通信有效性与可靠性

通信有效性与可靠性通信质量概述影响通信质量的因素可分为两个方面。一是前面已经介绍过的广义信道的特征及种种限制因素，二是表示信息本身的信号或编码方式和传输（调制解调）方式。有效性与可靠性是相辅相承的两个质量指标体系，模拟与数字通信又有所不同。1.5.2

通信系统有效性技术模拟通信系统中，每一路模拟信号需占用一定信道带宽，如何在信道具有一定带宽时充分利用它的传输能力，可有几个方面的措施，一是多路信号通过频率分割复用，即频分复用（FDM），以复用路数多少来体现其有效性，如同轴电缆可容纳10800路4kHz模拟话音信号。目前使用的无线频段从105~1012Hz范围的自由空间，更是利用多种频分复用方式实现各种无线通信。另一方面提高模拟通信有效性是根据业务性质减少信号带宽，如话音信号的调幅单边带（SSB）为4kHz，就比调频信号带宽小数倍，但可靠性较差。数字通信的有效性主要体现在一个信道通过的信息速率。对于基带数字信号可以采用时分复用（TDM）以充分利用信道带宽。其它复用方式还有前面提到的空分复用（SDM）、码分复用（CDM）、极化复用（PDM）和波分复用（WDM）以及相应的“多址”方式。数字信号频带传输，可以采用多元调制提高有效性。如进制信号是二进制信号信息量的（）倍，它们的信息量单位分别为波特（Baud－Bd）和比特（bit），因此另外，为了利用有限的信道带宽支持信源信息量大的通信业务传输，根据信息理论可以采用信源压缩编码，即消除源信息中冗余部分，如电视信号中只含有大约4%的有效信息，采用无失真压缩编码，可能达到30多倍的压缩率。更进一步，根据不同应用要求的，由仙农率失真理论，还可以去掉一些次要信息，这种有损压缩编码，往往可以压缩上百倍以上，如多媒体会议电视及可视电话可以分别利用2Mb/s速率及PCM系统和3kHz带宽的PSTN（公用交换电话网）进行传输，便满足一般需要。1.5.3通信系统可靠性技术对于模拟通信系统，可靠性通常以整个系统的输出信噪比来衡量。一般通信系统特别是卫星通信，发送信号功率总是有一定限量，而信道噪声（主要是热噪声）则随传输距离而增长，其功率不断累积，并以相加的形式来干扰信号，这种干扰称为加性干扰。信号加噪声的混合波形与原信号相比则具有一定程度失真。模拟通信的输出信噪比越高，通信质量就越好。诸如，公共电话（商用）以40dB为优良质量，电视节目信噪比至少应为50dB，优质电视接收应在60dB以上，公务通信可以降低质量要求，也需20dB以上。当然，信噪比并非的衡量质量的指标。在实际中，常用折衷办法来改善可靠性，即以带宽（有效性）为代价换取可靠性，可提高输出信噪比涉及信号的调制方式。例如，宽带调频（FM）比调幅多占几倍或更大带宽，解调输出信噪比改善量与带宽增加倍数的平方成正比。如民用调幅广播，每台节目10kHz带宽，而调频台节目带宽为180kHz，但信噪比增大十几倍，因此音质极好。首先，数字通信可靠性因素就主要地、本质地说，主要还是信噪比问题，另一因素是设计的信号本身抗扰能力。但数字信号传输终反映在判决输出的码元符号是否正确，因此其可靠性指标均为码元或码字的差错概率，即一定时间内的平均差错率。一般通信系统，差错率主要决定于信噪比输出大小。提高数字系统的可靠性，减少误差率的措施，首先从仙农信道容量公式来奠定一个基本思路，该的公式为上列公式的概念表明，当通过信道传输的信息总量不超过信道容量时，信号本身的带宽，传输时间和信号动态范围三者的量值可以互换，则信号可以无失真通过该信道以付出带宽换取可靠性如无线扩频调制CDMA，以扩展带宽成百上千倍，甚至当信噪比小于1，即0dB以下时，仍可有较强抗干扰性，正确接收信号。降低传输速率，即在同样信息量，延长传输时间可以提高可靠性。如一幅信息量很大的精细画面，利用了3kHz带宽电话信道，几分钟可以无失真传输完毕。采用适当的信号波形及均衡措施，可消除信号码元波形间干扰，提高正确判决概率。第五章基带数字信号传输理论的奈奎斯特三个准则，有效地解决了消除“符号间干扰”(ISI)问题。选用调制与解调方式提高可靠性。如采用数字调频较调幅有较好的接收质量。接收的解调方式优于包络解调效果。优良的信号设计可提高抗干扰能力。第6章将重点介绍，发送信号序列中表示不同信号的码字或波形函数之间相关性的情况。提高抗干扰能力，减少差错有效、也常用的方