通信原理-緒論.doc

通信原理-緒論.txt我們用一只眼睛看見(jiàn)現(xiàn)實(shí)的灰墻，卻用另一只眼睛勇敢飛翔，接近夢(mèng)想。男人喜歡聽(tīng)話的女人，但男人若是喜歡一個(gè)女人，就會(huì)不知不覺(jué)聽(tīng)她的話。 本文由多啊啊啊多貢獻(xiàn) ppt文檔可能在WAP端瀏覽體驗(yàn)不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機(jī)查看。 通信原理 中北大學(xué)通信工程系 第一章 概論 1.1 引言 例子：古代的烽火報(bào)警，就是把敵人入侵 的消息通過(guò)烽火傳達(dá)給遠(yuǎn)方的人們( 的消息通過(guò)烽火傳達(dá)給遠(yuǎn)方的人們(類似的例子 還有抗日戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期的“消息樹(shù)” 還有抗日戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期的“消息樹(shù)”)；艦船上的燈 語(yǔ)和旗語(yǔ)通過(guò)燈的閃爍和旗子的揮動(dòng)與另一艦 船或港口進(jìn)行無(wú)聲的對(duì)話； 通信（Communication）是把消息從一地 有效地傳遞到另一地，即消息傳遞的全過(guò)程。 在這里我們所討論的通信不是廣義上的通信， 在這里我們所討論的通信不是廣義上的通信 ， 而是特指利用各種電信號(hào)和光信號(hào)作為通信信號(hào) 的電通信與光通信。 的電通信與光通信。 作為一門(mén)科學(xué)、 一種技術(shù)， 作為一門(mén)科學(xué) 、 一種技術(shù) ， 現(xiàn)代通信所研究 的主要問(wèn)題概括地說(shuō)就是如何把信息大量地、 的主要問(wèn)題概括地說(shuō)就是如何把信息大量地 、 快 速地、 準(zhǔn)確地、 廣泛地、 方便地、 經(jīng)濟(jì)地、 速地 、 準(zhǔn)確地 、 廣泛地 、 方便地 、 經(jīng)濟(jì)地 、 安全 地從信源通過(guò)傳輸介質(zhì)傳送到信宿。 通信原理” 地從信源通過(guò)傳輸介質(zhì)傳送到信宿 。 “ 通信原理 ” 就是介紹支撐各種通信技術(shù)的通信基本概念和數(shù) 學(xué)理論基礎(chǔ)。 學(xué)理論基礎(chǔ)。 通信技術(shù)發(fā)展史 自19世紀(jì)初電通信技術(shù)問(wèn)世以來(lái)，短短 19世紀(jì)初電通信技術(shù)問(wèn)世以來(lái)， 的100多年時(shí)間里，通信技術(shù)的發(fā)展可謂日新 100多年時(shí)間里， 月異。 千里眼 ” 月異 ?！?千里眼” 、“ 順風(fēng)耳” 等古人的夢(mèng) 順風(fēng)耳 ” 想不但得以實(shí)現(xiàn)， 想不但得以實(shí)現(xiàn) ， 而且還出現(xiàn)了許多人們過(guò) 去想都不曾想過(guò)的新技術(shù)。 去想都不曾想過(guò)的新技術(shù) ?；仡櫷ㄐ偶夹g(shù)的 發(fā)展史有利于我們更好地了解與掌握這門(mén)科 學(xué)知識(shí)。 學(xué)知識(shí)。 下面我們給出通信技術(shù)發(fā)展歷史簡(jiǎn) 表。 通信技術(shù)發(fā)展歷史簡(jiǎn)表 通信技術(shù)發(fā)展歷史簡(jiǎn)表 （續(xù)） 根據(jù)各種通信技術(shù)在通信發(fā)展史上的地位、 根據(jù)各種通信技術(shù)在通信發(fā)展史上的地位 、 作 用以及對(duì)人類社會(huì)的影響，對(duì)過(guò)去的100多年通信技 用以及對(duì)人類社會(huì)的影響，對(duì)過(guò)去的100多年通信技 術(shù)的發(fā)展歷史進(jìn)行了概括性的總結(jié)， 10項(xiàng)重大通 術(shù)的發(fā)展歷史進(jìn)行了概括性的總結(jié)，有10項(xiàng)重大通 信技術(shù)值得人們紀(jì)念。 信技術(shù)值得人們紀(jì)念。 (1)摩爾斯發(fā)明有線電報(bào)。有線電報(bào)開(kāi)創(chuàng)了人 摩爾斯發(fā)明有線電報(bào)。 類信息交流的新紀(jì)元。 類信息交流的新紀(jì)元。 (2)馬克尼發(fā)明無(wú)線電報(bào)。無(wú)線電報(bào)為人類通 馬克尼發(fā)明無(wú)線電報(bào)。 信技術(shù)開(kāi)辟了一個(gè)嶄新的領(lǐng)域。 信技術(shù)開(kāi)辟了一個(gè)嶄新的領(lǐng)域。 (3)載波通信。載波通信的出現(xiàn)，改變了一條 載波通信。載波通信的出現(xiàn)， 線路只能傳送一路電話的局面， 線路只能傳送一路電話的局面，使一個(gè)物理介質(zhì)上 傳送多路音頻電話信號(hào)成為可能。 傳送多路音頻電話信號(hào)成為可能。 (4)電視。電視極大地改變了人們的生活，使 電視。電視極大地改變了人們的生活， 傳輸和交流信息從單一的聲音發(fā)展到實(shí)時(shí)圖像。 傳輸和交流信息從單一的聲音發(fā)展到實(shí)時(shí)圖像。 (5)電子計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)被公認(rèn)為是20世紀(jì)最偉 電子計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)被公認(rèn)為是 20世紀(jì)最偉 大的發(fā)明，它加快了各類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程。 大的發(fā)明，它加快了各類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程。 (6)集成電路。集成電路為各種電子設(shè)備提供了 集成電路。 高速、 微小 、 功能強(qiáng)大的“ 高速 、 微小、 功能強(qiáng)大的 “ 心 ” ， 使人類的信息傳 輸能力和信息處理能力達(dá)到了一個(gè)新的高度。 輸能力和信息處理能力達(dá)到了一個(gè)新的高度。 (7)光纖通信。光導(dǎo)纖維的發(fā)明，使人們尋求到 光纖通信。光導(dǎo)纖維的發(fā)明， 一種真正能夠承擔(dān)起構(gòu)筑未來(lái)信息化基礎(chǔ)設(shè)施傳輸 平臺(tái)重任的通信介質(zhì)。 平臺(tái)重任的通信介質(zhì)。 (8)衛(wèi)星通信。衛(wèi)星通信將人類帶入了太空通信 衛(wèi)星通信。 時(shí)代。 時(shí)代。 (9)蜂窩移動(dòng)通信。蜂窩移動(dòng)通信為人們提供了 蜂窩移動(dòng)通信。 一種前所未有、方便快捷的通信手段。 一種前所未有、方便快捷的通信手段。 (10)因特網(wǎng)。因特網(wǎng)的出現(xiàn)意味著信息時(shí)代的到 (10)因特網(wǎng)。因特網(wǎng)的出現(xiàn)意味著信息時(shí)代的到 來(lái)，地球變成“地球村” 來(lái)，地球變成“地球村”。 通信發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì) 1)融合趨勢(shì)：PSTN、CATV、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)三網(wǎng)業(yè)務(wù) 融合；語(yǔ)音和數(shù)據(jù)融合；電域與光域融合；移動(dòng)與 WLAN融合 2) 交換技術(shù)：電路交換 分組交換 快速分組交換 3) 傳輸手段：電纜 微波中繼 光纖 衛(wèi)星 移動(dòng) 4) 傳輸技術(shù)：點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò) 光網(wǎng)絡(luò) 5) 接入技術(shù)： 寬帶: XDSL；光網(wǎng)絡(luò)；無(wú)線寬帶 6) 移動(dòng)通信：1G 2G 2.5G 3G 7) IP網(wǎng)絡(luò)的演變：下一代Internet 1.2通信系統(tǒng)的組成 1.2通信系統(tǒng)的組成 1.2.1通用模型 1.2.1通用模型: 通用模型: 信息源 發(fā)送設(shè)備 發(fā)送端 噪聲源 信道 接收設(shè)備 接收端 受信者 通信系統(tǒng)的模型 1.2.2基本概念 1.2.2基本概念 兩類信號(hào) 模擬信號(hào)：取值連續(xù)， ? 模擬信號(hào)：取值連續(xù)，例如語(yǔ)音 凡信號(hào)的某一參量(如連續(xù)波的振幅、頻率、 凡信號(hào)的某一參量(如連續(xù)波的振幅、頻率、相 脈沖波的振幅、寬度、位置等) 位，脈沖波的振幅、寬度、位置等)可以取無(wú)限多個(gè) 數(shù)值，且直接與消息相對(duì)應(yīng)的， 稱為模擬信號(hào)。 數(shù)值，且直接與消息相對(duì)應(yīng)的， 稱為模擬信號(hào)。 數(shù)字信號(hào)：取值離散，例如數(shù)據(jù) 數(shù)字信號(hào)：取值離散， 模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào) 碼元 t t t t 模擬信號(hào) 數(shù)字信號(hào) 1.2.3兩類通信系統(tǒng) 1.2.3兩類通信系統(tǒng) ? 模擬通信系統(tǒng) 要求 高保真度 信號(hào)噪聲功率（電壓） 準(zhǔn)則 信號(hào)噪聲功率（電壓）比 手段 參量估值方法 ? 數(shù)字通信系統(tǒng) 要求 正確 準(zhǔn)則 錯(cuò)誤率 手段 統(tǒng)計(jì)判決理論 A. 模擬通信系統(tǒng) 信息源 調(diào)制器 信道 解調(diào)器 受信者 噪聲源 模擬通信系統(tǒng)模型 B. 數(shù)字通信系統(tǒng) 1. 數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng) 信 息 源 基形 帶成 信器 號(hào) 信 道 接 收 濾 波 器 取 樣 判 決 受 信 者 cp 噪聲源 數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)模型 2. 數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng) 數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng) 信 息 源 加 密 器 編 碼 器 調(diào) 制 器 信 道 解 調(diào) 器 譯 碼 器 解 密 器 受 信 者 噪聲源 數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)模型 信 縮 壓 保 編 密 編 碼 碼 碼 編 道 信 調(diào) 制 道 信 解 調(diào) 信 道 密 解 碼 碼 解 保 壓 縮 解 碼 源 信 宿 信源編碼 噪 聲 同 步 信源解碼 發(fā)送端 接收端 擴(kuò)展的數(shù)字通信系統(tǒng)模型 基帶傳輸: 基帶傳輸: 是指信號(hào)沒(méi)有經(jīng)過(guò)調(diào)制而直接送到信道中 去傳輸?shù)囊环N方式 頻帶傳輸: 是指信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后再送到信道中傳輸， 頻帶傳輸: 是指信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后再送到信道中傳輸， 收端有相應(yīng)解調(diào)措施的通信方式 3. 模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸通信系統(tǒng) 模 擬 信息源 由抽樣、量化、 編碼組成的模 數(shù)轉(zhuǎn)換器 數(shù)字通 信系統(tǒng) 數(shù) 模 轉(zhuǎn)換器 受信者 模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸通信系統(tǒng)模型 C. 數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn) 取值有限，能正確接收。 取值有限，能正確接收。 (a) 失真的數(shù)字信號(hào) (b) 恢復(fù)的數(shù)字信號(hào) 數(shù)字信號(hào)波形的失真和恢復(fù) 可采用糾錯(cuò)和檢錯(cuò)技術(shù)，大大提高抗 可采用糾錯(cuò)和檢錯(cuò)技術(shù)， 干擾性。 干擾性。 可采用高保密性能的數(shù)字加密技術(shù)。 可采用高保密性能的數(shù)字加密技術(shù)。 可綜合傳輸各種模擬和數(shù)字輸入信號(hào) 易于設(shè)計(jì)、制造，體積小、重量輕。 易于設(shè)計(jì)、制造，體積小、重量輕。 可作信源編碼，壓縮冗余度， 可作信源編碼，壓縮冗余度，提高信 道利用率。 道利用率。 信噪比隨帶寬按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。 信噪比隨帶寬按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。 1.3通信的分類 及通信方式 1.3通信的分類 1.3.1通信系統(tǒng)分類 1.3.1通信系統(tǒng)分類 1. 按傳輸媒質(zhì)分: 有線通信 按傳輸媒質(zhì)分: 無(wú)線通信 2. 按信道中所傳信號(hào)的不同分: 模擬信號(hào) 按信道中所傳信號(hào)的不同分: 數(shù)字信號(hào) 3. 按工作頻段分：低、中、高頻等 按工作頻段分： 4. 按調(diào)制方式分：連續(xù)波調(diào)制與脈沖調(diào)制 按調(diào)制方式分： 5. 按業(yè)務(wù)的不同分:電報(bào)、電話、數(shù)據(jù)、圖 按業(yè)務(wù)的不同分:電報(bào)、電話、數(shù)據(jù)、 象等 6. 按收信者是否運(yùn)動(dòng)分:固定與移動(dòng) 按收信者是否運(yùn)動(dòng)分: 7. 按信號(hào)復(fù)用方式分：TDM、FDM、CDM 按信號(hào)復(fù)用方式分：TDM、FDM、 1.3.2 通信方式 1. 按消息傳送的方向與時(shí)間分 A 信道 (a) B A 信道 (b) B A 信道 (c) B 按消息傳送的方向和時(shí)間劃分的通信方式 按消息傳送的方向和時(shí)間劃分的通信方式 (a) 單工方式； (b) 半雙工方式； (c) 全雙工方式 單工方式； 半雙工方式； 2. 按數(shù)字信號(hào)排序分 1 發(fā) 送 設(shè) 備 0 1 接 收 設(shè) 備 發(fā) 送 設(shè) 備 接 收 設(shè) 備 (b) (a) 按數(shù)字信號(hào)排序劃分的通信方式 按數(shù)字信號(hào)排序劃分的通信方式 (a) 串序傳輸方式 ； (b) 并序傳輸方式 3. 按通信網(wǎng)絡(luò)形式分 終端A (a) 終端B 終端 A 終端 B 終端 C 終端 A 終端 B (b) 圖1-3 終端 C 終端 N (c) 終端 N 交換設(shè)備 轉(zhuǎn)接站 按網(wǎng)絡(luò)形式劃分的通信方式 按網(wǎng)絡(luò)形式劃分的通信方式 (a) 兩點(diǎn)間直通方式； (b) 分支方式； (c) 交換方式 兩點(diǎn)間直通方式； 分支方式； 1.4 信息及其量度 1.4.1 消息、信息和信號(hào) 消息、 消息：隨機(jī)狀態(tài)的描述，有不同的形式： 消息：隨機(jī)狀態(tài)的描述，有不同的形式： 語(yǔ)音、文字、圖形、圖像 語(yǔ)音、文字、圖形、圖像 信息： 信息：消息的有效內(nèi)容 不同消息可有相同內(nèi)容 信號(hào)：傳輸消息的手段（媒介） 信號(hào)：傳輸消息的手段（媒介） 通信系統(tǒng)中傳輸?shù)氖切盘?hào) 1.4.2信息的度量： 1.4.2信息的度量： 信息的度量 *制定度量方法考慮的原則 貨 物 消 息 貨運(yùn)量 信息量 有多種 有多種 和種類無(wú)關(guān) 和類型無(wú)關(guān) 和貴重程度 和重要程度 無(wú)關(guān) 無(wú)關(guān) 總量是單件 總量是單件獨(dú)立 貨運(yùn)量之和 消息的信息量之和 *制定度量信息的方法 # 消息“量” 信息量 消息“ # 例： 明天降雨量將有一毫米” “明天降雨量將有一毫米” - 信息量小 明天降雨量將達(dá)到一米” “明天降雨量將達(dá)到一米” - 信息量大 明日太陽(yáng)將從東方升起” “明日太陽(yáng)將從東方升起” - 信息量零 # 事件的不確定度，可用其出現(xiàn)的概率來(lái)描 事件的不確定度， 述： 可能性小概率小 可能性小概率小信息量大 可能性大概率大 可能性大概率大信息量小 必然發(fā)生的概率為1 必然發(fā)生的概率為1信息量零 不會(huì)發(fā)生的概率為0 不會(huì)發(fā)生的概率為0信息量無(wú)窮 可得如下的結(jié)論： 可得如下的結(jié)論： (1) 消息中所含信息量I是消息出現(xiàn)的概率P(x)的 消息中所含信息量I是消息出現(xiàn)的概率P(x)的 函數(shù)，即 函數(shù)， I = I P ( x ) # 信息量 I = I P(x) ，P(x) - 發(fā)生概率 ， (2) 消息出現(xiàn)的概率愈小， 它所含信息量愈大； 消息出現(xiàn)的概率愈小， 它所含信息量愈大； 反之信息量愈小。 反之信息量愈小。 且 P = 1時(shí) I = 0 P = 0時(shí) I = (3) 若干個(gè)互相獨(dú)立事件構(gòu)成的消息， 所含信息 若干個(gè)互相獨(dú)立事件構(gòu)成的消息， 量等于各獨(dú)立事件信息量的和， 即 量等于各獨(dú)立事件信息量的和， I P ( x) ? P2 ( x)L = I P ( x) + I P2 ( x) 1 1 可以看出I P(x)間應(yīng)滿足以上三點(diǎn) 可以看出I與P(x)間應(yīng)滿足以上三點(diǎn)， 則它們 間應(yīng)滿足以上三點(diǎn)， 有如下關(guān)系式： 有如下關(guān)系式： 1 I = loga = ? loga P ( x ) P( x ) # 定義：I = loga 1/P(x) = -logaP(x) 定義： 信息量I的單位與對(duì)數(shù)的底數(shù)a有關(guān)： 信息量I的單位與對(duì)數(shù)的底數(shù)a有關(guān)： a=2 單位為比特(bit，簡(jiǎn)寫(xiě)為b)； a=2 單位為比特 bit，簡(jiǎn)寫(xiě)為b 比特( a=e單位為奈特(nat，簡(jiǎn)寫(xiě)為n a=e單位為奈特(nat，簡(jiǎn)寫(xiě)為n)； 單位為奈特 a=10單位為笛特(Det)或稱為十進(jìn)制單位； a=10單位為笛特(Det)或稱為十進(jìn)制單位； 單位為笛特 a=r單位稱為 進(jìn)制單位。 a=r單位稱為r進(jìn)制單位。 單位稱為r # 通常取 a = 2, 此時(shí)單位為“比特”。 此時(shí)單位為“比特” # 對(duì)于一個(gè)等概率、二進(jìn)制碼元： 對(duì)于一個(gè)等概率、二進(jìn)制碼元： I = log2 1/P(x) = log2 1/(1/2) = 1 比特 # 對(duì)于一個(gè)等概率、M進(jìn)制碼元： 對(duì)于一個(gè)等概率、 進(jìn)制碼元： I = log2 1/P(x) = log2 1/(1/M) = log2 M 比特 若 M = 2k ，則 I = k 比特 試計(jì)算二進(jìn)制符號(hào)等概率和多進(jìn)制(M進(jìn)制 進(jìn)制)等概率 例 1-1 試計(jì)算二進(jìn)制符號(hào)等概率和多進(jìn)制 進(jìn)制 等概率 時(shí)每個(gè)符號(hào)的信息量。 時(shí)每個(gè)符號(hào)的信息量。 例 1-2 試計(jì)算二進(jìn)制符號(hào)不等概率時(shí)的信息量(設(shè)P(1)=P)。 試計(jì)算二進(jìn)制符號(hào)不等概率時(shí)的信息量( P(1)=P)。 例 1-3 設(shè)由5個(gè)符號(hào)組成的信息源，相應(yīng)概率為 設(shè)由5個(gè)符號(hào)組成的信息源， 例 1-4 一信息源由4個(gè)符號(hào)A、 B、 C、 D組成，它們出 一信息源由4個(gè)符號(hào)A 組成， 現(xiàn)的概率為3 現(xiàn)的概率為 3 / 8、 1/ 4、 1 / 4、 1/ 8， 且每個(gè)符號(hào)的出現(xiàn)都是獨(dú)立 試求信息源輸出為CABACABDACBDAABCAD 的 。 試求信息源輸出為 CABACABDACBDAABCAD- CBABAADCBABAACDBACAACABADBCADCBAABCACB A的信息量。 的信息量。 解： 信源輸出的信息序列中，A出現(xiàn)23次，B出現(xiàn)14次， 信源輸出的信息序列中， 出現(xiàn)23次 出現(xiàn)14次 C出現(xiàn)13次，D出現(xiàn)7次，共有57個(gè)。 出現(xiàn)13次 出現(xiàn)7 共有57個(gè) 該信息源總的信息量為 ： 1.5 通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 有效性和可靠性的關(guān)系（速度質(zhì)量） 有效性和可靠性的關(guān)系（速度質(zhì)量） 模擬通信系統(tǒng)性能指標(biāo)： 模擬通信系統(tǒng)性能指標(biāo)： 有效性指標(biāo)： 有效性指標(biāo)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)傳送的信息量 可靠性指標(biāo)： 可靠性指標(biāo)：均方誤差 數(shù)字通信系統(tǒng)性能指標(biāo)： 數(shù)字通信系統(tǒng)性能指標(biāo)： 有效性指標(biāo)： 有效性指標(biāo)：傳輸速率 可靠性指標(biāo)： 可靠性指標(biāo)：差錯(cuò)率 1.5.1 數(shù)字通信系統(tǒng)有效性指標(biāo)的具體表述 *碼元傳輸速率通常又可稱為碼元速率、數(shù) 碼元傳輸速率通常又可稱為碼元速率、 碼率、傳碼率、碼率、信號(hào)速率或波形速率。 碼率、傳碼率、碼率、信號(hào)速率或波形速率。 碼元速率：指單位時(shí)間(每秒鐘)內(nèi)傳輸碼 指單位時(shí)間(每秒鐘) 元的數(shù)目，用符號(hào)R 來(lái)表示。 元的數(shù)目，用符號(hào)RB來(lái)表示。 碼元速率： 波特(B) 碼元速率：RB 波特(B) 碼元速率R 與信號(hào)的進(jìn)制數(shù)無(wú)關(guān)， 碼元速率RB與信號(hào)的進(jìn)制數(shù)無(wú)關(guān)，只與 碼元寬度Tb有關(guān) 有關(guān)： 碼元寬度Tb有關(guān)： 1 RB = Tb 通常在給出系統(tǒng)碼元速率時(shí)， 通常在給出系統(tǒng)碼元速率時(shí) ， 有必要說(shuō) 明碼元的進(jìn)制， 多進(jìn)制(N) 碼元速率 明碼元的進(jìn)制 ， 多進(jìn)制 (N)碼元速率 R BN 與二 碼元速率R 進(jìn)制碼元速率R 之間， 進(jìn)制碼元速率RB2之間，在保證系統(tǒng)信息速率 不變的情況下，相互可轉(zhuǎn)換， 不變的情況下，相互可轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換關(guān)系式為 : RB 2 = RBN ? log2 N ( B ) N應(yīng)為2k , k = 2,3,4 L *信息傳輸速率簡(jiǎn)稱信息速率，又可稱為傳 信息傳輸速率簡(jiǎn)稱信息速率， 信率、比特率等。 信率、比特率等。 比特率：指單位時(shí)間(每秒鐘)內(nèi)送的信息 指單位時(shí)間(每秒鐘) 用符號(hào)R 來(lái)表示。 量，用符號(hào)Rb來(lái)表示。 比特率： 比特 比特率：Rb 比特秒(bit/s,bps,b/s) 有關(guān)，因此， 因?yàn)樾畔⒘颗c信號(hào)進(jìn)制數(shù)有關(guān)，因此， Rb也與有關(guān)： 也與有關(guān)： 進(jìn)制： 對(duì)M進(jìn)制：Rb = RB log2 M 例: 若某信源在1秒鐘內(nèi)傳送1 200個(gè)符號(hào)， 且每一個(gè)符號(hào)的平均信息量為1(bit)，則該信 源的Rb=1 200b/s或1 200 bps。 *消息傳輸速率亦稱消息速率 消息速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間(每秒鐘)內(nèi)傳輸?shù)南?單位時(shí)間(每秒鐘) 息數(shù)， Rm表示 表示。 息數(shù)，用Rm表示。 消息速率： 特定） 消息速率： Rm 字秒（特定） 因消息的衡量單位不同，有各種不同的含 因消息的衡量單位不同， 義。消息速率在實(shí)際中應(yīng)用不多。 *在二進(jìn)制中，碼元速率RB2同信息速率Rb2 在二進(jìn)制中，碼元速率R 同信息速率R 的關(guān)系在數(shù)值上相等，但單位不同。 的關(guān)系在數(shù)值上相等，但單位不同。 在多進(jìn)制中， 之間數(shù)值不同， 在多進(jìn)制中，RBN與RbN之間數(shù)值不同， 單位亦不同。 單位亦不同。它們之間在數(shù)值上有如下關(guān)系 式： RbN = RBN ? log2 N *在碼元速率保持不變條件下，二進(jìn)制信 在碼元速率保持不變條件下， 息速率R 與多進(jìn)制信息速率R 息速率Rb2與多進(jìn)制信息速率RbN之間的關(guān)系 為： Rb2=RbN/log2N f (t) 11 3V 1V 0 1 V 00 t 01 10 3 V 四進(jìn)制信號(hào)示意圖 例1-5 已知二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)在2min內(nèi)共傳送了72 000個(gè)碼 已知二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)在2min內(nèi)共傳送了72 000個(gè)碼 元，(1) 問(wèn)其碼元速率和信息速率各為多少? (2) 如果碼元寬度 問(wèn)其碼元速率和信息速率各為多少? 不變(即碼元速率不變) 但改為八進(jìn)制數(shù)字信號(hào)， 不變(即碼元速率不變)，但改為八進(jìn)制數(shù)字信號(hào)， 則其碼元 速率為多少? 信息速率又為多少? 速率為多少? 信息速率又為多少? 解 (1) 在260s內(nèi)傳送了72 000個(gè)碼元 60s內(nèi)傳送了72 000個(gè)碼元 RB2=72 000/(260)=600 (B) 000/(2 60)=600 (B) Rb2=RB2=600 (b/s) (b/s (2) 若改為8進(jìn)制 若改為8進(jìn)制 則 RB8=72 000/(260)=600 (B) 000/(2 60)=600 (B) Rb8=RB8log28=1 800 (b/s) (b/s) 1.5.2 數(shù)字通信系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的具體表述 * 碼元差錯(cuò)率Pe ： 碼元差錯(cuò)率Pe 簡(jiǎn)稱誤碼率， 簡(jiǎn)稱誤碼率，它是指 接收錯(cuò)誤的碼元數(shù)在傳送總碼元數(shù)中所占 的比例，更確切地說(shuō)， 的比例，更確切地說(shuō)，誤碼率就是碼元在 傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率。 傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率。 用表達(dá)式可表示成： 用表達(dá)式可表示成： 誤碼率Pe 錯(cuò)誤接收碼元數(shù)/ 誤碼率Pe = 錯(cuò)誤接收碼元數(shù)/傳輸碼元總數(shù) *信息差錯(cuò)率Peb： 信息差錯(cuò)率P 簡(jiǎn)稱誤信率， 簡(jiǎn)稱誤信率，或誤比特 率，它是指接收錯(cuò)誤的信息量在傳送信息總 量中所占的比例，或者說(shuō)， 量中所占的比例，或者說(shuō)，它是碼元的信息 量在傳輸系統(tǒng)中被丟失的概率。 量在傳輸系統(tǒng)中被丟失的概率。 用表達(dá)式可表示成： 用表達(dá)式可表示成： 誤比特率P 誤比特率Peb = 錯(cuò)誤接收比特?cái)?shù)/傳輸總比特?cái)?shù) 錯(cuò)誤接收比特?cái)?shù)/ *誤字率Pw = 錯(cuò)誤接收字?jǐn)?shù)/總傳輸字 誤字率P 錯(cuò)誤接收字?jǐn)?shù)/ 數(shù) *誤碼率和誤比特率的關(guān)系 Peb = Pe x M / 2(M-1) Pe /2 2(M*誤字率和誤比特率的關(guān)系 對(duì)于二進(jìn)制， 對(duì)于二進(jìn)制， 若一個(gè)字由k比特組成， 若一個(gè)字由k比特組成，則 Pw1 (1 Pe)k 例 1 -6 的誤碼率。 的誤碼率。 解： 已知某八進(jìn)制數(shù)字通信系統(tǒng)的信息速率為12 已知某八進(jìn)制數(shù)字通信系統(tǒng)的信息速率為12 000 b/s，在收端半小時(shí)內(nèi)共測(cè)得出現(xiàn)了216個(gè)錯(cuò)誤碼元 b/s，在收端半小時(shí)內(nèi)共測(cè)得出現(xiàn)了216個(gè)錯(cuò)誤碼元，試求系統(tǒng) 個(gè)錯(cuò)誤碼元， Rb8 = 12 000b / s RB 8 = Rb8 / log2 8 = 4 000 B 216 ?5 Re = = 3 10 4 000 30 60 1.6 數(shù)字通信的主要技術(shù)問(wèn)題 1.6.1 數(shù)字調(diào)制/解調(diào) 數(shù)字調(diào)制/解調(diào) 調(diào)制與解調(diào)是數(shù)字通信系統(tǒng)的核心， 調(diào)制與解調(diào)是數(shù)字通信系統(tǒng)的核心 ， 是最基本的也是最 重要的技術(shù)之一。調(diào)制的作用是將輸入的數(shù)字信號(hào)( 重要的技術(shù)之一。調(diào)制的作用是將輸入的數(shù)字信號(hào)(基帶數(shù)字 信號(hào))變換為適合于信道傳輸?shù)念l帶信號(hào)。 信號(hào))變換為適合于信道傳輸?shù)念l帶信號(hào)。常見(jiàn)的基本數(shù)字調(diào) 振幅鍵控(ASK) 、 頻移鍵控(FSK) 、 制方式有振幅鍵控 制方式有 振幅鍵控 (ASK)、頻移鍵控 (FSK)、 絕對(duì)相移鍵控 (PSK)、 相對(duì)(差分)相移鍵控(DPSK)等四種 (PSK)、 相對(duì)(差分)相移鍵控(DPSK)等四種。 (第6章) 等四種。 1.6.2 信源編碼/譯碼 信源編碼/ 信源編碼的主要任務(wù)： 信源編碼的主要任務(wù) ： 第一是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信 號(hào) ( 即模擬信號(hào)數(shù)字化問(wèn)題 ) ，第二是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮 ( 數(shù)據(jù)壓縮 即模擬信號(hào)數(shù)字化問(wèn)題) 第二是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮( 已超出我們的大綱范圍) 已超出我們的大綱范圍)。 第 7 章將主要討論模擬信號(hào)數(shù)字化 問(wèn)題。 從實(shí)現(xiàn)方法上看， 問(wèn)題。 從實(shí)現(xiàn)方法上看，模擬信號(hào)數(shù)字化主要有兩種基本形 式， 一是脈沖編碼調(diào)制(PCM)，另一種是增量調(diào)制(?M)。在 一是脈沖編碼調(diào)制 脈沖編碼調(diào)制(PCM)，另一種是增量調(diào)制 增量調(diào)制(?M)。 第 7 章中不僅要討論其編碼/譯碼的基本組成及實(shí)現(xiàn)方法，而 章中不僅要討論其編碼/譯碼的基本組成及實(shí)現(xiàn)方法， 且要介紹一些其它改進(jìn)型的實(shí)現(xiàn)方法以及目前出現(xiàn)的PCM芯 且要介紹一些其它改進(jìn)型的實(shí)現(xiàn)方法以及目前出現(xiàn)的PCM芯 片和?M編譯碼芯片的實(shí)際知識(shí) 片和?M編譯碼芯片的實(shí)際知識(shí)。 編譯碼芯片的實(shí)際知識(shí)。 1.6.3 糾錯(cuò)編碼/譯碼 糾錯(cuò)編碼/譯碼 糾錯(cuò)編碼/譯碼又稱差錯(cuò)控制編碼/譯碼， 糾錯(cuò)編碼/譯碼又稱差錯(cuò)控制編碼