49
信源解码器在接收侧构造一个完全相同的 表，对接收序列作相应的解码 该表将44位信源编码成16个码字，每码字5 比特，总共80位比特。所以这种算法没有 提供任何数据压缩，为什么？ 因为我们所考虑的序列非常短，随着序列 长度的增加，该编码算法的效率越来越高， 实现了信源输出序列的压缩

50

L-Z算法被广泛的用于计算机文件的压缩。 UNIX操作系统中的“compress”、 “uncompress”以及早期的MS-DOS操作系 统、windows操作系统中的许多算法就是这 种算法不同方式的体现
1，0，10，11，01，00，100，111，010， 1000，011，001，110，101，10001 字典内容
1 0 10 11 01 00 100 111 010 1000 011 001
字典中的位置
0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100

45

在L-Z算法中，离散信源的输出序列分解为 长度可变的分组，称为码段。每当信源输 出字符组在最后位置加上一个字符后于前 面的已有码段都不相同时，把它作为一种 新的码段引入。这些码段列入一个位置字 典，用来记录已有码段的位置。在对一个 新的码段编码时，只要指出字典中现有码 段的位置，把新字符附在后面就行了
16
人们倾向于使用较低频率的雷达进行较远 距离的探测，其原因在于较低频率能够获 得较低的大气衰减和较大的功率 人们倾向于使用较高的雷达频率进行较高 分辨率的、近距离的探测，这是由于在给 定天线尺寸情况下，较高频率可以得到的 波束宽度较窄，以及其较大的大气衰减和 较低的可用功率

17
无线信号的衰落问题较之有线信道中 信号衰落规律要复杂得多，具体表现在：
当发射机和接收机有一方在移动 时，在很短的时间内，会产生行 程差 d vt cos 该行程差引起的相位变化为
2 vt cos /
再由频率和相位的关系得到多普 勒频移为
fD 1 v cos 2 t
接收机接收到的信号频率会产生 大小为fD 的频率偏移。
10
电磁波透射传播
空气中的电磁波照射到某一物体时，一部 分能量的信号经反射、绕射或散射后在空 气中传播，另一部分能量的信号会直接穿 透该物体，在该物体的背面空气中传播。 电磁波的穿透传播，是无线通信电磁波的 一种重要传播手段。

11
不同类型的电磁波具有不同的频率，而不同 频率的电磁波会呈现出不同的传播特性
12
传输线路和频率的关系

低于2MHz的电磁波会沿着地形的起伏而传 播，所以我们可以在千里之外收到信号
13

频率在2MHz-30MHz之间，大气层的折射 会引起多次反射的空波传递
14

频率高于30MHz，信号会进行视距传播，或 穿过大气层到达卫星；也会发生大气散射
15

以上三种传播方式正好对应着无线电广播 的三个常用频段：中波，短波，调频
000 0.2 001
01
43
莫尔斯码和ASCII码
理论上，霍夫曼编码能够产生最优的信源 编码，但是前提条件是需要知道所有信源 符号的发生概率，往往不能实现 与霍夫曼编码不同，L-Z（Lempel-Ziv ）信 源编码算法设计成与信源的统计特性无关， 因此L-Z信源编码属于通用信源编码算法范 畴，是一种可变的定长算法，又称字典式 压缩算法（最早在电报通信中得到应用）
数字通信系统
武汉大学 测绘学院 测量工程研究所 张鹏 18071086877 pzhang@
数字通信系统 发送侧示意图
干 扰
数字 信号
无 线 信 道
2
主要内容
无线信道 香农公式 信源编码 信道编码

3
无线通信系统带来了移动性，但在数据传输 率和可靠性方面永远无法与有线通信相媲美 衰落和干扰是无线通信特有的两个问题。如 何抑制这两种问题一直是无线通信研究中的 永恒主题
158.5dBW 3dB 3.4dB 0.5dB+184.4dB-13.4dB
36
补充说明： 分贝在声学中也被用来表示声音的强度，只 是计算时采用20微帕斯卡为参考值
Prms L 20 lg Pref
0分贝：勉强可听见的声音 20分贝：安静的办公室的声音 40分贝：一般办公室谈话 80分贝：热闹的街道
41
信源编码：霍夫曼 （Huffman）编码

霍夫曼编码基本思想是：对出现概率较大 的符号取较短的码长；而对出现概率较小 的符号则取较长的码长，因此它是一种变 长码
42
霍夫曼编码的过程
1 2 3 4 5
0.5 0.2
1 01
0.5 0.2
1 01
0.5 0.3
1 00
0.5 0.5
0 1
001 0.15 0000 0.1 0001 0.05 0.15 0.15
21
W/Hz
绝对信噪比为 158.5dBW 的信号对应的载噪比为：
158.5 (203.9) 45.4 dBHz
38
主要内容
无线信道 香农公式 信源编码 信道编码

39
数字通信系统 发送侧示意图
干 扰
数字 信号
信源 编码
无 线 信 道
40
信源编码


信源编码的任务是对信源进行有效的描述，这种 有效的描述可以减少存储或传输信源数据采样值 所占用的存储空间或频带宽度 信源编码的目标就是使信源减少冗余，更加有效、 经济地传输 原则：以短码来表示常出现的符号
N
28

香农公式给出了理论上信道容量的最大值， 然而在实际中能够达到的数据率要低得多 香农公式给出了理论上的信道容量是不是 能够无限大？ 假设噪声
是白噪声

S C B log 2 (1 ) N
S C B log 2 (1 ) nB
B
S S C log 2 e 1.44 nB n
8

反射和散射被遥感卫星和移动通信网充分 的利用
9
电磁波衍射（绕射）传播

无线通信电磁波的衍射传播(diffraction wave propagation)，是指无线通信发射机 发射的电磁波，照射到物体的不规则突出 表面的边缘(如：房顶的边缘、窗
00001 00000 00010 00011 00101 00100 00110 01001 01010 01110 01011 01101
48
L-Z算法的字典
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1，0，10，11，01，00，100，111，010， 1000，011，001，110，101，10001 字典内容

26
香农（shannon）公式


在其硕士论文中，他 用布尔代数分析并优 化开关电路，奠定了 数字电路的理论基础 1948年香农的论文 “通信的数学理论” 成了信息论正式诞生 的里程碑。
C B log 2 (1 SNR)
27
C B log 2 (1 SNR)
C
是信道容量，单位为 b / s B 是信道带宽，单位为 Hz S SNR 是信噪比， SNR
37
补充说明：载噪比和信噪比的关系：
载噪比（CNR）=信噪比（SNR）- k BT0
k B 1.38 1023 W-s/K 是玻尔兹曼常数
T0 是接收噪声处的开尔文温度（摄氏温度+273.15度）
我们假设T0为300K，计算得 k BT0 4.1 10
k BT0 又可以等效为-203.9 dBW/Hz，所以

电磁波的反射传播是指无线通信发射机发 射的电磁波，照射到比载波波长大的平面 物体(例如：高大建筑物的墙体、沙漠表面、 平整的地表面、平静的海水表面等)，反射 出来的电磁波再被无线通信接收机的天线 接收。
7
电磁波散射传播

无线通信电磁波的散射传播是指无线通信 发射机发射的电磁波，照射到比载波波长 小的物体上(如：路灯、树叶、交通标志等)， 反射出多路不同的较弱的电磁波，再传播 到无线通信接收机的天线处。
问题：dB 这个单位从何而来？ 通常我们习惯采用 dB 来表示两者的相对关 系，而不采用倍数
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举例

假设一个信道的频谱为3MHz-4MHz，且 SNR dB 24dB ，则
B=4-3=1MHz
SNR dB 24dB=10lg(SNR)
SNR=251
由香农公式得
C=106 log 2 (1+251) 106 8 8Mb / s
20
3）小尺度衰落信道：多径效应

经过调制后的信号在移动环境中传播时，会遇到各 种物体，经反射，散射、绕射、到达接收天线时， 已成为通过各个路径到达的合成波，由于各传播路 径分量的幅度和相位各不相同，因此就会造成破坏 性叠加，使接收信号起伏很大，称为多径衰落
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多径效应示意
22
2）小尺度衰落信道：多普勒效应

路径损耗 大尺度衰落 阴影效应 多径效应 小尺度衰落 多谱勒效应



18
1）大尺度衰落信道：路径损耗

路径损耗是由发射功率的辐射扩散及信道 的传播特性造成的，典型的是自由空间传 播模型
PT GT GR PR 2 (4 d / )
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2）大尺度衰落信道：阴影效应

阴影效应是由发射机和接收机之间的障碍 物造成的，这些障碍物通过吸收，反射， 散射和绕射等方式衰减信号功率，严重时 甚至会阻断信号

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GPS系统的相关描述
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