第1講 通信的基本概念、通信系統(tǒng)的組成

1、通信原理電子教案通信原理電子教案廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院2012年年9月月通信原理通信原理電子教案電子教案 授課班級(jí)：通信授課班級(jí)：通信1103班、通信班、通信1104班班 授課教師：廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院授課教師：廣東海洋大學(xué)信息學(xué)院 梁能梁能第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt3第第 1 章章 緒緒 論論 本章主要介紹通信的基本概念，使學(xué)生對(duì)通信的基本本章主要介紹通信的基本概念，使學(xué)生對(duì)通信的基本概念、術(shù)語以及本課程所要研究的主要對(duì)象有一個(gè)初步了概念、術(shù)語以及本課程所要研究的主要對(duì)象有一個(gè)初步了解。本章是通信原理與技術(shù)的解。本章是通信原理與技術(shù)的基礎(chǔ)

2、基礎(chǔ)。研究內(nèi)容：研究內(nèi)容： 1.1 1.1 通信的基本概念通信的基本概念 1.2 1.2 通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的組成 1.3 1.3 通信系統(tǒng)分類及通信方式通信系統(tǒng)分類及通信方式 1.4 1.4 通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt41. 1 通信的基本概念通信的基本概念通信的定義：通信的定義：是指由一地向另一地進(jìn)行消息是指由一地向另一地進(jìn)行消息的有效傳遞。的有效傳遞。古代：烽火臺(tái)、驛站。古代：烽火臺(tái)、驛站。近代：雞毛信、消息樹。近代：雞毛信、消息樹?，F(xiàn)代：電話、廣播、電視。現(xiàn)代：電話、廣播、電視。通信的目的通信的目的是

3、傳遞消息，消息（是傳遞消息，消息（message）具有不同的形式，例如：語言、文字、數(shù)據(jù)、具有不同的形式，例如：語言、文字、數(shù)據(jù)、圖像、符號(hào)等等。圖像、符號(hào)等等。 第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt5要素 一地、另一地：一地、另一地：發(fā)信、收信方發(fā)信、收信方。 消息消息：有待于傳輸?shù)恼Z音、圖象、符號(hào)、數(shù)字、圖片等：有待于傳輸?shù)恼Z音、圖象、符號(hào)、數(shù)字、圖片等概率論意義上的概率論意義上的“事件事件”。消息帶有需要送給收信者的。消息帶有需要送給收信者的信息信息（information）。消息以）。消息以信號(hào)信號(hào)的形式在的形式在系統(tǒng)系統(tǒng)中進(jìn)行傳中進(jìn)行傳輸。輸。 系統(tǒng)系統(tǒng)：電

4、子系統(tǒng)、語音系統(tǒng)、聲光系統(tǒng)等。：電子系統(tǒng)、語音系統(tǒng)、聲光系統(tǒng)等。 通信系統(tǒng)：通信系統(tǒng)：完成通信這一過程的全部技術(shù)設(shè)備和傳輸媒介。完成通信這一過程的全部技術(shù)設(shè)備和傳輸媒介。 通信（通信（communication）是信號(hào)與系統(tǒng)的集合。）是信號(hào)與系統(tǒng)的集合。第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt6 信號(hào)：信號(hào)：是消息的載荷者，與消息一一是消息的載荷者，與消息一一對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)的東西。在的東西。在電信系統(tǒng)里，載荷者為電信系統(tǒng)里，載荷者為“電電”，對(duì)應(yīng)對(duì)應(yīng)消息被載荷消息被載荷在電信號(hào)的某參量上，如電壓、電流或電波等物理量在電信號(hào)的某參量上，如電壓、電流或電波等物理量（進(jìn)一步還可以是該

5、物理量的幅度、相位或頻率等）。（進(jìn)一步還可以是該物理量的幅度、相位或頻率等）。此時(shí)的信號(hào)為此時(shí)的信號(hào)為電信號(hào)電信號(hào)，習(xí)慣上簡稱為，習(xí)慣上簡稱為信號(hào)信號(hào)（signal）。）。 模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)。 傳輸電信號(hào)的通信系統(tǒng)為傳輸電信號(hào)的通信系統(tǒng)為電信通信系統(tǒng)電信通信系統(tǒng)，常簡稱之，常簡稱之通通信系統(tǒng)信系統(tǒng)。第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt7 通信的再定義：通信的再定義：利用電子等技術(shù)手段，利用電子等技術(shù)手段，借助電信號(hào)（含光信號(hào)）實(shí)現(xiàn)從一地向另一借助電信號(hào)（含光信號(hào)）實(shí)現(xiàn)從一地向另一地進(jìn)行消息的有效傳遞稱為通信。地進(jìn)行消息的有效傳遞稱為通信。 第第1

6、 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt81. 2 通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的組成圖圖1-1 通信系統(tǒng)的一般模型通信系統(tǒng)的一般模型 信源信源（信息源，也稱發(fā)終端）：把待傳輸?shù)南⑥D(zhuǎn)（信息源，也稱發(fā)終端）：把待傳輸?shù)南⑥D(zhuǎn)換成原始電信號(hào)，如電話系統(tǒng)中電話機(jī)可看成是信源。換成原始電信號(hào)，如電話系統(tǒng)中電話機(jī)可看成是信源。 發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備：將信源和信道：將信源和信道匹配匹配起來，即將信源產(chǎn)生起來，即將信源產(chǎn)生的原始電信號(hào)（基帶信號(hào)）變換成適合在信道中傳輸?shù)牡脑茧娦盘?hào)（基帶信號(hào)）變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào)。信號(hào)。 1.2.1 通信系統(tǒng)的一般模型通信系統(tǒng)的一般模型 第第1 1章章 緒論

7、緒論通信原理12/15/2021精選ppt9 信道信道：信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ溃梢允怯芯€的，也可以是：信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ溃梢允怯芯€的，也可以是無線的，甚至還可以包含某些設(shè)備。無線的，甚至還可以包含某些設(shè)備。 噪聲源噪聲源：是信道中的所有噪聲以及分散在通信系統(tǒng)：是信道中的所有噪聲以及分散在通信系統(tǒng)中其它各處噪聲的集合。中其它各處噪聲的集合。 非人為加入。非人為加入。 接收設(shè)備接收設(shè)備：任務(wù)是從帶有干擾的接收信號(hào)中恢復(fù)出：任務(wù)是從帶有干擾的接收信號(hào)中恢復(fù)出相應(yīng)的原始電信號(hào)來。相應(yīng)的原始電信號(hào)來。 信宿（受信者、收終端）信宿（受信者、收終端）：將復(fù)原的原始電信號(hào)轉(zhuǎn)：將復(fù)原的原始電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息。換成相

8、應(yīng)的消息。 第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt101. 2. 2 模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng) 信道中傳輸模擬信號(hào)的系統(tǒng)，稱為模擬通信系統(tǒng)?？捎梢话阈诺乐袀鬏斈M信號(hào)的系統(tǒng)，稱為模擬通信系統(tǒng)?？捎梢话阃ㄐ畔到y(tǒng)模型略加改變而成。通信系統(tǒng)模型略加改變而成。 1.1.研究的問題研究的問題 （1）模擬通信系統(tǒng)中）模擬通信系統(tǒng)中兩種重要變換兩種重要變換： 消息消息原始電信號(hào)（基帶信號(hào)）原始電信號(hào)（基帶信號(hào)） 調(diào)制信號(hào)（基帶信號(hào)）調(diào)制信號(hào)（基帶信號(hào)） 已調(diào)信號(hào)（頻帶信號(hào)）已調(diào)信號(hào)（頻帶信號(hào)） （2）信號(hào)受噪聲干擾的影響）信號(hào)受噪聲干擾的影響噪聲背景下的信號(hào)傳輸。噪聲背景下的信號(hào)傳輸

9、。第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt11（2）調(diào)制的功用）調(diào)制的功用提高頻率，便于輻射；提高頻率，便于輻射；頻率分配；頻率分配；實(shí)現(xiàn)頻分復(fù)用；實(shí)現(xiàn)頻分復(fù)用；改善系統(tǒng)性能。改善系統(tǒng)性能。第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt12已調(diào)信號(hào)已調(diào)信號(hào)有三個(gè)基本特性：有三個(gè)基本特性： （1）攜帶有消息；）攜帶有消息； （2）適合在信道中傳輸）適合在信道中傳輸 （如輻射：天線尺寸如輻射：天線尺寸1/10 波波長）長）； （3）頻譜具有帶通形式，且中心頻率遠(yuǎn)離零頻）頻譜具有帶通形式，且中心頻率遠(yuǎn)離零頻頻帶信號(hào)頻帶信號(hào)。 如：衛(wèi)星電視信號(hào)（中心頻率如：衛(wèi)星電

10、視信號(hào)（中心頻率6/4GHz、帶寬、帶寬36MHz） 相應(yīng)地，相應(yīng)地，原始電信號(hào)原始電信號(hào)的的頻譜具有低通形式，直流頻譜具有低通形式，直流/低頻分量豐富低頻分量豐富基帶信號(hào)基帶信號(hào)。 如：話音信號(hào)：如：話音信號(hào)：3003.4kHz;電視基帶信號(hào)：電視基帶信號(hào)：08MHz。第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt131. 2. 3 數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng) （1）定義：）定義：信道中傳輸數(shù)字信號(hào)的系統(tǒng)，稱為數(shù)字通信道中傳輸數(shù)字信號(hào)的系統(tǒng)，稱為數(shù)字通信系統(tǒng)。信系統(tǒng)。（2）基本特征）基本特征 消息或信號(hào)具有消息或信號(hào)具有“數(shù)字?jǐn)?shù)字”的特性；的特性； 強(qiáng)調(diào)已調(diào)參量與代表消息的數(shù)字

11、信號(hào)之間的一一對(duì)強(qiáng)調(diào)已調(diào)參量與代表消息的數(shù)字信號(hào)之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系（模擬：強(qiáng)調(diào)變換的線性特性，即強(qiáng)調(diào)已調(diào)參量應(yīng)關(guān)系（模擬：強(qiáng)調(diào)變換的線性特性，即強(qiáng)調(diào)已調(diào)參量與代表消息的基帶信號(hào)之間的比例特性）。與代表消息的基帶信號(hào)之間的比例特性）。第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt14（3）數(shù)字通信的主要特點(diǎn)）數(shù)字通信的主要特點(diǎn) 抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng)：抗噪聲性能好、消除噪聲積累；：抗噪聲性能好、消除噪聲積累； 信道噪聲或干擾所造成的差錯(cuò)，原則上是可以控制的信道噪聲或干擾所造成的差錯(cuò)，原則上是可以控制的差錯(cuò)可控差錯(cuò)可控：檢錯(cuò)、糾錯(cuò)；：檢錯(cuò)、糾錯(cuò)； 易加密易加密（進(jìn)行人為的擾亂）；

12、（進(jìn)行人為的擾亂）； 易于與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合（數(shù)字終端、計(jì)算機(jī)等）。易于與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合（數(shù)字終端、計(jì)算機(jī)等）。（4）數(shù)字通信需要解決的問題：）數(shù)字通信需要解決的問題： 差錯(cuò)可控：差錯(cuò)可控：通過差錯(cuò)控制編碼即信道編碼實(shí)現(xiàn)；通過差錯(cuò)控制編碼即信道編碼實(shí)現(xiàn)； 加密：加密：通過加密、解密實(shí)現(xiàn)；通過加密、解密實(shí)現(xiàn)； 節(jié)拍一致：位節(jié)拍一致：位同步同步/幀同步。幀同步。（5）分類）分類 數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng) 數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng) 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸?shù)诘? 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt15 數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)數(shù)字頻帶傳輸通信

13、系統(tǒng) 數(shù)字通信系統(tǒng)的一般模型數(shù)字通信系統(tǒng)的一般模型圖圖1-3 數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)的模型數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)的模型注：注： 加密加密/ /解密解密 、編碼、編碼/ /譯碼不為必須譯碼不為必須 ，但一旦存，但一旦存在，必須成對(duì)；在，必須成對(duì)； 關(guān)鍵關(guān)鍵必需含調(diào)制必需含調(diào)制/解調(diào)器。解調(diào)器。第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt16注：注：基帶信號(hào)形成器：基帶信號(hào)形成器：可能包括編碼器、加密器以及可能包括編碼器、加密器以及波形變換等；波形變換等； 接收濾波器：接收濾波器：可能包括譯碼器、解密器等?？赡馨ㄗg碼器、解密器等。 關(guān)鍵關(guān)鍵：不含調(diào)制：不含調(diào)制/解調(diào)器。解調(diào)器。 圖

14、圖1-4 數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)模型數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)模型2. 數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng) 第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt17 3. 模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸通信系統(tǒng)模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸通信系統(tǒng) 解決問題：解決問題：模擬信源、數(shù)字通信系統(tǒng)。模擬信源、數(shù)字通信系統(tǒng)。 圖圖1-5 模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸系統(tǒng)模型模擬信號(hào)數(shù)字化傳輸系統(tǒng)模型關(guān)鍵：關(guān)鍵：模擬信號(hào)數(shù)字化及其反之。模擬信號(hào)數(shù)字化及其反之。 A/D轉(zhuǎn)換器組成：抽樣、量化、編碼。轉(zhuǎn)換器組成：抽樣、量化、編碼。發(fā)端發(fā)端將模擬信號(hào)數(shù)字化，即進(jìn)行將模擬信號(hào)數(shù)字化，即進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換；接收端接收端需進(jìn)行相反的轉(zhuǎn)換，即需進(jìn)行

15、相反的轉(zhuǎn)換，即D/A轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。 第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt181. 2. 4 數(shù)字通信的主要特點(diǎn)數(shù)字通信的主要特點(diǎn) 1. 數(shù)字通信的主要優(yōu)點(diǎn)數(shù)字通信的主要優(yōu)點(diǎn) （1）抗干擾能力強(qiáng)；）抗干擾能力強(qiáng)； （2）差錯(cuò)可控；）差錯(cuò)可控； （3）易加密；）易加密； （4）易于與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合。）易于與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合。 2. 亟待解決的問題亟待解決的問題 （1）提高頻帶利用率）提高頻帶利用率 ； （2）簡化系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)。）簡化系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)。第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt191. 3 通信系統(tǒng)分類及通信方式通信系統(tǒng)分類及通信方式1. 3.

16、1 通信的分類通信的分類1. 按傳輸媒質(zhì)分：按傳輸媒質(zhì)分：有線通信和無線通信；有線通信和無線通信； 有線通信有線通信是指傳輸媒質(zhì)為架空明線、電纜、光纜、波導(dǎo)是指傳輸媒質(zhì)為架空明線、電纜、光纜、波導(dǎo)等形式的通信，其特點(diǎn)是媒質(zhì)能看得見，摸得著。等形式的通信，其特點(diǎn)是媒質(zhì)能看得見，摸得著。 無線通信無線通信是指傳輸消息的媒質(zhì)為看不見、摸不著的媒質(zhì)是指傳輸消息的媒質(zhì)為看不見、摸不著的媒質(zhì)（如電磁波）的一種通信形式。（如電磁波）的一種通信形式。 有線通信可進(jìn)一步再分類，如明線通信、電纜通信、光有線通信可進(jìn)一步再分類，如明線通信、電纜通信、光纜通信等。纜通信等。 無線通信常見的形式有微波通信、短波通信、移

17、動(dòng)通信、無線通信常見的形式有微波通信、短波通信、移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、散射通信和激光通信、紅外通信等，其形式較衛(wèi)星通信、散射通信和激光通信、紅外通信等，其形式較多。多。第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt20 2. 按信道中所傳信號(hào)特征分：按信道中所傳信號(hào)特征分：模擬通信系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)與與數(shù)字通信系統(tǒng)；數(shù)字通信系統(tǒng)； 3. 按工作頻段分：按工作頻段分：長波通信、中波通信、短波通信、微波通長波通信、中波通信、短波通信、微波通信等。地波、天波、反射波、視距波信等。地波、天波、反射波、視距波 4. 按調(diào)制方式分：按調(diào)制方式分：基帶傳輸和頻帶傳輸基帶傳輸和頻帶傳輸（AM、SS

18、B、DSB、VSB；ASK、FSK、PSK、DPSK；PAM、PCM、M等）；等）； 5. 按業(yè)務(wù)的不同分：按業(yè)務(wù)的不同分：話務(wù)通信和非話務(wù)通信；話務(wù)通信和非話務(wù)通信；電話業(yè)務(wù)在電信領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位，它屬于人與人之間的通信。電話業(yè)務(wù)在電信領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位，它屬于人與人之間的通信。非話務(wù)通信主要包括數(shù)據(jù)傳輸、計(jì)算機(jī)通信、電子信箱、電報(bào)、傳非話務(wù)通信主要包括數(shù)據(jù)傳輸、計(jì)算機(jī)通信、電子信箱、電報(bào)、傳真、可視圖文及會(huì)議電視、圖像通信等。真、可視圖文及會(huì)議電視、圖像通信等。電話通信最為發(fā)達(dá)，其它通信常借助于公共的電話通信系統(tǒng)進(jìn)行。未電話通信最為發(fā)達(dá)，其它通信常借助于公共的電話通信系統(tǒng)進(jìn)行。未來的

19、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)中，各種用途的消息都能在一個(gè)統(tǒng)一的通信來的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字通信網(wǎng)中，各種用途的消息都能在一個(gè)統(tǒng)一的通信網(wǎng)中傳輸。網(wǎng)中傳輸。另另:從廣義的角度來看，廣播、電視、雷達(dá)、導(dǎo)航、遙控、遙測等從廣義的角度來看，廣播、電視、雷達(dá)、導(dǎo)航、遙控、遙測等也應(yīng)列入通信的范疇。但已從通信中派生出來，形成了獨(dú)立的學(xué)科。也應(yīng)列入通信的范疇。但已從通信中派生出來，形成了獨(dú)立的學(xué)科。 fC第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt216. 按收信者是否運(yùn)動(dòng)分：按收信者是否運(yùn)動(dòng)分：移動(dòng)通信和固定通信。移動(dòng)通信和固定通信。 另外另外，通信還有其它一些分類方法，如按多地址方式可分，通信還有其它一

20、些分類方法，如按多地址方式可分為頻分多址通信為頻分多址通信（FDMA）、時(shí)分多址通信（）、時(shí)分多址通信（TDMA）、碼）、碼分多址（分多址（CDMA）、空分多址（）、空分多址（SDMA）通信等；按用戶類通信等；按用戶類型可分為公用通信和專用通信等。型可分為公用通信和專用通信等。 fC第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt221. 3. 2 通信方式通信方式 1. 按消息傳送的方向與時(shí)間分按消息傳送的方向與時(shí)間分 通信方式可分為單工通信、半雙工通信及全雙工通信三種。通信方式可分為單工通信、半雙工通信及全雙工通信三種。 第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精

21、選ppt23 2. 按數(shù)字信號(hào)排序分按數(shù)字信號(hào)排序分 可將通信方式分為串序傳輸和并序傳輸?？蓪⑼ㄐ欧绞椒譃榇騻鬏敽筒⑿騻鬏?。 第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt24 3. 按通信網(wǎng)絡(luò)形式分按通信網(wǎng)絡(luò)形式分 通信的網(wǎng)絡(luò)形式通?？煞譃槿N：兩點(diǎn)間直通方通信的網(wǎng)絡(luò)形式通?？煞譃槿N：兩點(diǎn)間直通方式、分支方式和交換方式。式、分支方式和交換方式。 圖圖1-8 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；（）兩點(diǎn)間直通方式；（b）分支方式；）分支方式；（c）交換方式）交換方式第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt25注：注：分

22、支方式及交換方式均屬網(wǎng)通信的范疇。分支方式及交換方式均屬網(wǎng)通信的范疇。 與點(diǎn)與點(diǎn)直通方式相比，有其特殊的一面。例：通信網(wǎng)中有與點(diǎn)與點(diǎn)直通方式相比，有其特殊的一面。例：通信網(wǎng)中有一套具體的一套具體的線路交換與消息交換的規(guī)定、協(xié)議線路交換與消息交換的規(guī)定、協(xié)議等；通信網(wǎng)中既等；通信網(wǎng)中既有有信息控制信息控制問題，也有問題，也有網(wǎng)同步網(wǎng)同步問題等。問題等。網(wǎng)通信的基礎(chǔ)仍是點(diǎn)與點(diǎn)之間的通信。網(wǎng)通信的基礎(chǔ)仍是點(diǎn)與點(diǎn)之間的通信。本課程只研究：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，而不涉及通信網(wǎng)的其它問題本課程只研究：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，而不涉及通信網(wǎng)的其它問題（移動(dòng)通信、計(jì)算機(jī)通信、程控交換等）。（移動(dòng)通信、計(jì)算機(jī)通信、程控交換等）。 第

23、第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt261. 4 通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)1. 4. 1 一般通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)一般通信系統(tǒng)的性能指標(biāo) 一般通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)歸納起來有以下幾個(gè)方面一般通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)歸納起來有以下幾個(gè)方面:（1）有效性：有效性：通信系統(tǒng)傳輸消息的通信系統(tǒng)傳輸消息的“速率速率”問題，即快慢問題。問題，即快慢問題。（2）可靠性：可靠性：通信系統(tǒng)傳輸消息的通信系統(tǒng)傳輸消息的“質(zhì)量質(zhì)量”問題，即好壞問題。問題，即好壞問題。（3）適應(yīng)性：適應(yīng)性：通信系統(tǒng)對(duì)環(huán)境條件的適應(yīng)性。通信系統(tǒng)對(duì)環(huán)境條件的適應(yīng)性。（4）經(jīng)濟(jì)性：經(jīng)濟(jì)性：系統(tǒng)的成本問題。系

24、統(tǒng)的成本問題。（5）保密性：保密性：系統(tǒng)對(duì)所傳信號(hào)的加密措施。對(duì)軍用系統(tǒng)尤為重要。系統(tǒng)對(duì)所傳信號(hào)的加密措施。對(duì)軍用系統(tǒng)尤為重要。（6）標(biāo)準(zhǔn)性：標(biāo)準(zhǔn)性：系統(tǒng)的接口、各種結(jié)構(gòu)及協(xié)議是否合乎國家、國際標(biāo)系統(tǒng)的接口、各種結(jié)構(gòu)及協(xié)議是否合乎國家、國際標(biāo)準(zhǔn)。準(zhǔn)。（7）維修性：維修性：系統(tǒng)是否維修方便。系統(tǒng)是否維修方便。（8）工藝性：工藝性：通信系統(tǒng)各種工藝要求。通信系統(tǒng)各種工藝要求。通信的任務(wù)是快速、準(zhǔn)確地傳遞信息，從研究消息傳輸?shù)慕嵌葋碚f，通信的任務(wù)是快速、準(zhǔn)確地傳遞信息，從研究消息傳輸?shù)慕嵌葋碚f，有效性和可靠性有效性和可靠性是評(píng)價(jià)通信系統(tǒng)優(yōu)劣的是評(píng)價(jià)通信系統(tǒng)優(yōu)劣的主要性能指標(biāo)主要性能指標(biāo) 。第第1 1

25、章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt27 對(duì)于模擬通信來說，系統(tǒng)的有效性和可靠性具體可用對(duì)于模擬通信來說，系統(tǒng)的有效性和可靠性具體可用系系統(tǒng)頻帶利用率統(tǒng)頻帶利用率和和輸出信噪比輸出信噪比（或均方誤差）來衡量。（或均方誤差）來衡量。 對(duì)于數(shù)字通信系統(tǒng)而言，系統(tǒng)的可靠性和有效性具體可對(duì)于數(shù)字通信系統(tǒng)而言，系統(tǒng)的可靠性和有效性具體可用用誤碼率誤碼率和和傳輸速率傳輸速率來衡量。來衡量。 第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt281. 4. 2 信息及其度量信息及其度量 （1）信息信息 定義：定義：消息中包含的有意義的內(nèi)容。消息中包含的有意義的內(nèi)容。 “信息信息”

26、一詞在概念上與消息的意義相似，但它的含義卻更具一詞在概念上與消息的意義相似，但它的含義卻更具普遍性、抽象性。消息可以有各種各樣的形式，但消息的內(nèi)容可普遍性、抽象性。消息可以有各種各樣的形式，但消息的內(nèi)容可統(tǒng)一用信息來表述。統(tǒng)一用信息來表述。 （2）信息量）信息量 傳輸信息的多少可直觀地使用傳輸信息的多少可直觀地使用“信息量信息量”進(jìn)行衡量。進(jìn)行衡量。 在一切有意義的通信中，雖然消息的傳遞意味著信息的傳遞，在一切有意義的通信中，雖然消息的傳遞意味著信息的傳遞，但對(duì)接收者而言，某些消息比另外一些消息的傳遞具有更多的信但對(duì)接收者而言，某些消息比另外一些消息的傳遞具有更多的信息。息。 例例:非?？赡馨l(fā)

27、生的事情：非?？赡馨l(fā)生的事情：“今年秋季比去年秋季冷今年秋季比去年秋季冷”。 極不可能發(fā)生的事情：極不可能發(fā)生的事情：“今年秋季比去年冬季冷今年秋季比去年冬季冷”。事件愈不可能發(fā)生，愈會(huì)使人感到意外和驚奇，信息量就愈大事件愈不可能發(fā)生，愈會(huì)使人感到意外和驚奇，信息量就愈大。第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt29（2）信息量）信息量 事件愈不可能發(fā)生，愈會(huì)使人感到意外和驚奇，信息量事件愈不可能發(fā)生，愈會(huì)使人感到意外和驚奇，信息量就愈大就愈大。 度量度量消息中所含的信息量的消息中所含的信息量的方法方法，必須能夠用來估計(jì)任，必須能夠用來估計(jì)任何消息的信息量，且與消息種類無

28、關(guān)。何消息的信息量，且與消息種類無關(guān)。 消息中所含信息的消息中所含信息的多少多少也應(yīng)和消息的重要程度無關(guān)。也應(yīng)和消息的重要程度無關(guān)。 另：另：由概率論可知，事件的不確定程度，可用事件出現(xiàn)的由概率論可知，事件的不確定程度，可用事件出現(xiàn)的概率來描述：事件出現(xiàn)（發(fā)生）的可能性愈小，則概率愈概率來描述：事件出現(xiàn)（發(fā)生）的可能性愈小，則概率愈?。环粗?，概率愈大。?。环粗?，概率愈大。 基于這種認(rèn)識(shí)，得：消息中的信息量與消息發(fā)生的概率基于這種認(rèn)識(shí)，得：消息中的信息量與消息發(fā)生的概率緊密相關(guān)。消息出現(xiàn)的概率愈小，則消息中包含的信息量緊密相關(guān)。消息出現(xiàn)的概率愈小，則消息中包含的信息量就愈大。且概率為零時(shí)（不可能

29、事件）信息量為無窮大；就愈大。且概率為零時(shí)（不可能事件）信息量為無窮大；概率為概率為1時(shí)（必然事件）信息量為時(shí)（必然事件）信息量為0。 第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt30綜上：綜上：信息量信息量與消息出現(xiàn)的概率有關(guān)，具體可以描述為如下規(guī)與消息出現(xiàn)的概率有關(guān)，具體可以描述為如下規(guī)律：律： （1）消息中所含信息量是消息出現(xiàn)概率的函數(shù)：）消息中所含信息量是消息出現(xiàn)概率的函數(shù)： )(xPII （2）消息出現(xiàn)的概率愈小，它所含信息量愈大；反之信息量）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，且：愈小，且：0PI 時(shí)10PI時(shí) （3）若干個(gè)互相獨(dú)立事件構(gòu)成的消息

30、（）若干個(gè)互相獨(dú)立事件構(gòu)成的消息（ ）所含）所含信息量等于各獨(dú)立事件信息量等于各獨(dú)立事件 信息量的和。信息量的和。，21xx，21xx)()()()(2121xPIxPIxPxPI第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt31信息量信息量 I 和消息出現(xiàn)概率和消息出現(xiàn)概率P(x)的關(guān)系為：的關(guān)系為：)()(1xPxPIaaloglog信息量的單位取決于對(duì)數(shù)底數(shù)信息量的單位取決于對(duì)數(shù)底數(shù)a的取值：的取值： a = 2 單位為比特（單位為比特（bit，簡寫為，簡寫為b）；）； a = e 單位為奈特（單位為奈特（nat，簡寫為，簡寫為n）；）； a = 10 單位為哈特萊。單位

31、為哈特萊。第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt32 例例1.1 設(shè)二進(jìn)制離散信源，數(shù)字設(shè)二進(jìn)制離散信源，數(shù)字0或或1以相等的概以相等的概率出現(xiàn)，試計(jì)算每個(gè)符號(hào)的信息量。率出現(xiàn)，試計(jì)算每個(gè)符號(hào)的信息量。 解解: : 二進(jìn)制等概率時(shí)二進(jìn)制等概率時(shí) 5021)0() 1 (. PPbitII150)0() 1 (2.log有有 即二進(jìn)制等概時(shí)，每個(gè)符號(hào)的信息量相等，為即二進(jìn)制等概時(shí)，每個(gè)符號(hào)的信息量相等，為1bit。第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt332221(1)(2)()logloglog()III MPMbitM 式中式中，P=1/M 為

32、每一個(gè)符號(hào)出現(xiàn)的概率。一般情況下為每一個(gè)符號(hào)出現(xiàn)的概率。一般情況下M=2K，則上式可改寫成則上式可改寫成例：例：對(duì)于對(duì)于M進(jìn)制離散信源，若進(jìn)制離散信源，若M個(gè)符號(hào)等概率出現(xiàn)，且每一個(gè)符號(hào)等概率出現(xiàn)，且每一個(gè)符號(hào)的出現(xiàn)是獨(dú)立的，即信源是無記憶的，則每個(gè)符號(hào)的個(gè)符號(hào)的出現(xiàn)是獨(dú)立的，即信源是無記憶的，則每個(gè)符號(hào)的信息量相等，為信息量相等，為22(1)(2)()loglog 2()KIII MMKbit結(jié)論：結(jié)論：獨(dú)立等概情況下獨(dú)立等概情況下M進(jìn)制的每一符號(hào)包含的信息量，是進(jìn)制的每一符號(hào)包含的信息量，是二進(jìn)制每一符號(hào)包含信息量的二進(jìn)制每一符號(hào)包含信息量的K倍（倍（K是每一個(gè)是每一個(gè)M進(jìn)制符號(hào)進(jìn)制符號(hào)用

33、二進(jìn)制符號(hào)表示時(shí)所需的符號(hào)數(shù)目）。用二進(jìn)制符號(hào)表示時(shí)所需的符號(hào)數(shù)目）。第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt34（3）平均信息量）平均信息量 當(dāng)各個(gè)符號(hào)出現(xiàn)的概率不相等時(shí)，當(dāng)各個(gè)符號(hào)出現(xiàn)的概率不相等時(shí)，計(jì)算消息的信息量，常計(jì)算消息的信息量，常用到平均信息量的概念。用到平均信息量的概念。 平均信息量平均信息量定義：定義：每個(gè)符號(hào)所含信息的平均值。用符號(hào)每個(gè)符號(hào)所含信息的平均值。用符號(hào) 表示。表示。 多進(jìn)制時(shí)，設(shè)各符號(hào)出現(xiàn)的概率為：多進(jìn)制時(shí)，設(shè)各符號(hào)出現(xiàn)的概率為：I)(,),(),(,21, 2, 1nnxPxPxPxxx1( )1niiP x且則平均信息量（信息源的則平均

34、信息量（信息源的熵熵）為：）為：符號(hào)bitxPxPxPxPxPxPxPxPIniiinn122222121)()()()()()()()(loglogloglog第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt35顯然，當(dāng)信源中每個(gè)符號(hào)獨(dú)立等概出現(xiàn)時(shí)，式（顯然，當(dāng)信源中每個(gè)符號(hào)獨(dú)立等概出現(xiàn)時(shí)，式（1.4-6）即成）即成為（為（1.4-4）?？梢宰C明，）?？梢宰C明，此時(shí)信息源的熵為最大值。此時(shí)信息源的熵為最大值。 符號(hào)bitxPxPxPxPxPxPxPxPIniiinn122222121)()()()()()()()(loglogloglog信息源的信息源的熵：熵：第第1 1章章

35、緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt361. 4. 3 有效性指標(biāo)的具體表述有效性指標(biāo)的具體表述 數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性可用傳輸速率來衡量，傳輸速數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性可用傳輸速率來衡量，傳輸速率越高，系統(tǒng)的有效性越好。有效性通常有兩種表示方法。率越高，系統(tǒng)的有效性越好。有效性通常有兩種表示方法。1. 碼元傳輸速率碼元傳輸速率RB （數(shù)碼率、傳碼率、碼率、信號(hào)速率或波形速率）（數(shù)碼率、傳碼率、碼率、信號(hào)速率或波形速率） 定義：定義：單位時(shí)間內(nèi)傳輸碼元的數(shù)目；單位時(shí)間內(nèi)傳輸碼元的數(shù)目；單位：單位：波特（波特（Baud），用符號(hào)），用符號(hào)“B”表示；表示；數(shù)字信號(hào)一般有二進(jìn)制與多進(jìn)制之分，但數(shù)字信號(hào)一般有二進(jìn)制與多進(jìn)制之分，但碼元速率與信號(hào)碼元速率與信號(hào)的進(jìn)制數(shù)無關(guān)，只與碼元寬度有關(guān)：的進(jìn)制數(shù)無關(guān)，只與碼元寬度有關(guān)：bBTR1其中：其中：Tb為為碼元寬度碼元寬度。第第1 1章章 緒論緒論通信原理12/15/2021精選ppt372. 2. 信息傳輸速率信息傳輸速率Rb （傳信率、比特率）（傳信率、比特率）定義：定義：單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘?；單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘?；單位：單位：比特比?秒（秒（bit/s） ，簡記為，簡記為b/s或或bps；因?yàn)樾畔⒘颗c信號(hào)進(jìn)制數(shù)因?yàn)樾畔⒘颗c信