通訊技術(shù)基礎(chǔ)課件第1章 緒論

通信技術(shù)基礎(chǔ)物理學(xué)與電子科學(xué)系電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)2教學(xué)計(jì)劃與考核本課程32學(xué)時(shí)，授課30學(xué)時(shí)，考試2學(xué)時(shí)；期末成績(jī)包括兩部分：（1）20％：出勤、課堂紀(jì)律與回答問題；課后作業(yè)；（2）80％：期末考試?？荚嚪绞剑洪]卷3課程性質(zhì)與主要內(nèi)容本課程屬于電子信息類各專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是通信工程、電子信息工程、電子科學(xué)與技術(shù)、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制及光電子專業(yè)的必修或選修課。本課程重點(diǎn)介紹數(shù)字通信的基本原理，并圍繞原理介紹新的通信技術(shù)與實(shí)現(xiàn)方法，要求深刻理解通信系統(tǒng)的概念和重要結(jié)論，培養(yǎng)運(yùn)用基本理論和方法分析與解決通信系統(tǒng)具體問題的能力。4建議的參考書1張輝等.現(xiàn)代通信原理與技術(shù).西安電子科技大學(xué)出版社.2曹志剛等.現(xiàn)代通信原理.清華大學(xué)出版社.3周炯磐等.通信原理(上、下).北京郵電大學(xué)出版社.4徐家愷等.通信原理教程.科學(xué)出版社.5張輝等.通信原理學(xué)習(xí)指導(dǎo).西安電子科技大學(xué)出版社.6錢學(xué)榮等.通信原理學(xué)習(xí)指導(dǎo).電子工業(yè)出版社.7吳祁耀.隨機(jī)過程.國(guó)防工業(yè)出版社.8羅鵬飛.隨機(jī)信號(hào)分析.國(guó)防科技大學(xué)出版社.9JohnG.Proakis,MasoudSalehi著,劉樹棠譯.現(xiàn)代通信系統(tǒng)——使用MATLAB.西安交通大學(xué)出版社.參考書很多，并且每年有許多新書，可自己選擇。5第一章緒論

1.1基本概念1.2通信系統(tǒng)的分類及通信方式1.3信息及其度量1.4通信系統(tǒng)的組成1.5通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)6第一章緒論

1.1通信的基本概念和基本模型通信（Communication）:

一般來說，用語(yǔ)言、圖象、數(shù)據(jù)或文字等不同的形式表達(dá)信息，通過光（電）等信號(hào)將信息由一方傳輸?shù)搅硪环?。從定義可看出，信息是依靠物質(zhì)載體實(shí)現(xiàn)傳輸、儲(chǔ)存、交換和處理過程，裝載信息的物質(zhì)稱為媒體，如語(yǔ)音、電磁波等。7通信的意義與過程通信按照傳統(tǒng)的理解就是信息的傳輸與交換。當(dāng)今社會(huì)已進(jìn)入信息時(shí)代，通信則與傳感、計(jì)算技術(shù)緊密結(jié)合，成為整個(gè)社會(huì)的高級(jí)“神經(jīng)中樞”。一般來說，社會(huì)生產(chǎn)力水平要求社會(huì)通信水平與之相適應(yīng)。若通信水平跟不上，社會(huì)成員之間的合作程度就受到限制，社會(huì)生產(chǎn)力水平的發(fā)展也必然最終地受到限制?？梢?，通信對(duì)社會(huì)發(fā)展起到重要作用。

通信的過程

1消息的產(chǎn)生（如語(yǔ)音、圖像和數(shù)據(jù)等）；2通過一系列的符號(hào)對(duì)消息進(jìn)行描述；3用一種適合在物理媒質(zhì)中傳輸?shù)姆绞綄?duì)這些符號(hào)進(jìn)行編碼；4將編碼的符號(hào)送到指定地點(diǎn)；5將信號(hào)進(jìn)行譯碼和重現(xiàn)；6重新生成原始消息。8通信技術(shù)的發(fā)展通信技術(shù)概括而言可分為兩大部分：一是能量（電和光）產(chǎn)生和傳輸；二是信息的傳輸和處理。

通信技術(shù)的發(fā)展就是對(duì)這兩方面的發(fā)展而言。下面簡(jiǎn)述通信技術(shù)的發(fā)展史遠(yuǎn)古時(shí)期，人們?cè)梅榛稹⑵煺Z(yǔ)等方式作為表達(dá)信息和傳遞信息的手段。

(速度可達(dá)每秒幾個(gè)公里)

語(yǔ)音是人類通信重要的媒體。（人類出現(xiàn)語(yǔ)言開始）9通信技術(shù)的發(fā)展文字的發(fā)明，人們可以把信息傳遞到遙遠(yuǎn)的地方。印刷術(shù)是一個(gè)重大的發(fā)明，可向多人傳遞相同的信息，并可前人向后人傳遞信息。18世紀(jì)，人們發(fā)現(xiàn)電流可在導(dǎo)線中以驚人的速度傳導(dǎo)，且可傳到很遠(yuǎn)的地方，開始嘗試用電作為信息的載體。電通信在19世紀(jì)得到迅速的發(fā)展，特別是在20世紀(jì)50年代發(fā)展更為迅速，一些重要的事件：1844年，莫爾斯（S.F.D.Morse）發(fā)明了電報(bào)，標(biāo)志著人類進(jìn)入了電通信時(shí)代；10摩爾斯和他的電磁式有線電報(bào)機(jī)111864年麥克斯韋（Maxwell）提出了電磁輻射方程1876年貝爾（A.G.Bell）發(fā)明了電話；

121896年馬可尼(G.Marconi）發(fā)明了無線電報(bào)；131906年發(fā)明真空管1918年實(shí)現(xiàn)調(diào)幅無線電廣播，超外差接收機(jī)問世1936年實(shí)現(xiàn)調(diào)頻無線電廣播1937年發(fā)明脈碼調(diào)制（PCM）原理1938年電視廣播開始1940－1945年雷達(dá)和微波通信系統(tǒng)迅速發(fā)展（二戰(zhàn)）1948年發(fā)明晶體管；香農(nóng)提出信息理論（通信的數(shù)學(xué)原理）1950年時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)用于電話1956年建立了越洋電纜1957年發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星1958年發(fā)射了第一顆通信衛(wèi)星14通信技術(shù)的發(fā)展1960年發(fā)明了激光器1961年發(fā)明了集成電路（代替電子管、晶體管）1960－1970：彩色電視問世；阿波羅宇宙飛船登月；數(shù)字傳輸理論和技術(shù)；電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)生1970－1980：大規(guī)模集成電路；商業(yè)衛(wèi)星通信；程控?cái)?shù)字交換機(jī)；光纖通信系統(tǒng)1980年以后：超規(guī)模集成電路，長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖通信。

數(shù)字化、智能化、綜合化是目前和今后通信技術(shù)的發(fā)展方向。通信技術(shù)發(fā)展的越來越快。

15物理發(fā)現(xiàn)對(duì)通信技術(shù)發(fā)展的影響

物理發(fā)現(xiàn) 通信技術(shù)發(fā)展

1906年發(fā)明電子管

模擬通信得到發(fā)展

開辟了模擬通信的新紀(jì)元

20世紀(jì)50年代發(fā)明半導(dǎo)體 20世紀(jì)60年代發(fā)明集成電路

數(shù)字通信得到發(fā)展

開辟了數(shù)字通信的新紀(jì)元 20世紀(jì)50年代航天技術(shù) 1963年第一次實(shí)現(xiàn)同步衛(wèi)星通信

開辟了空間通信的新紀(jì)元

60年代發(fā)明激光器70年代發(fā)明光導(dǎo)纖維

光纖通信得到發(fā)展

開辟了光纖通信的新紀(jì)元16

通信發(fā)展歷史的啟示

1.通信傳輸始終是最活躍的技術(shù)領(lǐng)域，物理上的新進(jìn)展都可能在通信上找到新用途，從而形成新的通信產(chǎn)業(yè)。2.通信傳輸?shù)男乱笥謱⑼苿?dòng)物理和器件的進(jìn)展，促使人們?nèi)パ芯堪l(fā)展新的物理機(jī)理來滿足信息傳輸?shù)男枰?.一個(gè)優(yōu)秀的通信工程師和研究人員，必須對(duì)物理學(xué)和器件技術(shù)的新進(jìn)展十分感興趣，并善于抓住新方向、新突破口迎接通信技術(shù)的革命。

171.2通信系統(tǒng)的分類通信的內(nèi)容和形式很豐富，常見的分類方式有：

1.按消息的物理特征分類電報(bào)/電話/數(shù)據(jù)/圖象等

2.按調(diào)制的方式分類基帶傳輸和頻帶傳輸基帶傳輸：信號(hào)沒有經(jīng)過調(diào)制而直接送到信道中去傳輸?shù)囊环N方式。頻帶傳輸：信號(hào)經(jīng)過調(diào)制后再送到信道中去傳輸?shù)囊环N方式

調(diào)制的目的有三：便于發(fā)送/抗干擾/利用頻帶消息：信息的載荷體，如文字、符號(hào)、圖片等183.按傳輸信號(hào)的特征分類

信道中傳輸?shù)氖悄M信號(hào)時(shí)成為模擬通信系統(tǒng)。信道中傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)時(shí)成為數(shù)字通信系統(tǒng)。

模擬通信系統(tǒng)：模擬信號(hào)－參量取值無限數(shù)字通信系統(tǒng)：數(shù)字信號(hào)－量取值有限(信號(hào)：消息的載荷體。用電或者光傳輸消息，通常用函數(shù)表示。)19

模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)

模擬信號(hào)基帶信號(hào)(一般指未調(diào)制過的信號(hào))瞬時(shí)值狀態(tài)無限，如正弦信號(hào).語(yǔ)音信號(hào).圖像信號(hào)等。已調(diào)信號(hào)(載波一般為正弦信號(hào))的參數(shù)狀態(tài)數(shù)無限

20模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)

基帶信號(hào)的瞬時(shí)值狀態(tài)數(shù)有限。如計(jì)算機(jī).電報(bào)機(jī)等輸出的信號(hào)。已調(diào)信號(hào)的參數(shù)A.F.P狀態(tài)數(shù)有限。

21數(shù)字通信系統(tǒng)的優(yōu)越性和缺點(diǎn)優(yōu)越性：抗干擾能力強(qiáng)（對(duì)信號(hào)再整理，可去掉累積的噪聲）便于進(jìn)行各種數(shù)字信號(hào)處理（如加密等）易于實(shí)現(xiàn)集成化和小型化經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)于模擬(載波)通信傳輸與交換很容易結(jié)合起來→綜合業(yè)務(wù)便于實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用缺點(diǎn)：占用較寬頻帶，資源利用率較低對(duì)信號(hào)同步要求嚴(yán)格22所謂單工通信，是指消息只能單方向傳輸?shù)墓ぷ鞣绞?，如圖(a)所示。例如遙測(cè)、遙控，就是單工通信方式。

所謂半雙工通信，是指通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時(shí)進(jìn)行收發(fā)的工作方式，如圖(b)所示。例如，使用同一載頻工作的無線電對(duì)講機(jī)，就是按這種通信方式工作的。

所謂全雙工通信，是指通信雙方可同時(shí)進(jìn)行收發(fā)消息的工作方式，如圖(c)所示。例如，普通電話就是一種最常見的全雙工通信方式。4.對(duì)于點(diǎn)與點(diǎn)之間的通信，按消息傳送的方向與時(shí)間關(guān)系，通信方式可分為單工通信、半雙工通信及全雙工通信三種235.按傳輸信號(hào)的復(fù)用方式分類 頻分復(fù)用FDM/FDMA

時(shí)分復(fù)用TDM/TDMA

碼分復(fù)用CDM/CDMA

波分復(fù)用WDM/WDMA6.按傳輸介質(zhì)進(jìn)行分類 有線通信：電纜/波導(dǎo)/光纜 無線通信：微波/移動(dòng)/衛(wèi)星24常用傳輸媒介有線通信

如果沒有介質(zhì)傳送信息，就不存在通信網(wǎng)絡(luò)，傳輸介質(zhì)按特點(diǎn)分有看的見、摸的到，稱其為硬介質(zhì)，如雙絞線、同軸電纜和光纖等；有的不容易看到，稱其為軟介質(zhì)，如無線電波。

（1）雙絞線電話線是雙絞線，兩根電線紐在一起（可降低干擾）。它的頻帶窄（3300Hz），在現(xiàn)代通信中受到限制。25（2）同軸電纜同軸電纜的中心是一根銅導(dǎo)線，外面包一層絕緣材料，絕緣層外又是一層導(dǎo)體，外層包上橡膠外皮。同軸電纜有寬頻帶和基頻帶兩種傳送方式。寬頻帶傳送方式即一根同軸電纜能分出多個(gè)信號(hào)通道，每一通道傳送不同的信號(hào)。其典型應(yīng)用是有線電視，有線電視公司能將多個(gè)頻道的信號(hào)傳送到每個(gè)家庭?；l傳輸只能傳輸一種類型的信號(hào)，其典型應(yīng)用是計(jì)算機(jī)通信。26光纖及光纜

六光纖光纜27

1通信容量大一對(duì)光纖3萬(wàn)路/多纖成纜/波分復(fù)用，傳輸容量十分驚人；2中繼距離長(zhǎng)單模1.55m波長(zhǎng)處損耗可達(dá)0.15dB/km；若采用非石英超長(zhǎng)波(波長(zhǎng)>2m)光纜有望實(shí)現(xiàn)1000km以上無中繼；3抗電磁干擾電力輸送線/電氣化鐵路沿線/雷擊多發(fā)區(qū)；4不產(chǎn)生串?dāng)_，保密性好5光纜尺寸小、重量輕(電纜的1/3~1/10)6光纜不會(huì)銹蝕，使用壽命長(zhǎng)7光纜接頭不會(huì)產(chǎn)生放電，沒有點(diǎn)火花，運(yùn)行安全8節(jié)省金屬材料和能源光纖通信主要特點(diǎn)：28微波中繼通信微波傳輸具有視距傳播特性微波傳播具有傳播損耗→必須中繼無線通信29衛(wèi)星通信

運(yùn)行軌道：赤道/極軌道/傾斜軌道衛(wèi)星距離地面的高度：低高度（軌道）衛(wèi)星，低于5000公里中高度（軌道）衛(wèi)星，在5000公里到20000公里之間高高度（軌道）衛(wèi)星，高于20000公里衛(wèi)星與地球任何一點(diǎn)相對(duì)位置關(guān)系：同步衛(wèi)星：沿赤道上空35800公里與地球同向非同步衛(wèi)星：運(yùn)行周期不等于地球自轉(zhuǎn)周期，其軌道傾角/高度/形狀因需要而定。30衛(wèi)星通信的主要優(yōu)點(diǎn)：通信距離遠(yuǎn)，覆蓋面積大；具有多址連接特性，通信靈活性好；可利用頻帶寬，通信容量大；傳播穩(wěn)定可靠，通信質(zhì)量高；成本與通信距離無關(guān)。衛(wèi)星通信的主要缺點(diǎn)：通信衛(wèi)星使用壽命較短；通信衛(wèi)星系統(tǒng)技術(shù)比較復(fù)雜和投入較大；衛(wèi)星通信有較大的傳輸延遲。31移動(dòng)通信系統(tǒng)20世紀(jì)80年代，基于FDMA的第一代模擬系統(tǒng)(G1)

20世紀(jì)90年代，基于TDMA和CDMA的第二代數(shù)字系統(tǒng)

(G2)目前，基于WCDMA的數(shù)字第三代系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)(G3)

32電磁波的頻譜33通信系統(tǒng)的一般模型噪聲源發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備信源信宿信道(發(fā)送端)(接收端)通信系統(tǒng)：通信中所需要的一切技術(shù)設(shè)備和傳輸媒質(zhì)構(gòu)成的總體。

通信系統(tǒng)的基本目的是由信源向信宿傳送消息。通信系統(tǒng)的最基本要求是迅速和可靠。34

信源:顧名思義，指信息產(chǎn)生的源頭，將消息變成電信號(hào)。其發(fā)出的消息也可以是多種多樣的，如語(yǔ)音、文字、圖像、數(shù)據(jù)等。這些信息可以是離散的，也可以是連續(xù)的。35

發(fā)送器:發(fā)送器含有與傳輸線路匹配的接口，其基本作用是將信源發(fā)出的信號(hào)轉(zhuǎn)換成便于傳輸?shù)哪撤N信號(hào)。模擬與數(shù)字通信系統(tǒng)兩者的發(fā)送器功能有很大差異。種類及其功能多樣化，如編碼、調(diào)制、放大、濾波、發(fā)射等。36

信道:即信息傳輸通道，也是傳遞物質(zhì)信號(hào)的媒介。信道可以是明線、電纜、波導(dǎo)、光纖、無線電波等。37

噪聲源:是整個(gè)系統(tǒng)噪聲與干擾的總折合，用以表征信息在信道中傳輸時(shí)遭受的干擾情況。在任何通信系統(tǒng)中，干擾的性質(zhì)與強(qiáng)弱都是影響系統(tǒng)性能的重要因素。38

接收器:其作用主要是接收信道中的信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成發(fā)送前相同表示形式的信息傳遞給信宿，與發(fā)送器功能正好相反。對(duì)接收器的要求是盡可能地從受干擾的信號(hào)中精確地提取和還原來自信源的信息。39

信宿:信息傳輸?shù)哪康牡?，即將接收設(shè)備產(chǎn)生的電信號(hào)還原成消息.40通信系統(tǒng)的一般模型總結(jié)信源的作用是把各種可能消息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)。發(fā)送設(shè)備對(duì)原始信號(hào)完成某種變換，使之適合在信道中傳輸。信道是信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ溃赡苁且粭l簡(jiǎn)易的傳輸線路,也可能是一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)。接收設(shè)備的功能與發(fā)送設(shè)備相反，它從接收信號(hào)中恢復(fù)出原始信號(hào)。信宿是將復(fù)原的原始信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的消息。噪聲源是信道中的噪聲及分散在通信系統(tǒng)其它各處噪聲的集中表示。41在數(shù)字通信中，按照數(shù)字信號(hào)碼元排列方法不同，有串序傳輸與并序傳輸之分。

一般的遠(yuǎn)距離數(shù)字通信大都采用串序傳輸方式，因?yàn)檫@種方式只需占用一條通路。并序傳輸在近距離數(shù)字通信中有時(shí)也會(huì)遇到，它需要占用兩條或兩條以上的通路，比如，使用多條導(dǎo)線傳輸。

42串序傳輸所謂串行傳輸，是將數(shù)字信號(hào)碼元序列按時(shí)間順序一個(gè)按一個(gè)地在信道中傳輸。這種方式只需占用一條通路。一般的遠(yuǎn)距離數(shù)字通信大都采用串行傳輸方式。發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備1010043并序傳輸如果將數(shù)字信號(hào)碼元序列分割成兩路或兩路以上同時(shí)在多個(gè)信道中傳輸，則稱為并行傳輸。一般在計(jì)算機(jī)內(nèi)部或近距離數(shù)字通信中采用。如打印機(jī)連接線。發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備······44數(shù)字通信系統(tǒng)點(diǎn)---點(diǎn)單路數(shù)字通信系統(tǒng)

（1）信源和信宿：消息原始電信號(hào)。（2）信源編碼和解碼：模/數(shù)轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)壓縮。（3）信道編碼和解碼：使數(shù)字信號(hào)適應(yīng)在信道中傳輸，提高系統(tǒng)抗干擾能力。（4）調(diào)制和解調(diào)：攜帶信息，適應(yīng)在信道中傳輸。（5）信道：信號(hào)傳輸?shù)拿劫|(zhì)，傳輸信號(hào)同時(shí)伴隨著噪聲的加入。（6）最佳接收和同步：按最小差錯(cuò)準(zhǔn)則接收并使系統(tǒng)步調(diào)一致地工作以正確傳輸信息。451.3信息及其度量信息一詞在概念上與消息的意義相似，但它的含義卻更普遍化、抽象化。信息可以理解為消息（事件）中包含的有意義的內(nèi)容，雖不可見，但能使大腦發(fā)生一定的思維活動(dòng)，即有認(rèn)知發(fā)生。信息可以光、電信號(hào)的形式表示、傳輸。通信系統(tǒng)傳輸信息的多少使用“信息量”去衡量。46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就愈大，且概率為0時(shí)（不可能發(fā)生事件）信息量為無窮大；概率為1時(shí)（必然事件）信息量為0。P（x）=1時(shí) I=0P（x）=0時(shí) I=∞47信息的特點(diǎn)不同形式的消息可以包含相同的信息。如分別用話音和文字發(fā)送的天氣預(yù)報(bào)，所含信息內(nèi)容相同。消息中所含信息量的多少與消息的重要程度無關(guān)。對(duì)接收者來說，消息（事件）越不可能，包含的信息量越大。

若干個(gè)互相獨(dú)立事件構(gòu)成的消息，所含信息量等于各獨(dú)立事件信息量的和，即I[P1（x）·P2（x）…]=I[P1（x）]+I［P2（x）］+…

48信息（Information）：消息（Message）中包含有意義的內(nèi)容。傳輸信息的多少用信息量進(jìn)行衡量。消息中所含的信息量和消息出現(xiàn)的概率的關(guān)系為：當(dāng)單位為比特（bit），時(shí)，單位為奈特（nit），

當(dāng)時(shí)，單位為哈特（hart）。注：有的書中，。對(duì)于一連串符號(hào)構(gòu)成的消息，用平均信息量表示信源中每個(gè)符號(hào)所含信息量的平均值。平均信息量為：

由于同熱力學(xué)中的熵形式一樣，故也稱之為信息源的熵。49連續(xù)消息的平均信息量連續(xù)消息的信息量可用概率密度來描述?？梢宰C明，連續(xù)消息的平均信息量（相對(duì)熵）為：

式中，f(x)—連續(xù)消息出現(xiàn)的概率密度。50信息及信息量例1.3.1

某信息源的符號(hào)集由A、B、C、D和E組成，設(shè)每一個(gè)符號(hào)獨(dú)立出現(xiàn)，其出現(xiàn)的概率分別為：，試求該信息源符號(hào)的平均信息量。解：由公式可知：51例1.3.2一信息源由4個(gè)符號(hào)0，1，2，3組成，它們出現(xiàn)的概率分別為3/8、1/4、1/4、1/8，求該信息源的熵（統(tǒng)計(jì)平均信息量）。解：H=-∑P(xi)㏒2P(xi)=3/8·㏒2(8/3)+1/4·㏒24+1/4·㏒28+1/8·㏒28=1.906(bit/符號(hào))可以證明：離散信息源的最大熵發(fā)生在每一符號(hào)等概率出現(xiàn)時(shí)，即P(xi)=1/n,i=1,2,…,n，而最大熵值等于㏒2n(bit/符號(hào))。（例題）信息及信息量52例1.3.3一信息源由4個(gè)符號(hào)a、b、c、d組成，他們出現(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)立的。試求信息源輸出為cabacabdacbdaabcadcbabaadcbabaacdbacaacabadbcadcbaababa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，c出現(xiàn)13次，d出現(xiàn)7次，共有57個(gè)。則出現(xiàn)a的信息量為(bit)

出現(xiàn)b的信息量為(bit)

出現(xiàn)c的信息量為(bit)出現(xiàn)d的信息量為(bit)535455例1.3.3

一信息源由4個(gè)符號(hào)0，1，2，3組成，它們出現(xiàn)的概率分別為3/8、1/4、1/4、1/8，試求某個(gè)消息20102,01302,13001,20321,01003,21010，02310,20020,10312,03210,01202,10的信息量。解：I=23㏒28/3＋14㏒24＋13㏒24＋7㏒28=107.55(bit/符號(hào))信息及信息量該信息源符號(hào)的平均信息量：若利用熵的公式，該信息源符號(hào)的平均信息量這種誤差將隨著消息中符號(hào)數(shù)的增加而減少。561.4通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)有效性：系統(tǒng)傳輸消息的速率；可靠性：系統(tǒng)傳輸消息的質(zhì)量；適應(yīng)性：系統(tǒng)對(duì)環(huán)境條件的變化的影響；經(jīng)濟(jì)性：系統(tǒng)的成本；保密性：對(duì)系統(tǒng)所傳信號(hào)的加密措施；標(biāo)準(zhǔn)性：系統(tǒng)的接口、各種結(jié)構(gòu)及協(xié)議符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；維修性：系統(tǒng)是否維修方便；工藝性：系統(tǒng)的各種工藝要求。

57通信的任務(wù)是傳遞信息。從信息傳輸?shù)慕嵌葋碚f，最基本也是最主要的性能指標(biāo)是信息傳輸?shù)挠行院涂煽啃?。通信的有效性是指在給定的信道內(nèi)傳輸信息的數(shù)量，即信息傳輸?shù)乃俣葐栴}；而通信的可靠性是指在給定的信道內(nèi)接收信息的準(zhǔn)確程度，即信息傳輸?shù)馁|(zhì)量問題。1.4通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)58有效頻帶

傳輸給定的信號(hào)所需要的有效傳輸頻帶越窄，或者說，在給定傳輸帶寬的信道中，能同時(shí)傳輸?shù)男盘?hào)路數(shù)越多，則系統(tǒng)的傳輸有效性就越高。即信號(hào)的復(fù)用程度越高，有效性越好。信噪比

信噪比越高，信息傳輸?shù)臏?zhǔn)確性就越高，通信質(zhì)量就越好。模擬通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)59系統(tǒng)的有效性用傳輸速率來衡量。從兩個(gè)角度定義：（1）碼元傳輸速率RB：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)傳輸碼元的數(shù)目，單位波特（B或Bd）。

數(shù)字信號(hào)一般有二進(jìn)制和多進(jìn)制(N)，它們碼元速率之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：（舉例）二進(jìn)制和四進(jìn)制

數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)(1)60（2）信息傳輸速率Rb：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘浚瑔挝槐忍?秒（bit/s）。

二進(jìn)制和多進(jìn)制(N)信息傳輸速率的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：

碼元速率RB和信息傳輸速率Rb之間的變換關(guān)系：

1.在二進(jìn)制中，兩者數(shù)值相等，但單位不同。2.在多進(jìn)制中，兩者單位不同，數(shù)值關(guān)系為：當(dāng)信源各個(gè)符號(hào)等概獨(dú)立時(shí)，61

例2：二進(jìn)制（0，1）；四進(jìn)制（－3，－1，1，3）Ts表示碼元寬度：傳輸一個(gè)碼元所用的時(shí)間。RB=1/Ts從上式可看出碼元速率與進(jìn)制無關(guān)，僅于碼元長(zhǎng)度有關(guān)。62頻帶利用率定義：?jiǎn)挝活l帶的傳輸速率。對(duì)二進(jìn)制而言，頻帶利用率其中B傳輸信號(hào)所占信道的頻帶寬度。一般：獨(dú)立事件X1，X2，…XM

構(gòu)成消息X，當(dāng)P(Xi)=1/Mi=1,2,

…M時(shí)，每個(gè)符號(hào)攜帶信息量的平均值為最大，且其最大值為：H(X)=log2Mbit/符號(hào)，此時(shí)Rb=RB×log2M63（2）可靠性和差錯(cuò)率

誤碼率，是指錯(cuò)誤接收的碼元數(shù)在傳送總碼元數(shù)中所占的比例，或者更確切地說，誤碼率即是碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率。誤信率，又稱誤比特率，是指錯(cuò)誤接收的信息量在傳送信息總量中所占的比例，或者說，它是碼元的信息量在傳輸系統(tǒng)中被丟失的概率。數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)(2)64利用信號(hào)在傳輸過程中出錯(cuò)的概率來表示通信系統(tǒng)的可靠性。

（1）碼元差錯(cuò)率（誤碼率）：