通信原理I第1章-绪论幻灯片.pptVIP

* 5 信息及其度量(4) 信息源的最大熵，发生在每一个符号等概率出现时 如果各符号x1 x2 … xM等概出现，即P(xi)=1/M，则有 用平均信息量计算消息的信息量 若消息传送的符号总数为m， 例：信息源由独立等概的符号0, 1组成，M = 2 则 I = m H(x) (bit) H(x) = log2 M = 1bit/符号 此时符号数与比特数相等。 * 5 信息及其度量(6) 连续消息的度量 连续信源的熵是一个相对熵(比?多出的相对量)，而离散信源的熵是一个绝对熵 Ex.:suppose a digital source formed by four digits 0(1/8), 1(1/2),2(1/8),3(1/4). Find:a)the entropy of the source b)the information quantity for each digit. Sol.: H=1/8log2(8) + 1/2log2(2) + 1/8log2(8) + 1/4log2(4) =1.75bits I1=log8=3bits, I2=log2=1bit, I3=log8=3bits, I4=log4=2bits 5 信息及其度量(4) * 5 信息及其度量(5) 例 一信息源由四个符号0, 1, 2, 3组成，它们出现的概率分别为3/8, ?, ?, 1/8，且每个符号的出现都是独立的。试求某个消息201020130……(57个符号：0~23, 1~14, 2~13, 3~7)的信息量。 方法一： 方法二： 性能指标 质量指标：是整个通信系统的综合评估 通信系统：可靠性，有效性，适应性，标准性，经济性，可维护性和友好性 但从根本来说，通信系统的目的是将信息从信源传递到信宿，因此可靠性（质量）和有效性（传输效率）是首先要考虑的。 模拟通信系统的评估：可靠性：发与收信号的差异程度----均方误差（噪声的影响，系统的不完善因素） 有效性：消息中所含的信息量，单位时间可传递的信息量多少。 数字通信系统：信息传输速率和发生差错的概率（误码概率） 6 主要性能指标 * 6. 主要性能指标(1) 有效性：系统传输消息的效率/通信资源(频率、时间)的充分利用，在给定的信道内能够容纳多大的信息量，或允许传输多高的信息率 可靠性：信息传输的准确程度，传送消息的准确还原 根据信息论观点，通信系统的有效性和可靠性常常是一对矛盾。也就是说有效性很高的通信系统往往带来可靠性不足的缺点；或者是保证了很高的可靠性，但导致有效性的降低。可靠性是矛盾的主要方面，即发送消息在接收端的准确还原。 形成矛盾的根本原因：信道不理想 噪声和干扰 带宽、时间受限 * 6. 主要性能指标(2) 模拟通信系统的性能指标 有效性：用所传信号的有效传输带宽来表征 可靠性：均方误差 输出信噪比(仅考虑加性干扰)：接收端输出的信号平均功率与噪声平均功率之比(SNR) 电话：SNR 40dB, 话音清晰度 95% 电视：SNR = 40~60dB * 6. 主要性能指标(3) 离散数字信号的表示 离散信源的 M = 2k 种可能状态可以用 k 位二进制数字或一位 M 进制数字表示 用时间间隔相同的信号来表示一位二进制或 M 进制数字 这个固定的时间间隔长度 T 称为符号/码元长度 每个间隔内的信号波形称为符号/码元(二进制或 M 进制) AB C D 00 01 10 11 0 1 2 3 T t T t 1 T t 2 -1 T t -2 T 2T t 1 T 2T t 1 T 2T t -1 T 2T t 1 码元：信源发出的消息或代表每个消息的信号（符号） 码元速率RS：信源每秒钟发出的码元数，单位波特（Baud), 又称符号速率（symbol rate），波特率 信息速率Rb（比特率，bit rate）：信源每秒钟发出的平均比特数。单位：bps or bit/sec 码元速率和比特速率的关系：1个码元可以含多比特或小于1个比特的信息，因此一般情况下码元速率与比特速率在数值上是不等的。 频带利用率?：传输速率与系统带宽之比，单位为bit/s/Hz或Baud/Hz 码元速率和比特速率 6 主要性能指标 Rb ＝ Rs log2 M (bit/s) Rs ＝ Rb /log2 M (baud) * 例：四进制等概分布情况下，一个码元含二比特的信息量。在数值上我们有Rb =2RB. 二