【文章內(nèi)容簡介】 有線通信系統(tǒng)還包括載波、電纜、光纖通信系統(tǒng) 。 無線通信系統(tǒng)有調(diào)幅、調(diào)頻廣播、移動通信、微波接力、衛(wèi)星通信系統(tǒng)等。 各種傳輸媒質(zhì)有其特定的工作頻率，常用傳輸媒介的頻率范圍及用途如下表 : 常用傳輸媒質(zhì)的頻率范圍及用途 ? ? 1． 按消息傳遞的方向與時間關(guān)系 ， 通信方式可分為 單工 、 半雙工 及 全雙工 通信三種 。 單工通信是指消息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞?， 因此只占用一個信道 ， 如圖 （ a) 所示 。 廣播 、 遙測 、 遙控 、 無線尋呼等就是單工通信方式 。 半雙工通信是指通信雙方都能收發(fā)消息 ， 但不能同時進行收和發(fā)的工作方式 ，如圖 (b)所示 。 例如 ， 使用同一載頻的對講機 ， 收發(fā)報機等都是半雙工通信方式 。 全雙工通信 ， 是指通信雙方可同時進行收發(fā)消息的工作方式 。 一般情況全雙工通信的信道必須是雙向信道 ， 如圖 (c)所示 。 普通電話 、 手機都是最常見的全雙工通信方式 ， 計算機之間的高速數(shù)據(jù)通信也是這種方式 。 通信方式 雙向通信過程中涉及的信道共享問題 單工、 半雙工和全雙工通信方式示意圖 并行傳輸是將數(shù)字序列以成組的方式在兩條或兩條以上的并行信道上同時傳輸 ， 如圖 （ a） 所示 。 優(yōu)點是節(jié)省傳輸時間 ， 但需要傳輸信道多 ， 設(shè)備復(fù)雜 ， 成本高 ， 故較少采用 ， 一般適用于計算機和其他高速數(shù)字系統(tǒng) ， 特別適用于設(shè)備之間的近距離通信 。 2．按數(shù)字信號排列順序分 并行傳輸和串行傳輸 串行傳輸是數(shù)字序列以串行方式一個接一個地在一條信道上傳輸， 如圖 (b)所示。一般的遠距離數(shù)字通信都采用這種傳輸方式。 發(fā) 送 設(shè) 備 接 收 設(shè) 備 … ( a ) 發(fā) 送 設(shè) 備 接 收 設(shè) 備 1 0 1 ( b ) 信息的度量 通信的目的在于傳輸信息，為了衡量通信系統(tǒng)的傳輸能力，需要對被傳輸?shù)男畔⑦M行定量的描述，要涉及信息量的定義和相關(guān)計算 。 一個消息攜帶的信息量大小與消息出現(xiàn)的可能性有關(guān)，而可能性可以由消息的統(tǒng)計特性 —— 概率描述。 因此消息中所含的信息量 I是出現(xiàn)該消息的概率 P(x)的函數(shù)。即： I=I[P(x)] 例 1：比較以下兩條消息包含的信息量 I （ 1）去年冬天下雪了， （ 2）今年夏天下雪了， 1. 離散信源的信息量 信息量的單位與對數(shù)底數(shù) a有關(guān) 。 a=2時 ， 信息量的單位為比特 (bit)； a=e時 ， 信息量的單位為奈特 (nat)； a=10時 ， 信息量的單位為哈特萊 。 目前廣泛使用的單位為比特 。 )(l og)(1l og)( iaiai xPxPxI ???消息的出現(xiàn)概率越小，它所含的信息量越大；反之，信息量越小，對于獨立事件 xi，若事件發(fā)生概率為 P(xi)，則 xi包含的信息量為 , I(0)=I(1)=log2 =log22=1 (bit) 211例 2. 設(shè)二進制離散信源 以相等的概率發(fā)送數(shù)字 0或 1，則信源每個輸出的信息含量為 可見，傳送等概率的二進制波形之一（ P=1/2）的信息量為 1比特。同理，傳送等概率的四進制波形之一（ P=1/4）的信息量為 2比特，這時每一個四進制波形需要用 2個二進制脈沖表示；傳送等概率的八進制波形之一（ P=1/8）的信息量為 3比特，這時至少需要 3個二進制脈沖。 進一步，對于離散信源， M個波形等概率（ P=1/M）發(fā)送，每一個波形的出現(xiàn)獨立，即信源是無記憶的，則傳送 M進制波形之一的信息量為： 信息量計算舉例 I=log2 =log2 =log2 M(bit) 式中 ， P為每一個波形出現(xiàn)的概率 ， M為傳送的波形數(shù) 。 若 M是 2的整冪次 ， 比如 M=2k（ k=1， 2， 3， …） ， 則上式可改寫為： p1M11式中 , k是二進制脈沖數(shù)目，也就是說，傳送每一個 M（ M=2k）進制波形的信息量就等于用二進制脈沖表示該波形所需的脈沖數(shù)目 k。 I=log2 2k=k (bit) 如果是非等概情況 ， 設(shè)離散信源是一個由 n個符號組成的符號集 ， 其中每個符號 xi(i=1, 2, 3, …, n)出現(xiàn)的概率為 P(xi)， P(xi)=1, 則 x1, x2, …, xn 所包含的信息量分別為 log2 P(x1), log2 P(x2)， …， log2 P(xn)。 于是 ， 每個符號所含信息量的統(tǒng)計平均值 ， 即平均信息量為： ??ni 1符號）/)((log)( 21bi txPxP ini i??? 與熱力學(xué)中的熵定義類似 ， 故通常又稱它為信息源的熵 ， 其單位為 bit/符號 。 2. 離散信源的平均信息量平均信息量 H(x)=[P(x1)log2P(x1)+P(x2)log2P(x2)+…+P(xn)log2 P(xn)]= 當(dāng)信源中每個符號等概獨立出現(xiàn)時，信源的熵有最大值， H max =log2 M(bit/符號 )=log2 2k=k (bit/符號 ) 例 0， 1， 2， 3四個符號組成 ， 它們出現(xiàn)的概率分別為 3/8, 1/4, 1/4, 1/8， 且各符號的出現(xiàn)獨立 。 求消息202220220213001203210100321010023102022022312032100120210的信息量 。 解：此消息中 ， 0出現(xiàn) 23次 ， 1出現(xiàn) 14次 ， 2出現(xiàn) 13次 ， 3出現(xiàn) 7次 ， 共有 57個符號 ， 故該消息的信息量為 平均信息量計算舉例 )(1088l og74l og134l og1438l og23 2222 bi tI ?????每個符號的平均信息量為： 符號）符號數(shù) /( 0 8 b i tII ???若用熵的概念來計算， 得 ： 81l o g8141l o g41283l o g83222 ????????H符號）/( b i t? 可見，兩種算法的結(jié)果有一定誤差，但當(dāng)消息很長時， 用熵的概念來計算比較方便。 而且隨著消息序列長度的增加， 兩種計算誤差將趨于零。 改變條件：當(dāng)四個符號獨立等概出現(xiàn)時，熵為 符號）/(2 b it 最大值 信源的最大熵 ? 當(dāng)信源輸出的符號等概出現(xiàn)且統(tǒng)計獨立時，信源熵取得最大值，即 信源熵與符號概率關(guān)系曲線 )( b it /lo g)( 2m a x 符號MΧH ?平均信息量計算舉例 (續(xù)） 例 4:某離散信源由 A， B,C,D四種符號構(gòu)成，其出現(xiàn)概率分別為 1/4， 1/8， 1/8， 1/2，各消息符號的出現(xiàn)相對獨立 ,該信源的平均信息量為 ，要獲得最大平均信息量，條件為 ,此時的平均信息量為 。 連續(xù)信源的平均信息量 2( ) ( ) l o g ( ) , ( )H