数字信号码元序列以串行方式一个码元接一个码元地在一条信道上传输优点：只需一条通信信道，节省线路铺设费用缺点：速度慢，需要外加码组或字符同步措施其他分类方式：同步通信和异步通信专线通信和网通信1.4信息及其度量1.4信息及其度量1.4信息及其度量1.4信息及其度量若有M个等概率符号（P=1/M），且每一个符号的出现是独立的，则传送M进制符号之一的信息量为若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。非等概率情况收到不同符号，获得不等的信息量。例如，二进制P(0)=3/4，P(1)=1/4，则设：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（概率场）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H(x)同热力学中的熵形式相似，故称它为信息源的熵，简称信息熵若M个符号等概，则1.4信息及其度量二进制信源的熵(在教材中第4章p.80)设发送“1”的概率P(1)=，则发送“0”的概率P(0)＝1－当从0变到1时，信源的熵H()可以写成：按照上式画出的曲线：由此图可见，当＝1/2时，此信源的熵达到最大值。这时两个符号的出现概率相等，其不确定性最大。例如，对于二进码，当P(0)=P(1)=1/2时，H=1bit(等概信源的熵)；当P(0)=3/4，P(1)=1/4时，非等概率消息的熵<等概率消息的熵，或等概率消息有最大熵【例1】一离散信源由“0”，“1”，“2”，“3