华东理工大学《通信原理》第一章 序论

1、1通信原理通信原理 袁伟娜袁伟娜电子与通信工程系电子与通信工程系华东理工大学华东理工大学2课程简介课程简介性质性质 通信工程通信工程、信息工程信息工程专业的重要专业基础课。专业的重要专业基础课。特点特点系统性强系统性强原理性强原理性强数学分析多数学分析多预备知识预备知识付氏变换（信号与系统）付氏变换（信号与系统）随机过程（概率论）随机过程（概率论）调制与解调（高频）调制与解调（高频）3主要教学形式主要教学形式 授课（授课（ppt教学和黑板板书）、指导、实验。教学和黑板板书）、指导、实验。学习方法学习方法掌握基本概念、原理、特点和分析思路掌握基本概念、原理、特点和分析思路会进行分析会进行分析记住

2、结论记住结论 课程成绩分配课程成绩分配平时成绩：平时成绩：30%（出勤（出勤5、作业、作业5、期中考试、期中考试10、实验、实验10）期末考试：期末考试：70%4教材教材通信原理通信原理 樊昌信等编樊昌信等编 国防工业出版社国防工业出版社参考书参考书数字通信数字通信 基础与应用（第二版，英文版）基础与应用（第二版，英文版） 美美Bernard Sklar 著著 电子工业出版社电子工业出版社通信原理，续大我等编，北京邮电大学出版社通信原理，续大我等编，北京邮电大学出版社通信原理教程，樊昌信编通信原理教程，樊昌信编 电子工业出版社电子工业出版社通信原理学习指导与题解，王福昌，华中科技大学出版通信原

3、理学习指导与题解，王福昌，华中科技大学出版社。社。通信原理考研指导，郝建军等，北京邮电大学出版社通信原理考研指导，郝建军等，北京邮电大学出版社。通信原理学习与考研指导，沙济彰等，科学出版社通信原理学习与考研指导，沙济彰等，科学出版社 5第一章第一章 绪论绪论1.1 1.1 引言引言1.2 1.2 通信系统组成通信系统组成1.3 1.3 通信系统分类及通信方式通信系统分类及通信方式1.4 1.4 信息及其度量信息及其度量1.5 1.5 主要性能指标主要性能指标61.1 引言引言7通信的定义通信的定义通信：通信：信息的传输和交换。信息的传输和交换。通信方式：通信方式：运动通信；电通信运动通信；电通

4、信运动通信：运动通信：利用人力或机械的方式传递信息（邮政）利用人力或机械的方式传递信息（邮政）电通信：电通信：利用有线电、无线电、光学或其它电磁系统对符号、利用有线电、无线电、光学或其它电磁系统对符号、信号、文字、影象、声音或任何信息的传输、发射或接收。信号、文字、影象、声音或任何信息的传输、发射或接收。通信系统：通信系统：传递信息所需的一切技术设备的总和。传递信息所需的一切技术设备的总和。发话人发话人空气空气听话人听话人信源信源信道信道信宿信宿通信系统简图8通信的随机性：通信的随机性：通信的本质是随机的通信的本质是随机的随机信源随机信源被发送的信号，在传输或接收端，会受到随机形式的干被发送的

5、信号，在传输或接收端，会受到随机形式的干扰（随机噪声）扰（随机噪声）9消息、信号、信息消息、信号、信息消息（消息（message)message)：通信系统要传送的内容，例如：语音、文通信系统要传送的内容，例如：语音、文字、图象等字、图象等根据消息的状态可分为：根据消息的状态可分为：离散消息：可数的消息状态离散消息：可数的消息状态( ( 符号、文字、数据等符号、文字、数据等) )连续消息：连续的消息状态连续消息：连续的消息状态( ( 语音、图像等语音、图像等) )（电）信号（电）信号（signal)signal)：传输消息的手段，是消息的载体。传输消息的手段，是消息的载体。在通信系统中是用电信

6、号的某一个或多个参量在通信系统中是用电信号的某一个或多个参量( (频率、幅值、相位等频率、幅值、相位等) )来承载消息。来承载消息。按代表消息的参量的取值方式不同，可分为模拟信号和数字信号按代表消息的参量的取值方式不同，可分为模拟信号和数字信号区分模拟信号和数字信号的准绳是看其取值是连续的还是离散的，而区分模拟信号和数字信号的准绳是看其取值是连续的还是离散的，而不是看时间。数字信号在时间上可以是连续的，模拟信号在时间上可不是看时间。数字信号在时间上可以是连续的，模拟信号在时间上可能是离散的。能是离散的。信息信息(information)(information)：消息中包含的新的，有意义的且可

7、被消息中包含的新的，有意义的且可被理解的、不可压缩的东西，消息是信息的载体。理解的、不可压缩的东西，消息是信息的载体。10通信技术发展历史（通信技术发展历史（1 1） 19 19世纪发展电通信以来，通信技术的发展很快，其发世纪发展电通信以来，通信技术的发展很快，其发展简史如下：展简史如下：A.D.1844A.D.1844，MorseMorse在华盛顿与巴尔的摩之间发送世界在华盛顿与巴尔的摩之间发送世界 上上第一份电报第一份电报（数字通信）（数字通信）A.D.1864A.D.1864，MaxwellMaxwell提出提出电磁辐射方程电磁辐射方程A.D.1876A.D.1876，BellBell发

8、明发明电话电话并获得专利（模拟通信）并获得专利（模拟通信）A.D.1896A.D.1896，MarconiMarconi发明发明无线电报无线电报A.D.1918A.D.1918，AMAM广播，广播，超外差接收机超外差接收机问世问世A.D.1936A.D.1936，BBCBBC开始开始电视广播电视广播A.D.1937A.D.1937，Alex ReevesAlex Reeves构想出构想出PCMPCM原理原理A.D.1948A.D.1948，ShannonShannon提出提出信息论信息论A.D.1962A.D.1962，发射第一颗同步通信卫星；，发射第一颗同步通信卫星；PCMPCM进入实用进入

9、实用11通信技术发展历史（通信技术发展历史（2 2）A.D.1963A.D.1963，IEEEIEEE成立成立A.D.1960-1970 A.D.1960-1970 彩色电视机彩色电视机问世；数字传输理论与技问世；数字传输理论与技术迅速发展；出现高速数字电子计算机术迅速发展；出现高速数字电子计算机A.D.1970-1980A.D.1970-1980，VLSIVLSI、程控数字交换机、光纤通信、程控数字交换机、光纤通信系统、微处理器迅速发展系统、微处理器迅速发展A.D.1985A.D.1985，传真机普遍实用，传真机普遍实用A.D.1989A.D.1989，MotoralaMotorala引入便

10、携式蜂窝移动电话引入便携式蜂窝移动电话A.D. 1990A.D. 1990至今：至今：InternetInternet、 GSMGSM与与CDMACDMA、ISDNISDN、 xDSLxDSL、HDTVHDTV、GPSGPS 软件无线电、软件无线电、ATMATM与与IPIP、蓝牙技术，、蓝牙技术，SDH 3G 4GSDH 3G 4G . .121.2 通信系统组成通信系统组成13通信系统的一般模型通信系统的一般模型信息源信息源把消息转换成原始电信号（基带信号），把消息转换成原始电信号（基带信号），即完成即完成“非电量非电量”到到“电量电量”的变换。（如：话筒，摄像机等）的变换。（如：话筒，摄像

11、机等）发送设备发送设备将原始电信号变成适合在信道传输的形式将原始电信号变成适合在信道传输的形式（如：编码器、调制器等）（如：编码器、调制器等）信道信道信号传输的媒质，包括有线信道和无线信道信号传输的媒质，包括有线信道和无线信道接收设备接收设备将信道中送来的将信道中送来的带有噪声和干扰的接带有噪声和干扰的接收信号正确还原成原始电信号收信号正确还原成原始电信号受信者受信者将复原的原始电信号还原成消息。将复原的原始电信号还原成消息。（如：扬声器、显象管等）（如：扬声器、显象管等）噪声源：信道中或通信系统各噪声和干扰的等效集中表示，为了分析方便，我们把噪噪声源：信道中或通信系统各噪声和干扰的等效集中表

12、示，为了分析方便，我们把噪声和干扰理想化，并认为是从信道中引入的。声和干扰理想化，并认为是从信道中引入的。接收接收设备设备信信源源发送发送设备设备信信道道信信宿宿噪声与干扰噪声与干扰发送端发送端接收端接收端消息消息原始电原始电信号信号变换电变换电信号信号接收电接收电信号信号原始电原始电信号信号消息消息14模拟通信系统模型模拟通信系统模型连续连续消息消息频带信号频带信号模拟模拟信信息息源源调调制制器器信信道道解解调调器器受受信信者者噪声源噪声源发送端发送端接收端接收端电信号电信号已调已调信号信号有扰有扰信号信号电信号电信号连续连续消息消息噪声电信号噪声电信号基带信号基带信号基带信号基带信号模拟通

13、信中强调已调信号模拟通信中强调已调信号参量与基带信号成比例参量与基带信号成比例15信息源信息源模拟通信中的信息源是状态连续的模拟信号模拟通信中的信息源是状态连续的模拟信号调制器调制器进行频谱搬移，将原始的基带信号变换成适合进行频谱搬移，将原始的基带信号变换成适合在不同信道内传输的已调信号。（线性调制和非线性调制）在不同信道内传输的已调信号。（线性调制和非线性调制）解调器解调器将已调信号还原成基带信号，解调是调制的反将已调信号还原成基带信号，解调是调制的反过程。（相干解调和非相干解调）过程。（相干解调和非相干解调）基带：基带：来自信源（和经过编码）的信号所占用的频带称为来自信源（和经过编码）的信

14、号所占用的频带称为基本频带，简称基带。基本频带，简称基带。基带信号：基带信号：来自信源（和经过编码）的信号，通常包含较来自信源（和经过编码）的信号，通常包含较低频率的分量，甚至包含直流分量低频率的分量，甚至包含直流分量频带信号：频带信号：经过载波调制后的信号称为频带信号。经过载波调制后的信号称为频带信号。16数字（调制）通信系统模型数字（调制）通信系统模型信信源源信信宿宿信信源源编编码码信信道道编编码码调调制制器器信信道道干扰与噪声干扰与噪声信信源源解解码码信信道道译译码码解解调调器器1 11 1 0 01 10 01 11 11 1 0 01 10 01 1同步系统同步系统基带信号基带信号频

15、带信号频带信号基带信号基带信号压压缩缩编编码码保保密密编编码码信源编码信源编码数字通信中强调已调频带信数字通信中强调已调频带信号参量与基带信号一一对应号参量与基带信号一一对应17信源编信源编/ /译码器译码器(Source Encoder/Decoder)(Source Encoder/Decoder)：信源编码器的作用信源编码器的作用包括：提高消息传输的安全性、有效性，将模拟信号转换成为包括：提高消息传输的安全性、有效性，将模拟信号转换成为数字信号从而实现模拟信号的数字传输。信源译码器是信源编数字信号从而实现模拟信号的数字传输。信源译码器是信源编码器的逆处理。码器的逆处理。信源编信源编/ /

16、译码器通过采用加密技术和数字压缩技术，提高数字信息传译码器通过采用加密技术和数字压缩技术，提高数字信息传输的安全性，减少数字信息的冗余度，从而提高传输效率。输的安全性，减少数字信息的冗余度，从而提高传输效率。通过采用模数通过采用模数( (A/D A/D ) )变换，可以将模拟信息源输出的模拟信号转换为变换，可以将模拟信息源输出的模拟信号转换为数字信号，从而实现模拟信号的数字传输。数字信号，从而实现模拟信号的数字传输。( (参见第参见第7 7章章) )信道编信道编/ /译器译器(Channel Encoder/Decoder)(Channel Encoder/Decoder)：信道编码器的目的信

17、道编码器的目的是提高信号传输的可靠性是提高信号传输的可靠性按照一定的规则在数字信号中添加一些保护成分按照一定的规则在数字信号中添加一些保护成分( (冗余信息），从而冗余信息），从而提高数字信息对抗噪声和干扰的能力。提高数字信息对抗噪声和干扰的能力。信道译码器按照对应的规则进行解码，从解码的过程中发现和纠正错信道译码器按照对应的规则进行解码，从解码的过程中发现和纠正错误，从而提高数字信息的传输可靠性。误，从而提高数字信息的传输可靠性。调制调制( (Modulate) )：使经过编码的信号特性与信道的特性相适使经过编码的信号特性与信道的特性相适应，使信号经过调制后能够顺利通过信道传输。应，使信号经

18、过调制后能够顺利通过信道传输。18模拟信号数字化传输模拟信号数字化传输模模拟拟信信号号A/D数数字字通通信信系系统统D/A受受信信者者1 11 1 0 01 10 01 11 11 1 0 01 10 01 119数字通信与模拟通信比较数字通信与模拟通信比较数字通信系统的优点数字通信系统的优点n可再生更好的抗失真和干扰的能力可再生更好的抗失真和干扰的能力n信道编码技术信号传输质量好，可靠信道编码技术信号传输质量好，可靠性高性高n数字加解密技术保密性好数字加解密技术保密性好n数字信号处理技术的发展容易实现，数字信号处理技术的发展容易实现，成本低，更具灵活性成本低，更具灵活性n更适合数字业务，容易

19、实现多网合一更适合数字业务，容易实现多网合一数字通信系统的缺点数字通信系统的缺点n同步设备复杂位同步，帧同步设备复杂位同步，帧同步同步n占用带宽较宽例如一路模占用带宽较宽例如一路模拟电话所需带宽为拟电话所需带宽为4KHz，而，而一路数字电话的带宽可以达一路数字电话的带宽可以达到几十千赫到几十千赫(64KHz)。发端发端放大放大收端收端发端发端再生再生收端收端201.3 通信系统分类及传输方式通信系统分类及传输方式21通信系统的分类（通信系统的分类（1）按消息的物理特征按消息的物理特征电话通信：传送消息是语音信号电话通信：传送消息是语音信号电报通信：传送的消息是文字、符号电报通信：传送的消息是文

20、字、符号图象通信：静止图象（传真）和活动图象（视频）图象通信：静止图象（传真）和活动图象（视频）数据通信：一种总称，传送数据流（语音、图象、文字等）数据通信：一种总称，传送数据流（语音、图象、文字等）按调制方式按调制方式基带传输：未经调制的信号直接传送基带传输：未经调制的信号直接传送频带（调制）传输频带（调制）传输连续波调制（载波为连续信号）连续波调制（载波为连续信号）模拟线性调制模拟线性调制(AM(AM、DSBDSB、SSBSSB、VSBVSB）、模拟非线性调制）、模拟非线性调制(FM(FM、PMPM）数字调制（数字调制（FSKFSK、PSKPSK、ASKASK）脉冲调制（载波为矩形脉冲）脉

21、冲调制（载波为矩形脉冲）脉冲模拟调制（脉冲模拟调制（PAMPAM）、脉冲数字调制（）、脉冲数字调制（PCMPCM、DPCMDPCM）22常用调制方式及用途常用调制方式及用途数字微波、空间通信数字微波、空间通信其它如其它如QAMQAM，MSKMSK数据传输数据传输相位键控相位键控PSKPSK、DPSKDPSK数据传输数据传输频移键控频移键控FSKFSK数据传输数据传输振幅键控振幅键控ASKASK数字调制数字调制中间调制方式中间调制方式相位调制相位调制PMPM微波中继，卫星通信微波中继，卫星通信频率调制频率调制FMFM非线性调制非线性调制立体声广播立体声广播双边带双边带DSBDSB载波通信，短波无

22、线电载波通信，短波无线电单边带单边带SSBSSB线性调制线性调制广播广播常规双边带常规双边带AMAM用途用途调制方式调制方式载波调制23市话中继线、卫星、空市话中继线、卫星、空间通信间通信脉码调制脉码调制PCMPCM脉冲数脉冲数字调制字调制遥测、光纤传输遥测、光纤传输脉位调制脉位调制PPMPPM中间调制方式中间调制方式脉宽调制脉宽调制PDMPDM脉冲脉冲模拟模拟调制调制中间调制方式，遥测中间调制方式，遥测脉幅调制脉幅调制PAMPAM用途用途调制方式调制方式脉冲调制电视电话、图象编码电视电话、图象编码差分脉码调制差分脉码调制DPCMDPCM军用、民用数字电话军用、民用数字电话增量调制增量调制DM

23、DM中速数字电话中速数字电话其它编码方式其它编码方式ADPCMADPCM24通信系统的分类（通信系统的分类（2）按传输信号特征按传输信号特征模拟通信系统：传输模拟信号模拟通信系统：传输模拟信号数字通信系统：传输数字信号数字通信系统：传输数字信号按信号复用方式按信号复用方式频分复用（频分复用（FDM）时分复用（时分复用（TDM）码分复用（码分复用（CDM）波分复用（波分复用（WDM）按传输媒介按传输媒介有线（电缆通信、光纤通信）有线（电缆通信、光纤通信）无线（微波中继，卫星和移动通信）无线（微波中继，卫星和移动通信）ft1tt2 t3TDMAtfc1c2c3CDMAf2f3tff1FDMAFDM

24、A25通信系统的分类（通信系统的分类（3）频率范围频率范围波长波长符号符号传输媒介传输媒介用途用途108104 m 甚低频甚低频VLF有线线对有线线对长波长波无线电无线电音频、电话、音频、电话、数据终端等数据终端等30kHz-300kHz104103 m低频低频LF有线线对有线线对长波长波无线电无线电导航、电力线导航、电力线通信等通信等300kHz-3MHz103102 m中频中频MF同轴电缆同轴电缆中波中波无线电无线电调幅广播、业调幅广播、业余无线电等余无线电等3MHz-30MHz10210 m高频高频HF同轴电缆同轴电缆短波短波无线电无线电短波广播等短波广播等30MHz-300MHz101

25、 m甚高频甚高频VHF同轴电缆同轴电缆米波无线电米波无线电电视、调频广电视、调频广播等播等3Hz-30kHz常用传输媒介及用途常用传输媒介及用途26通信系统的分类（通信系统的分类（4）频率范围频率范围波长波长符号符号传输媒介传输媒介用途用途10010cm 特高频特高频ULF波导波导分米波无线分米波无线电电电视、雷达电视、雷达导航、移动导航、移动通信等通信等3GHz-30GHz101cm超高频超高频SHF波导波导厘米波厘米波无线无线电电微波中继、微波中继、卫星通信等卫星通信等30GHz-300GHz101mm极高频极高频EHF波导波导毫米波毫米波无线无线电电雷达、微波雷达、微波中继等中继等105

26、-107GHz3 10-43 10-6 cm紫外、可见紫外、可见光、红外光、红外光纤光纤激光空间传激光空间传播播光通信、遥光通信、遥控等控等300MHz-3GHz27通信传输方式（通信传输方式（1）发端发端信道信道收端收端单单 工工 半双工半双工发端发端信道信道收端收端收端收端发端发端双双 工工发端发端信道信道收端收端收端收端发端发端信道信道消息只能单方向传输的工作方式。消息只能单方向传输的工作方式。通信双方都能收发消息，但不能同时进行接收和发送消息的工作方式。通信双方都能收发消息，但不能同时进行接收和发送消息的工作方式。通信双方可以同时进行接收和发送消息的工作方式。通信双方可以同时进行接收和

27、发送消息的工作方式。28串行传输与并行传输串行传输与并行传输串行：码组的各位被依次串行送出串行：码组的各位被依次串行送出并行：码组的所有码元被并列同步传送，堪称并行：码组的所有码元被并列同步传送，堪称“齐步走齐步走”b7b6b5b4b3b2b0b1b7b6b5b4b3b2b0b1信道b7b6b5b4b3b2b0b1b7b6b5b4b3b2b0b1.按照数字信号排列顺序分类按照数字信号排列顺序分类29通信传输方式（通信传输方式（2）同步传输与异步传输同步传输与异步传输并行传输中的各位必须同步并行传输中的各位必须同步串行传输则有同步与异步之分串行传输则有同步与异步之分b7b6b5b4b3b2b0b

28、1b7b6b5b4b3b2b0b1码组码组传送方向串行数据流位同步脉冲帧同步脉冲串行数据流的同步传输30串行传输的异步传输串行传输的异步传输在异步方式下，一般在传送的同一个数据帧内各个码在异步方式下，一般在传送的同一个数据帧内各个码元是紧密排列，一位接一位，而各帧之间则可能有间元是紧密排列，一位接一位，而各帧之间则可能有间隔，间隔大小不定。隔，间隔大小不定。通信传输方式（通信传输方式（3）码组1码组2传送方向串行数据流起元b7 b0止元起元b7 b0止元起元b7 b0止元间隔间隔码组3串行数据流的异步传输311.4 信息及其度量信息及其度量32离散信源的度量离散信源的度量直观经验直观经验消息出

29、现的可能性越小，携带的信息量就越大；消息出现的可能性越小，携带的信息量就越大；消息持续时间越长，携带的信息量越大；消息持续时间越长，携带的信息量越大；信息量的定义信息量的定义1）单个离散消息单个离散消息x所携带的信息量所携带的信息量其中其中P(x)为消息为消息x发生的概率，以发生的概率，以2为底时，单位为底时，单位bit ,a=10, 哈特莱哈特莱,a=e, 奈特奈特信息及其度量（信息及其度量（1）)(1logxPIa33信息及其度量（信息及其度量（2）例例1已知二元离散信源只有已知二元离散信源只有“0”、“1”两种符号，若两种符号，若“0”出出现的概率为现的概率为1/3，则出现，则出现“1”

30、的信息量为的信息量为 例例2若用若用M进制波形之一来传送进制波形之一来传送M个消息之一，且这个消息之一，且这M个消息个消息出现的概率是相等的，则发送每一波形的信息量为出现的概率是相等的，则发送每一波形的信息量为若若M=2，有，有 )(585.0)23(log)1(2bitI)(log)/11(log22bitMMI)(1 bitI 34信息及其度量（信息及其度量（3）注意注意：用二进制信号传送二进制消息时，当消息出现：用二进制信号传送二进制消息时，当消息出现的概率相等时，的概率相等时， 每一信号携带的信息量为每一信号携带的信息量为1bit。+1-1t+1t+1/2t-1/2t-1t（二进制信号

31、）（4进制信号）1)1( I2)1( I35信息及其度量（信息及其度量（4）2）一串符号构成消息的信息量 离散信源离散信源X产生的由一串符号构成的消息中携带的产生的由一串符号构成的消息中携带的信息量为信息量为:其中，其中，ni、P(xi)分别为第分别为第i个符号出现的次数和概率，个符号出现的次数和概率，N为离散信源中符号的个数。为离散信源中符号的个数。)(log21iNiixPnI36信息及其度量（信息及其度量（5）例例3一信源由一信源由4个符号个符号0,1,2,3组成组成,它们出现的概率分它们出现的概率分别为别为3/8,1/4,1/4和和1/8,且每个符号的出现都是独立且每个符号的出现都是独

32、立的的.试求消息试求消息201020130213001203210100321010023102002010312032100120210 的信息量的信息量. 0 23次次,114次次,213次次,37次次每符号每符号“0”携带的信息量为携带的信息量为: log2(8/3)=1.415每符号每符号“1”携带的信息量为携带的信息量为: log2(4)=2每符号每符号“2”携带的信息量为携带的信息量为: log2(4)=2每符号每符号“3”携带的信息量为携带的信息量为: log2(8)=3 37信息及其度量（信息及其度量（6）消息的信息量为消息的信息量为每符号的算术平均信息量为每符号的算术平均信息

33、量为 ) 8 (log7) 4(log13) 4(log14)38(log232222I)(108 bit符号）/(89. 157108bitI38信息及其度量（信息及其度量（7）3）离散信源平均信息量(熵) 离散信源离散信源X每个符号每个符号xi所含信息量的统计平均值所含信息量的统计平均值其中其中P(xi)为第为第i个符号出现概率，个符号出现概率，N为离散信源中符为离散信源中符号的个数。号的个数。 在在例例3中中,离散信源的平均信息量为离散信源的平均信息量为)(log)()(21iNiixPxPxH) 8 (log81) 4(log41) 4(log41)38(log832222H)(906

34、. 1bit39信息及其度量（信息及其度量（8）4）离散信源最大熵 当离散信源中每个符号等概出现且各符号出现为当离散信源中每个符号等概出现且各符号出现为统计独立时统计独立时,该信源有最大平均信息量该信源有最大平均信息量:NNNHNi221maxlog1log140信息及其度量（信息及其度量（9）连续信源的信息度量连续信源的信息度量连续信息的平均信息量（相对）为连续信息的平均信息量（相对）为dxxfxfxH)(log)()(2411.5 主要性能指标主要性能指标42q有效性指标有效性指标: :有效性是指传输一定信息量时所占用的信道资源数有效性是指传输一定信息量时所占用的信道资源数( (频率范围或

35、时间间隔频率范围或时间间隔) )( (模拟通信系统和数字通信系统有不同的有效模拟通信系统和数字通信系统有不同的有效性评估指标性评估指标!)!)v 模拟通信系统的有效性指标：模拟通信系统的有效性指标：有效传输频带宽度有效传输频带宽度( (带宽带宽) ) v 在传输的信息量不变的条件下，模拟通信系统所占用地有效带宽在传输的信息量不变的条件下，模拟通信系统所占用地有效带宽越小，系统的有效性越好。越小，系统的有效性越好。v 数字通信系统的有效性指标：数字通信系统的有效性指标：传输速率和频带利用率传输速率和频带利用率v 传输速率和频带利用率分别反映了传输一定信息量时数字通信系传输速率和频带利用率分别反映

36、了传输一定信息量时数字通信系统所占用的信道时间间隔和频带宽度。统所占用的信道时间间隔和频带宽度。 传输速率：码元传输速率：码元( (消息符号消息符号) )传输速率和信息传输速率。传输速率和信息传输速率。 码元传输速率：每秒钟传送的码元个数码元传输速率：每秒钟传送的码元个数( (又称码元速率、传码又称码元速率、传码率、波特率率、波特率) )，常用符号，常用符号RB表示，单位为波特表示，单位为波特( (Baud= Symbol/s) )。43 传输速率传输速率( (续续) )：码元：码元( (消息符号消息符号) )传输速率和信息传输速率。传输速率和信息传输速率。 若信道上传输一个码元符号所需的时间

37、间隔为若信道上传输一个码元符号所需的时间间隔为Ts秒，则秒，则 注：码元速率与进制数无关，仅与传输一个码元符号所需的时间间隔注：码元速率与进制数无关，仅与传输一个码元符号所需的时间间隔Ts有关有关! 规定：每个二进制码元含有规定：每个二进制码元含有1bit1bit信息量。信息量。 信息传输速率：每秒钟传送的信息量信息传输速率：每秒钟传送的信息量( (又称传信率、比特率又称传信率、比特率) )，常用符，常用符号号Rb表示，单位为比特表示，单位为比特/ /秒秒( (bit/s) )。信息传输速率。信息传输速率Rb和码元传输速率和码元传输速率RB的关系的关系 H为数字信息源的平均信息量为数字信息源的

38、平均信息量( (单位：比特单位：比特/ /符号符号) )。 二进制和二进制和M进制数字信号的比较：若二进制和进制数字信号的比较：若二进制和M进制数字信号均满足进制数字信号均满足等概率取值的假设条件，则两者的平均信息量等概率取值的假设条件，则两者的平均信息量H2和和HM满足满足 若码元传输速率若码元传输速率RB保持不变的前提下，多进制数字信号的信息传输速保持不变的前提下，多进制数字信号的信息传输速率比二进制数字信号高。率比二进制数字信号高。BaudTRsB1sbitHRRBb/symbolbitMHsymbolbitHM/log,/12log22244 频带利用率：单位频带内的码元传输速率或信息

39、传输速率频带利用率：单位频带内的码元传输速率或信息传输速率( (又称为带宽又称为带宽效率效率) )。 若数字通信系统在给定的码元传输速率若数字通信系统在给定的码元传输速率RB或信息传输速率或信息传输速率Rb下所占下所占用的信道频率带宽为用的信道频率带宽为B(Hz)，则数字通信系统的频带利用率为，则数字通信系统的频带利用率为 在在数字通信系统的码元传输速率数字通信系统的码元传输速率RB一定时，在一定时，在等概取值条件等概取值条件下，多下，多进制数字信号具有更高的频带利用率，因而多进制数字信号具有更进制数字信号具有更高的频带利用率，因而多进制数字信号具有更好的传输有效性。好的传输有效性。 其中，其

40、中， 为为M进制数字信号的频带利用率，进制数字信号的频带利用率， 为二进制数字信为二进制数字信号的频带利用率。号的频带利用率。注：比较不同的数字通信系统的有效性时，不能单看它们的传输速率，注：比较不同的数字通信系统的有效性时，不能单看它们的传输速率，还应比较它们的频带利用率还应比较它们的频带利用率!HzsbitBRHzBaudBRbbBB/;/HzsbitMbMb/log22,Mb,2,b45q可靠性指标可靠性指标: :可靠性是指接收消息的准确程度可靠性是指接收消息的准确程度( (模拟通信系统和数字模拟通信系统和数字通信系统有不同的可靠性评估指标通信系统有不同的可靠性评估指标!)!)v 模拟通

41、信系统的可靠性指标包括：模拟通信系统的可靠性指标包括： 信噪比信噪比(signal-to-noise ratio) 百分比失真度百分比失真度(percent distortion) 发送端波形和接收波形的期望均方误差等发送端波形和接收波形的期望均方误差等。v 数字通信系统的可靠性指标为差错率包括：数字通信系统的可靠性指标为差错率包括： 误码率误码率Pe：码元：码元( (消息符号消息符号) )在传输过程中被传错在传输过程中被传错( (码元丢失码元丢失) )的概率。的概率。 误码率误码率Pb：码元：码元( (消息符号消息符号) )在传输过程中，其信息量被传错在传输过程中，其信息量被传错( (丢失丢失) )的的概率。概率。