通信原理第一章

1、一、本課的重要性：一、本課的重要性：1、 入專業(yè)之門(mén)。入專業(yè)之門(mén)。2、 墊專業(yè)之底。墊專業(yè)之底。3、 領(lǐng)專業(yè)之路。領(lǐng)專業(yè)之路。 通信系統(tǒng)原理通信系統(tǒng)原理是一門(mén)介紹信息傳輸基本原理是一門(mén)介紹信息傳輸基本原理（理論和技術(shù)）的課程。（理論和技術(shù)）的課程。 它的研究對(duì)象是通信系統(tǒng)。它的研究對(duì)象是通信系統(tǒng)。 二、目的要求：二、目的要求： 三、學(xué)習(xí)要領(lǐng)：三、學(xué)習(xí)要領(lǐng)：1 1、明白原理。、明白原理。 1、求真知。、求真知。2 2、學(xué)會(huì)計(jì)算。、學(xué)會(huì)計(jì)算。 2、常復(fù)習(xí)。、常復(fù)習(xí)。3 3、聯(lián)系實(shí)際。、聯(lián)系實(shí)際。 3、重自學(xué)。、重自學(xué)。通信網(wǎng)中涉及傳輸（通信網(wǎng)中涉及傳輸（Transmission）、）、復(fù)用（復(fù)用（

2、Multiplexing）、交換（）、交換（Switching）、）、網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)絡(luò)（Network）四大技術(shù)，）四大技術(shù)，通信系統(tǒng)原理重點(diǎn)介紹傳輸和復(fù)用。通信系統(tǒng)原理重點(diǎn)介紹傳輸和復(fù)用。教材教材通信原理教程通信原理教程達(dá)新宇等北京郵電大學(xué)出版社達(dá)新宇等北京郵電大學(xué)出版社參考書(shū)參考書(shū)v通信原理（第通信原理（第5版）版） 樊昌信等樊昌信等 國(guó)防工業(yè)出版社國(guó)防工業(yè)出版社v通信原理通信原理 馬海武等北京郵電大學(xué)出版社馬海武等北京郵電大學(xué)出版社v現(xiàn)代通信原理現(xiàn)代通信原理 曹志剛、錢亞生曹志剛、錢亞生 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社v通信系統(tǒng)（第四版）通信系統(tǒng)（第四版）英文版加英文版加Simon Haykin

3、 電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社vDigital and Analog Communication Systems（第五版）（第五版）Leon W. Couch II 清華大學(xué)出版社（影印版清華大學(xué)出版社（影印版 )v通信原理學(xué)習(xí)與考研指導(dǎo)通信原理學(xué)習(xí)與考研指導(dǎo)沙濟(jì)彰等科學(xué)出版社沙濟(jì)彰等科學(xué)出版社v通信原理考研指導(dǎo)通信原理考研指導(dǎo)信息通信專業(yè)考研指導(dǎo)叢書(shū)信息通信專業(yè)考研指導(dǎo)叢書(shū)郝建軍、尹長(zhǎng)川郝建軍、尹長(zhǎng)川 北京郵電大學(xué)出版社北京郵電大學(xué)出版社v通信原理習(xí)題集通信原理習(xí)題集 楊鴻文、桑林北京郵電大學(xué)出版社楊鴻文、桑林北京郵電大學(xué)出版社 1、掌握信息量和通信系統(tǒng)主要性能指標(biāo)的計(jì)算；掌握、掌握信息量和

4、通信系統(tǒng)主要性能指標(biāo)的計(jì)算；掌握恒參信道和隨參信道特性及對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?。恒參信道和隨參信道特性及對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊憽?、熟悉通信基本概念（通信、消息、信號(hào)、信息等、熟悉通信基本概念（通信、消息、信號(hào)、信息等）3、理解信道的定義和模型。、理解信道的定義和模型。4、了解通信系統(tǒng)模型、分類和通信方式。、了解通信系統(tǒng)模型、分類和通信方式。通信（通信（CommunicationCommunication） 電信（電信（TelecommunicationTelecommunication） 消息消息(Message)(Message)信號(hào)信號(hào)(Signal)(Signal)信息（信息（Informatio

5、nInformation）模擬通信（模擬通信（Analog CommunicationAnalog Communication） 數(shù)字通信（數(shù)字通信（Digital CommunicationDigital Communication）信息量（信息量（Amount of InformationAmount of Information）信道（信道（ChannelsChannels） 信道容量（信道容量（Channel CapacityChannel Capacity）信噪比（信噪比（Signal-to-noise ratioSignal-to-noise ratio，簡(jiǎn)寫(xiě)，簡(jiǎn)寫(xiě) SNRSNR）

6、噪聲（噪聲（NoiseNoise） 信息熵（信息熵（Information EntropyInformation Entropy）P P21213 3，4 4，7 7，8 8，1818，19191.1 通信的基本概念通信的基本概念1.2 通信系統(tǒng)的組成通信系統(tǒng)的組成 1.3通信發(fā)展概況通信發(fā)展概況1.4 信息及其量度信息及其量度1.5 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) 1.6信道信道 1.6.1 信道的分類和有關(guān)概念信道的分類和有關(guān)概念 1.6.2 恒參信道特性及其對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懞銋⑿诺捞匦约捌鋵?duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?1.6.3 隨參信道特性及其對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊戨S參信道特性及其對(duì)信號(hào)傳

7、輸?shù)挠绊懸?、一?通信的定義通信的定義 通信通信（communication）指從一個(gè)地方向另一個(gè)地方進(jìn)行消息的有效傳遞與交換。指從一個(gè)地方向另一個(gè)地方進(jìn)行消息的有效傳遞與交換。電信電信（Telecommunication）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)從一地向另一地進(jìn)行消息的有效傳遞與交換。向另一地進(jìn)行消息的有效傳遞與交換。1、電報(bào)、電報(bào) 4、廣播、廣播2、電話、電話 5、電視、電視3、傳真、傳真 6、因特網(wǎng)、因特網(wǎng)未來(lái)的個(gè)人通信未來(lái)的個(gè)人通信任何人（任何人（Whoever）在任何時(shí)候（）在任何時(shí)候（Whenever）和）和

8、任何地方（任何地方（Wherever）與另一人（）與另一人（Whomever）以任何方式（以任何方式（Whatever）進(jìn)行信息的實(shí)地實(shí)時(shí)全）進(jìn)行信息的實(shí)地實(shí)時(shí)全天候的交互。天候的交互。 1、消息（消息（message）有待傳輸?shù)姆?hào)、文字、數(shù)據(jù)有待傳輸?shù)姆?hào)、文字、數(shù)據(jù) 和語(yǔ)聲等。和語(yǔ)聲等。2、信號(hào)（信號(hào)（signal）與消息相對(duì)應(yīng)的電或光的波形，與消息相對(duì)應(yīng)的電或光的波形， 是消息的物質(zhì)載體。是消息的物質(zhì)載體。3、信息（信息（information）消息中包含的有意義（有用）消息中包含的有意義（有用） 的內(nèi)容。的內(nèi)容。 不同形式的消息可包含相同信息。不同形式的消息可包含相同信息。 1、 按

9、信號(hào)形式分：按信號(hào)形式分： 模擬通信模擬通信和和數(shù)字通信數(shù)字通信 2、 按傳輸媒介分：按傳輸媒介分： 有線通信有線通信和和無(wú)線通信無(wú)線通信 3、 按通信業(yè)務(wù)分：按通信業(yè)務(wù)分： 電報(bào)、電話、電報(bào)、電話、傳真、傳真、 數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)傳輸、 可視可視 電話、無(wú)線尋呼等電話、無(wú)線尋呼等 4、按調(diào)制方式分：、按調(diào)制方式分： 基帶傳輸基帶傳輸和和頻帶傳輸頻帶傳輸 5、按復(fù)用方式分：、按復(fù)用方式分： 頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、碼分復(fù)用頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、碼分復(fù)用 6、按工作頻段分：長(zhǎng)波通信、中波通信、短波通信和微波通、按工作頻段分：長(zhǎng)波通信、中波通信、短波通信和微波通 信信 7、 按收信者是否運(yùn)動(dòng)分：移動(dòng)通信和固

10、定通信按收信者是否運(yùn)動(dòng)分：移動(dòng)通信和固定通信A信道B(a)A信道B(b)A信道B(c)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 圖圖 1-1 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；單工方式； (b) 半雙工方式；半雙工方式； (c) 全雙工方式全雙工方式 2. 按數(shù)字信號(hào)排序分按數(shù)字信號(hào)排序分 圖圖 1-2 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) 串行傳輸方式串行傳輸方式 ； (b) 并行傳輸方式并行傳輸方式 發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備110(a)發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備(b)3. 按通信網(wǎng)絡(luò)形式分按通信網(wǎng)絡(luò)形式分 圖圖

11、1-3 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) 廣播方式；廣播方式； (c) 交換方式交換方式 圖1-3終端A終端B終端C交換設(shè)備終端N(c)終端A終端B(a)轉(zhuǎn)接站終端A終端B終端C(b)終端N信息源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備受信者噪聲源發(fā)送端接收端圖1-4圖圖 1-4 通信系統(tǒng)的模型通信系統(tǒng)的模型 l模擬信號(hào)：代表消息的參量是連續(xù)的或在某一范圍內(nèi)可以取無(wú)窮多個(gè)值，時(shí)間上不一定連續(xù)；l數(shù)字信號(hào)：代表消息的參量是離散或可數(shù)的，時(shí)間上不一定離散；10011 0111 001Of (nT )t00111001數(shù)字信息PSK波形(a)(b)Of (

12、t)t(a)f (nT )tPAM信號(hào)(b)O模擬信號(hào)波形模擬信號(hào)波形 數(shù)字信號(hào)波形數(shù)字信號(hào)波形(a)連續(xù)信號(hào)連續(xù)信號(hào) (a) 二進(jìn)制波形二進(jìn)制波形(b) 抽樣信號(hào)抽樣信號(hào) (b) 2PSK波形波形信源信源調(diào)制調(diào)制信道信道解調(diào)解調(diào)信宿信宿噪聲源噪聲源圖圖 1-5 模擬通信系統(tǒng)的模型模擬通信系統(tǒng)的模型 信源信源編碼編碼信道信道解碼解碼信宿信宿噪 聲噪 聲源源圖圖 1-6 數(shù)字基帶通信系統(tǒng)的模型數(shù)字基帶通信系統(tǒng)的模型 信息源噪聲源加密器編碼器調(diào)制器信道解調(diào)器譯碼器解密器受信者圖圖 1-7 數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)的模型數(shù)字頻帶通信系統(tǒng)的模型 與模擬通信比較，數(shù)字通信主要有以下五大好處：與模擬通信比較，數(shù)字

13、通信主要有以下五大好處： 1、 通信質(zhì)量好，噪聲不累積。通信質(zhì)量好，噪聲不累積。 2、可以通過(guò)編碼進(jìn)行差錯(cuò)控制，改善傳輸質(zhì)量。、可以通過(guò)編碼進(jìn)行差錯(cuò)控制，改善傳輸質(zhì)量。 3、可利用現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)處理數(shù)字信息。、可利用現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)處理數(shù)字信息。 4、可加密，保安全。、可加密，保安全。 5、可實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)，使通信功能增強(qiáng)。、可實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)，使通信功能增強(qiáng)。 圖圖1-8 兩類通信方式抗干擾性能比較兩類通信方式抗干擾性能比較 (a)模擬信號(hào)；模擬信號(hào)；(b)數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào) 模擬模擬信源信源A/D數(shù)數(shù)字字通通信信系系 統(tǒng)統(tǒng)D/A模擬模擬信宿信宿A/D轉(zhuǎn)換（轉(zhuǎn)換（Analogdigital

14、 conversion）：模擬）：模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換。數(shù)字轉(zhuǎn)換。D/A轉(zhuǎn)換（轉(zhuǎn)換（Digitalanalog conversion）：數(shù)字）：數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換。模擬轉(zhuǎn)換。圖圖 1-9 模擬信號(hào)數(shù)字化通信系統(tǒng)的模型模擬信號(hào)數(shù)字化通信系統(tǒng)的模型 一、一、 通信發(fā)展簡(jiǎn)史通信發(fā)展簡(jiǎn)史 表表 1-1 通信重大事件表通信重大事件表二、二、 通信技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)（第通信技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)（第11章）章） 1. 光纖通信光纖通信 光纖通信具有容量大、成本低等優(yōu)點(diǎn)，且不怕電磁干擾，光纖通信具有容量大、成本低等優(yōu)點(diǎn)，且不怕電磁干擾，與同軸電纜相比可以大量節(jié)約有色金屬和能源。因此，自與同軸電纜相比可以大量節(jié)約有色金屬和

15、能源。因此，自1977年世界上第一個(gè)光纖通信系統(tǒng)在芝加哥投入運(yùn)行以來(lái)，光纖通年世界上第一個(gè)光纖通信系統(tǒng)在芝加哥投入運(yùn)行以來(lái)，光纖通信發(fā)展極為迅速，新器件、新工藝、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，性能日信發(fā)展極為迅速，新器件、新工藝、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，性能日臻完善。由于長(zhǎng)波長(zhǎng)激光器和單模光纖的出現(xiàn)臻完善。由于長(zhǎng)波長(zhǎng)激光器和單模光纖的出現(xiàn) ，使每芯光纖通，使每芯光纖通話路數(shù)可高達(dá)百萬(wàn)路，中繼距離將達(dá)到話路數(shù)可高達(dá)百萬(wàn)路，中繼距離將達(dá)到100 km，市話中繼光纖，市話中繼光纖成本也連續(xù)大幅度下降。成本也連續(xù)大幅度下降。 我國(guó)近幾年來(lái)光纖通信已得到了快速發(fā)展，目前光纜長(zhǎng)度我國(guó)近幾年來(lái)光纖通信已得到了快速發(fā)展，目前光纜長(zhǎng)

16、度累計(jì)近幾十萬(wàn)累計(jì)近幾十萬(wàn)km。我國(guó)已不再敷設(shè)同軸電纜，新的工程將全部。我國(guó)已不再敷設(shè)同軸電纜，新的工程將全部采用光纖通信新技術(shù)。采用光纖通信新技術(shù)。 2. 衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信 衛(wèi)星通信的特點(diǎn)是通信距離遠(yuǎn)，衛(wèi)星通信的特點(diǎn)是通信距離遠(yuǎn)， 覆蓋面積廣，覆蓋面積廣， 不受地理不受地理?xiàng)l件限制，可以大容量傳輸，建設(shè)周期短，可靠性高等。自條件限制，可以大容量傳輸，建設(shè)周期短，可靠性高等。自1960年第一顆衛(wèi)星發(fā)射成功以來(lái)，衛(wèi)星通信發(fā)展特別迅猛。年第一顆衛(wèi)星發(fā)射成功以來(lái)，衛(wèi)星通信發(fā)展特別迅猛。 目前，目前， 衛(wèi)星通信的使用范圍已遍及全球，僅國(guó)際衛(wèi)星通信組衛(wèi)星通信的使用范圍已遍及全球，僅國(guó)際衛(wèi)星通信組織就擁有

17、數(shù)十萬(wàn)條話路。衛(wèi)星通信的廣泛應(yīng)用，使國(guó)際間重大織就擁有數(shù)十萬(wàn)條話路。衛(wèi)星通信的廣泛應(yīng)用，使國(guó)際間重大活動(dòng)能及時(shí)得以實(shí)況轉(zhuǎn)播，活動(dòng)能及時(shí)得以實(shí)況轉(zhuǎn)播， 它使全世界人與人它使全世界人與人之間的之間的“距離距離”縮短。縮短。 3. 移動(dòng)通信移動(dòng)通信 移動(dòng)通信是現(xiàn)代通信中發(fā)展最為迅速的一種通信手段，它移動(dòng)通信是現(xiàn)代通信中發(fā)展最為迅速的一種通信手段，它是隨著汽車、飛機(jī)、輪船、火車等交通工具的發(fā)展而同步發(fā)展是隨著汽車、飛機(jī)、輪船、火車等交通工具的發(fā)展而同步發(fā)展起來(lái)的。起來(lái)的。 近近10年來(lái)，年來(lái)， 在微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的推動(dòng)下，在微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的推動(dòng)下，移動(dòng)通信從過(guò)去簡(jiǎn)單的無(wú)線對(duì)講或廣播方式發(fā)

18、展成為一個(gè)把有移動(dòng)通信從過(guò)去簡(jiǎn)單的無(wú)線對(duì)講或廣播方式發(fā)展成為一個(gè)把有線、線、 無(wú)線融為一體，固定、移動(dòng)相互連通的全國(guó)規(guī)模，甚至無(wú)線融為一體，固定、移動(dòng)相互連通的全國(guó)規(guī)模，甚至全球范圍的通信系統(tǒng)。全球范圍的通信系統(tǒng)。 移動(dòng)通信的發(fā)展方向是數(shù)字化、微型化和標(biāo)準(zhǔn)化。移動(dòng)通信的發(fā)展方向是數(shù)字化、微型化和標(biāo)準(zhǔn)化。20世紀(jì)世紀(jì)90年代是蜂窩電話迅速普及的年代。但目前世界上存在多種不年代是蜂窩電話迅速普及的年代。但目前世界上存在多種不同的技術(shù)體制，互不兼容，因此標(biāo)準(zhǔn)化成為當(dāng)務(wù)之急。數(shù)字化同的技術(shù)體制，互不兼容，因此標(biāo)準(zhǔn)化成為當(dāng)務(wù)之急。數(shù)字化的關(guān)鍵是調(diào)制、糾錯(cuò)編碼和話音編碼方式的確定。微型化的目的關(guān)鍵是調(diào)制、

19、糾錯(cuò)編碼和話音編碼方式的確定。微型化的目標(biāo)是研制重量非標(biāo)是研制重量非常輕的個(gè)人攜帶的手機(jī)。常輕的個(gè)人攜帶的手機(jī)。 4. 微波中繼通信微波中繼通信 微波中繼通信始于微波中繼通信始于20世紀(jì)世紀(jì)60年代，它較一般電纜通信具有年代，它較一般電纜通信具有易架設(shè)，建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn)。它是目前通信的主要手段之一，易架設(shè)，建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn)。它是目前通信的主要手段之一，主要用來(lái)傳輸長(zhǎng)途電話和電視節(jié)目，其調(diào)制主要采用主要用來(lái)傳輸長(zhǎng)途電話和電視節(jié)目，其調(diào)制主要采用SSB/FM/FDM等方式。等方式。 微波中繼通信的主要發(fā)展方向是數(shù)字微波，同時(shí)要不斷增微波中繼通信的主要發(fā)展方向是數(shù)字微波，同時(shí)要不斷增加系統(tǒng)容量，增加

20、容量的途徑是向多電平調(diào)制技術(shù)發(fā)展。目前加系統(tǒng)容量，增加容量的途徑是向多電平調(diào)制技術(shù)發(fā)展。目前采用的調(diào)制方式有采用的調(diào)制方式有16QAM和和64QAM，并已出現(xiàn)，并已出現(xiàn)256QAM、1024QAM等超多電平調(diào)制的方式。采用多電平調(diào)制，在等超多電平調(diào)制的方式。采用多電平調(diào)制，在40 MHz的標(biāo)準(zhǔn)頻道間隔內(nèi)，可傳送的標(biāo)準(zhǔn)頻道間隔內(nèi)，可傳送1920至至7680路路PCM數(shù)字電話。數(shù)字電話。 我們定義能夠衡量信息多少的物理量叫做我們定義能夠衡量信息多少的物理量叫做信息量信息量，通常用通常用 I 表示。表示。 這說(shuō)明信息有量值可言，并且信息所包含的事件這說(shuō)明信息有量值可言，并且信息所包含的事件越不可發(fā)生

21、，人們就越感興趣，信息量就越大。顯然，越不可發(fā)生，人們就越感興趣，信息量就越大。顯然，信息量與事件發(fā)生的概率有關(guān)，事件出現(xiàn)的概率越小，信息量與事件發(fā)生的概率有關(guān)，事件出現(xiàn)的概率越小，信息量就越大；必然事件的概率為信息量就越大；必然事件的概率為1，則它傳遞的信息，則它傳遞的信息量就為量就為0。1、信息是、信息是消息（信號(hào)）的不確定性消息（信號(hào)）的不確定性的度量。的度量。有不確定性，才有有不確定性，才有“惑惑”要解。確定事物不含信息。要解。確定事物不含信息。通信是消除不確定性的過(guò)程?？捎猛ㄐ潘耐ㄐ攀窍淮_定性的過(guò)程?？捎猛ㄐ潘牟淮_定性的多少來(lái)定義所傳輸信息的多少。不確定性的多少來(lái)定義

22、所傳輸信息的多少。2、不確定性來(lái)自客觀事物本身的隨機(jī)性，可以用、不確定性來(lái)自客觀事物本身的隨機(jī)性，可以用概概率統(tǒng)計(jì)率統(tǒng)計(jì)來(lái)定量描述之。來(lái)定量描述之。3、概率為、概率為1的事件，不存在不確定性；的事件，不存在不確定性；概率越小，不確定性越大。概率越小，不確定性越大。用不確定性的大小表達(dá)信息，應(yīng)與概率的倒數(shù)有關(guān)。用不確定性的大小表達(dá)信息，應(yīng)與概率的倒數(shù)有關(guān)。I 1 / P4、若干獨(dú)立事件的總信息量應(yīng)等于各事件信息量、若干獨(dú)立事件的總信息量應(yīng)等于各事件信息量的總和；而獨(dú)立事件聯(lián)合概率是各事件概率的乘積。的總和；而獨(dú)立事件聯(lián)合概率是各事件概率的乘積。 為此定義：為此定義： Ilog（1 / P）log

23、 P則有：當(dāng)則有：當(dāng)PP1P2Pn 時(shí)，時(shí)，I=I1+I2+In5、對(duì)數(shù)以、對(duì)數(shù)以2為底時(shí)，信息量的單位叫為底時(shí)，信息量的單位叫“比特比特”。 （bit）對(duì)數(shù)以對(duì)數(shù)以e為底時(shí)，信息量的單位叫為底時(shí)，信息量的單位叫“奈特奈特”。（。（nit）對(duì)數(shù)以對(duì)數(shù)以10為底時(shí)，信息量的單位叫為底時(shí)，信息量的單位叫“哈特萊哈特萊”。（hartley）通常廣泛使用的單位為比特。通常廣泛使用的單位為比特。所謂平均信息量是指每個(gè)符號(hào)所含信息量的統(tǒng)計(jì)平均值。所謂平均信息量是指每個(gè)符號(hào)所含信息量的統(tǒng)計(jì)平均值。1離散信源的熵離散信源的熵已知信源發(fā)出已知信源發(fā)出M個(gè)不同消息（符號(hào)）個(gè)不同消息（符號(hào)）的概率分別為的概率分別為

24、Pi，（i1、2、3M）則發(fā)不同消息（符號(hào)）時(shí)各信息量不同：則發(fā)不同消息（符號(hào)）時(shí)各信息量不同：（i1、2、3M）iiPI1log2)(log1logEIH2121ibitPPPPIPiiiMiiiMiii平均而言，發(fā)出一個(gè)符號(hào)的信息量為平均而言，發(fā)出一個(gè)符號(hào)的信息量為 ：2離散信源的最大熵離散信源的最大熵發(fā)生在發(fā)生在的等概情況下。的等概情況下。二元等概信源二元等概信源每位碼元所含信息量為每位碼元所含信息量為1比特。比特。3連續(xù)信源的熵（相對(duì)熵）連續(xù)信源的熵（相對(duì)熵）式中式中f(x)為連續(xù)消息為連續(xù)消息x出現(xiàn)的概率密度函數(shù)。出現(xiàn)的概率密度函數(shù)。dxxfxfxH)(log)()(設(shè)由5個(gè)符號(hào)組成

25、的信息源，相應(yīng)概率為 一、一般通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)：一、一般通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)：1、有效性有效性 5、保密性、保密性2、可靠性可靠性 6、標(biāo)準(zhǔn)性、標(biāo)準(zhǔn)性3、適應(yīng)性、適應(yīng)性 7、維修性、維修性4、經(jīng)濟(jì)性、經(jīng)濟(jì)性 8、工藝性、工藝性 通信的任務(wù)是快速、準(zhǔn)確地傳遞信息。因此，評(píng)通信的任務(wù)是快速、準(zhǔn)確地傳遞信息。因此，評(píng)價(jià)一個(gè)通信系統(tǒng)優(yōu)劣的主要性能指標(biāo)是系統(tǒng)的價(jià)一個(gè)通信系統(tǒng)優(yōu)劣的主要性能指標(biāo)是系統(tǒng)的有效性有效性和可靠性和可靠性。有效性有效性 是指在給定信道內(nèi)所傳輸?shù)男畔?nèi)容的多少，是指在給定信道內(nèi)所傳輸?shù)男畔?nèi)容的多少，或者說(shuō)是傳輸?shù)幕蛘哒f(shuō)是傳輸?shù)摹八俣人俣取眴?wèn)題；問(wèn)題；可靠性可靠性 是指接收信息的準(zhǔn)確

26、程度，也就是傳輸?shù)氖侵附邮招畔⒌臏?zhǔn)確程度，也就是傳輸?shù)摹百|(zhì)量質(zhì)量”問(wèn)題。問(wèn)題。這兩個(gè)問(wèn)題相互矛盾而又相對(duì)統(tǒng)一，通常還可以進(jìn)行這兩個(gè)問(wèn)題相互矛盾而又相對(duì)統(tǒng)一，通常還可以進(jìn)行互換。互換。 有效性有效性可用帶寬帶寬（信號(hào)所占用的頻率范圍的寬度）來(lái)度量?？煽啃钥煽啃杂媒邮斩俗罱K輸出信噪比輸出信噪比來(lái)度量。S為信號(hào)功率，N為噪聲功率。 N NS S噪聲功率噪聲功率信號(hào)功率信號(hào)功率信噪比信噪比)(log10)(dBNSdB 數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性可用傳輸速率來(lái)衡量。數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性可用傳輸速率來(lái)衡量。（1）碼元傳輸速率碼元傳輸速率RB簡(jiǎn)稱傳碼率，又稱符號(hào)速率簡(jiǎn)稱傳碼率，又稱符號(hào)速率等。它表示等。它表示單

27、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，單位是，單位是波特波特（Baud），記為，記為 B。 例如，若例如，若1秒內(nèi)傳秒內(nèi)傳2400個(gè)碼元，則傳碼率為個(gè)碼元，則傳碼率為2400B。 數(shù)字信號(hào)有多進(jìn)制和二進(jìn)制之分，但碼元速率與進(jìn)制數(shù)無(wú)數(shù)字信號(hào)有多進(jìn)制和二進(jìn)制之分，但碼元速率與進(jìn)制數(shù)無(wú)關(guān)，只與傳輸?shù)拇a元長(zhǎng)度關(guān)，只與傳輸?shù)拇a元長(zhǎng)度T有關(guān)有關(guān):(B)(B)T T1 1R RB B 通常在給出碼元速率時(shí)，有必要說(shuō)明碼元的進(jìn)制。通常在給出碼元速率時(shí)，有必要說(shuō)明碼元的進(jìn)制。在保證信息速率不變的情況下，在保證信息速率不變的情況下，M進(jìn)制的碼元速率進(jìn)制的碼元速率RBM與二與二進(jìn)制的碼元速率進(jìn)制的碼元速率

28、RB2之間有以下轉(zhuǎn)換關(guān)系：之間有以下轉(zhuǎn)換關(guān)系： RB2=RBMlog2 M (B) M=2k (k=1,2,3)注：注：log2 lb（2）信息傳輸速率）信息傳輸速率Rb簡(jiǎn)稱傳信率，又稱比特簡(jiǎn)稱傳信率，又稱比特率等。它表示率等。它表示單位時(shí)間內(nèi)傳遞的平均信息量或比特?cái)?shù)單位時(shí)間內(nèi)傳遞的平均信息量或比特?cái)?shù)，單位是單位是比特比特/秒秒，可記為，可記為bit/s ，或，或 b/s ，或，或bps。 （3）碼元速率）碼元速率RB和信息速率和信息速率Rb的關(guān)系的關(guān)系 Rb=RBH (b/s) 式中，式中，H為信源中每個(gè)符號(hào)所含的平均信息量（熵）。為信源中每個(gè)符號(hào)所含的平均信息量（熵）。 等概傳輸?shù)雀艂鬏敃r(shí)

29、，熵有最大值熵有最大值H=log2M，信息速率也達(dá)到最大，信息速率也達(dá)到最大，即即 Rb=RB log2 M (b/s)式中，式中，M為符號(hào)的進(jìn)制數(shù)。為符號(hào)的進(jìn)制數(shù)。例如碼元速率為例如碼元速率為1200B，采用八進(jìn)制（，采用八進(jìn)制（M=8）時(shí)，）時(shí)，最大最大信息速信息速率為率為3600b/s；采用二進(jìn)制（；采用二進(jìn)制（M=2）時(shí)，）時(shí)，最大最大信息速率為信息速率為1200b/s?？梢?jiàn)，二進(jìn)制的碼元速率和?？梢?jiàn)，二進(jìn)制的碼元速率和最大最大信息速率在數(shù)量上信息速率在數(shù)量上相等，有時(shí)簡(jiǎn)稱它們?yōu)閿?shù)碼率。相等，有時(shí)簡(jiǎn)稱它們?yōu)閿?shù)碼率。 頻帶利用率頻帶利用率 ：比較不同通信系統(tǒng)的有效性時(shí)，單看它們的傳比較不同通信系統(tǒng)的有效性時(shí)，單看它們的傳輸速率是不夠的，還應(yīng)看在這樣的傳輸速率下所占輸速率是不夠的，還應(yīng)看在這樣的傳輸速率下所占用信道