通信系統(tǒng)的組成

通信系統(tǒng)的組成第1頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月第1章緒論

1.1通信系統(tǒng)的組成消息與信息消息——文字、書信、電報、電話、廣播、電視、遙控、遙測等，這些都是消息傳遞的方式或信息交流的手段，用于表達信息。但是這些語言、文字、數據或圖像本身不是信息而是消息。信息——是消息中所包含的人們原來不知而待知的內容。因此，通信的根本目的在于傳輸含有信息的消息，否則，就失去了通信的意義?；谶@種認識，“通信”也就是“信息傳輸”或“消息傳輸”。第2頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

實現通信的方式很多，隨著社會的需求、生產力的發(fā)展和科學技術的進步，目前的通信越來越依賴利用“電”來傳遞消息的電通信方式。由于電通信迅速、準確、可靠且不受時間、地點、距離的限制，因而近百年來得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應用。當今，在自然科學領域涉及“通信”這一術語時，一般均是指“電通信”。廣義來講，光通信也屬于電通信，因為光也是一種電磁波。本書中的通信均指電通信。第3頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.1.1通信系統(tǒng)的一般模型通信是從一地向另一地傳遞和交換信息。實現信息傳遞所需的一切技術設備和傳輸媒質的總和稱為通信系統(tǒng)?；邳c與點之間的通信系統(tǒng)的模型可用圖1-1來描述。

圖1-1通信系統(tǒng)的一般模型

第4頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月1、信源——是消息的產生來源，其作用是把各種消息轉換成原始電信號，稱之為消息信號或基帶信號。電話機、電視攝像機和電傳機、計算機等各種數字終端設備就是信源。模擬信源與數字信源模擬信源輸出的是模擬信號；而數字信源輸出信號是離散的數字信號。第5頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

2、發(fā)送設備——將信源和信道匹配起來的設備，它將信源產生的消息信號變換成適合在信道中傳輸的信號。變換方式有調制變換方式、信源編碼、信道編碼。

3、信道——是指傳輸信號的物理媒質。分為有線信道和無線信道。在有線信道中，信道可以是明線、電纜或光纖；在無線信道中，信道是自由空間。第6頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月4、噪聲源——不是人為加入的設備，而是通信系統(tǒng)中各種設備以及信道中所固有的。噪聲按產生的來源可分為內部噪聲和外部噪聲，外部噪聲是從信道引入的，為了分析方便，把噪聲源視為各處噪聲的集中表現而抽象加入到信道。5、接收設備——完成發(fā)送設備的反變換的設備，即進行解調、譯碼、解碼等。它的任務是從帶有干擾的接收信號中正確恢復出相應的原始基帶信號來，對于多路復用信號，還包括解除多路復用，實現正確分路。6、受信者——是傳輸信息的歸宿點，其作用是將復原的原始信號轉換成相應的消息。第7頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖1-1概括地描述了一個通信系統(tǒng)的組成，它反映了通信系統(tǒng)的共性，因此稱之為通信系統(tǒng)的一般模型。根據研究的對象以及所關注的問題不同，圖1-1模型中的各小方框的內容和作用將有所不同，因而相應有不同形式的更具體的通信模型。今后的討論就是圍繞著通信系統(tǒng)的模型而展開的。第8頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.1.2模擬通信模型和數字通信模型

連續(xù)消息:消息的狀態(tài)連續(xù)變化或是不可信源消息分為兩大類：數的，如語音、活動圖片等

離散消息:消息的狀態(tài)是可數的或離散的,如符號、數據等。

消息的載體是電信號，電信號的變化體現在某一參量的變化上（如連續(xù)波的幅度、頻率或相位；脈沖波的幅度、寬度或位置）。信號分類——按信號參量的取值方式不同可把信號分為兩類，即模擬信號和數字信號。第9頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月模擬信號——凡信號參量的取值是連續(xù)的或取無窮多個值的，且直接與消息相對應的信號，均稱為模擬信號。如電話機送出的語音信號、電視攝像機輸出的圖像信號等。模擬信號有時也稱連續(xù)信號，這個連續(xù)是指信號的某一參量可以連續(xù)變化，或者說在某一取值范圍內可以取無窮多個值，而不一定在時間上也連續(xù)，如圖1-2(b)所示的抽樣信號。第10頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖1–2模擬信號波形第11頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月數字信號——凡信號參量只能取有限個值，并且常常不直接與消息相對應的信號，均稱為數字信號，如電報信號、計算機輸入/輸出信號、PCM信號等。數字信號有時也稱離散信號，這個離散是指信號的某一參量是離散變化的，而不一定在時間上也離散，如圖1-3(b)所示的2PSK信號。第12頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-3數字信號波形

(a)連續(xù)信號；(b)抽樣信號

(a)二進制波形；(b)2PSK波形第13頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

模擬通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)分為數字通信系統(tǒng)

1.模擬通信系統(tǒng)模型

模擬通信系統(tǒng)是利用模擬信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)?；鶐盘柺侵感盘柕念l譜從零頻附近開始，由于這種信號具有頻率很低的頻譜分量，一般不宜直接傳輸，這就需要把基帶信號變換成其頻帶適合在信道中傳輸的信號，并可在接收端進行反變換。完成這種變換和反變換作用的通常是調制器和解調器。經過調制以后的信號稱為已調信號。已調信號有三個基本特征：第14頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

一是攜帶有信息，二是適合在信道中傳輸，三是信號的頻譜具有帶通形式且中心頻率遠離零頻，因而已調信號又稱頻帶信號。消息從發(fā)送端到接收端的傳遞過程中，主要有兩種變換：1）、基帶信號變?yōu)轭l帶信號（調制變換）2）、頻帶信號變?yōu)榛鶐盘枺ń庹{變換）另外通信系統(tǒng)中可能還有濾波、放大、天線輻射、控制等過程。由于調制與解調兩種變換對信號的變化起決定性作用，而其他過程對信號不會發(fā)生質的變化，只是對信號進行了放大或改善了信號特性，因而不在通信原理討論范疇。第15頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-4模擬通信系統(tǒng)模型模擬通信系統(tǒng)模型可由圖1-1略加演變而成，如圖1-4所示。圖中的調制器和解調器就代表圖1-1中的發(fā)送設備和接收設備。第16頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

2．數字通信系統(tǒng)模型數字通信系統(tǒng)是利用數字信號來傳遞信息的通信系統(tǒng)，如圖1-5所示。數字通信涉及的技術內容有：1）、編/譯碼——包括信源編碼/譯碼、信道編碼/譯碼。2）、調制/解調——數字調制/解調3）、數字復接4）、同步5）、加密下面對這些技術作簡要介紹。

第17頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月1)信源編碼與譯碼

信源編碼的作用：（1）、設法減少碼元數目和降低碼元速率，即通常所說的數據壓縮。碼元速率將直接影響傳輸所占的帶寬，而傳輸帶寬又直接反映了通信的有效性。（2）、當信息源給出的是模擬語音信號時，信源編碼器將其轉換成數字信號，以實現模擬信號的數字化傳輸。第7章中將討論模擬信號數字化傳輸的兩種方式：脈沖編碼調制(PCM)和增量調制(ΔM)。信源譯碼是信源編碼的逆過程。第18頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

2）信道編碼與譯碼數字信號在信道傳輸時，由于噪聲、衰落以及人為干擾等，將會引起差錯。為了減少差錯，信道編碼器對傳輸的信息碼元按一定的規(guī)則加入保護成分（監(jiān)督元），組成所謂“抗干擾編碼”。接收端的信道譯碼器按一定規(guī)則進行解碼，從解碼過程中發(fā)現錯誤或糾正錯誤，從而提高通信系統(tǒng)抗干擾能力，實現可靠通信。3）加密與解密在需要實現保密通信的場合，為了保證所傳信息的安全，人為將被傳輸的數字序列擾亂，即加上密碼，這種處理過程叫加密。在接收端利用與發(fā)送端相同的密碼復制品對收到的數字序列進行解密，恢復原來信息，叫解密。第19頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

4）數字調制與解調數字調制是將數字基帶信號的頻譜搬移到高頻處，形成適合在信道中傳輸的頻帶信號。

數字調制方式有：振幅鍵控ASK、頻移鍵控FSK、絕對相移鍵控PSK、相對（差分）相移鍵控DPSK。數字調制是本教材的重點內容之一，將在第6章中討論。5）同步與數字復接同步是保證數字通信系統(tǒng)有序、準確、可靠工作的不可缺少的前提條件。同步是使收、發(fā)兩端的信號在時間上保持步調一致。按照同步的功用不同，可分為載波同步、位同步、群同步和網同步，這些問題將集中在第11章中討論。第20頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

數字復接就是依據時分復用基本原理把若干個低速數字信號合并成一個高速的數字信號，以擴大傳輸容量和提高傳輸效率。圖1-5是數字通信系統(tǒng)的一般化模型，圖1–5數字通信系統(tǒng)模型第21頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

實際的數字通信系統(tǒng)不一定包括圖中的所有環(huán)節(jié)。如在某些有線信道中，若傳輸距離不太遠且通信容量不太大時，數字基帶信號無需調制，可以直接傳送，稱之為數字信號的基帶傳輸，應該指出的是，模擬信號經過數字編碼后可以在數字通信系統(tǒng)中傳輸，數字電話系統(tǒng)就是以數字方式傳輸模擬語音信號的例子。第22頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

數字信號也可以在模擬通信系統(tǒng)中傳輸，如計算機數據可以通過模擬電話線路傳輸，但這時必須使用調制解調器（Modem）將數字基帶信號進行正弦調制，以適應模擬信道的傳輸特性?？梢?，模擬通信與數字通信的區(qū)別僅在于信道中傳輸的信號種類。3.數字通信的主要特點目前，無論是模擬通信還是數字通信，在不同的通信業(yè)務中都得到了廣泛的應用。但是，數字通信的發(fā)展速度已明顯超過模擬通信，成為當代通信技術的主流。與模擬通信相比，數字通信更能適應現代社會對通信技術越來越高的要求，其特點是：第23頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

（1）抗干擾能力強。（2）差錯可控?？梢圆捎眯诺谰幋a技術使誤碼率降低，提高傳輸的可靠性。（3）易于與各種數字終端接口，用現代計算技術對信號進行處理、加工、變換、存儲，從而形成智能網。（4）易于集成化，從而使通信設備微型化。（5）易于加密處理，且保密強度高。

第24頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

缺點：數字通信的許多優(yōu)點都是用比模擬通信占據更寬的系統(tǒng)頻帶為代價而換取的。數字通信的頻帶利用率不高。例如：一路模擬電話帶寬為4kHz，而一路接近同樣話音質量的數字電話可能要占據20～60kHz的帶寬。另外，由于數字通信對同步要求高，因而系統(tǒng)設備比較復雜。前景：寬帶信道（光纖）的發(fā)展，其缺點已可以接受，，在現代通信的發(fā)展中已成為主流。第25頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2通信系統(tǒng)分類與通信方式

1.2.1通信系統(tǒng)的分類

話務通信1．按通信業(yè)務分類

非話務通信。非話務通信——分組數據業(yè)務、計算機通信、數據庫檢索、電子信箱、電子數據交換、傳真存儲轉發(fā)、可視圖文及會議電視、圖像通信等。第26頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

未來的綜合業(yè)務數字通信網中各種用途的消息都能在一個統(tǒng)一的通信網中傳輸。此外，還有遙測、遙控、遙信和遙調等控制通信業(yè)務。

2．按調制方式分類根據是否采用調制，可將通信系統(tǒng)分為基帶傳輸和頻帶（調制）傳輸?；鶐鬏斒菍⑽唇浾{制的信號直接傳送，如音頻市內電話。頻帶傳輸是對各種信號調制后傳輸的總稱。調制方式很多，表1-1列出了一些常見的調制方式。第27頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-1常見的調制方式

調制方式用途連續(xù)調制線性調制常規(guī)雙邊帶調制廣播抑制載波雙邊帶調幅立體聲廣播單邊帶調幅SSB載波通信、無線電臺、數傳殘留邊帶調幅VSB電視廣播、數傳、傳真非線性調制頻率調制FM微波中繼、衛(wèi)星通信、廣播相位調制PM中間調制方式數字調制幅度鍵控ASK數據傳輸相位鍵控數據傳輸第28頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月調制方式用途脈沖數字調制數字調制相位鍵控PSK、DPSK、QPSK等數據傳輸、數字微波、空間通信其他高效數字調制QAM、MSK等數字微波、空間通信脈沖模擬調制脈幅調制PAM中間調制方式、遙測脈寬調制PDM(PWM)中間調制方式脈位調制PPM遙測、光纖傳輸脈沖數字調制脈碼調制PCM市話、衛(wèi)星、空間通信增量調制DM軍用、民用電話差分脈碼調制DPCM電視電話、圖像編碼其他語言編碼方式ADPCM、APC、LPC中低速數字電話續(xù)表（2）第29頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

3．按信號特征分類按照信道中所傳輸的是模擬信號還是數字信號，相應地把通信系統(tǒng)分成模擬通信系統(tǒng)和數字通信系統(tǒng)。

4．按傳輸媒質分類按傳輸媒質分，通信系統(tǒng)可分為有線通信系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)兩大類。有線通信是用導線（如架空明線、同軸電纜、光導纖維、波導等）作為傳輸媒質完成通信的，如市內電話、有線電視、海底電纜通信等。無線通信是依靠電磁波在空間傳播達到傳遞消息的目的的，如短波電離層傳播、微波視距傳播、衛(wèi)星中繼等。第30頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

5．按工作波段分類按通信設備的工作頻率不同可分為長波通信、中波通信、短波通信、遠紅外線通信等。表1-2列出了通信使用的頻段、常用的傳輸媒質及主要用途。第31頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

表1–2通信波段與常用傳輸媒質

頻率范圍波長符號傳輸媒質用途3Hz~30kHz104~108m甚低頻VLF有線線對長波無線電音頻、電話、數據終端長距離導航、時標30~300kHz103~104m低頻LF有線線對長波無線電導航、信標、電力線通信300kHz~3MHz102~103m中頻MF同軸電纜短波無線電調幅廣播、移動陸地通信、業(yè)余無線電3~30MHz10~102m高頻HF同軸電纜短波無線電移動無線電話、短波廣播定點軍用通信、業(yè)余無線電30~300MHz1~10m甚高頻VHF同軸電纜米波無線電電視、調頻廣播、空中管制、車輛、通信、導航第32頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月續(xù)表（2）頻率范圍波長符號傳輸媒質用途300MHz~3GHz10~100cm特高頻UHF波導分米波無線電微波接力、衛(wèi)星和空間通信、雷達3~30GHz1~10cm超高頻SHF波導厘米波無線電微波接力、衛(wèi)星和空間通信、雷達30~300GHz1~10mm極高頻EHF波導毫米波無線電雷達、微波接力、射電天文學107~108GHz3×10-5~3×10-4cm紫外可見光紅外光纖激光空間傳播光通信第33頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月工作波長和頻率的換算公式為λ=式中，λ為工作波長，f為工作頻率，c為光速。6．按信號復用方式分類傳輸多路信號有三種復用方式：1）、頻分復用：頻分復用是用頻譜搬移的方法使不同信號占據不同的頻率范圍；2）、時分復用：時分復用是用脈沖調制的方法使不同信號占據不同的時間區(qū)間；第34頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月3）、碼分復用：用正交的脈沖序列分別攜帶不同信號。 傳統(tǒng)的模擬通信中都采用頻分復用，隨著數字通信的發(fā)展，時分復用通信系統(tǒng)的應用愈來愈廣泛，碼分復用主要用于空間通信的擴頻通信中。第35頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.2.2通信方式前述通信系統(tǒng)是單向通信系統(tǒng)，但在多數場合下，信源兼為信宿，需要雙向通信，電話就是一個最好的例子，這時通信雙方都要有發(fā)送和接收設備，并需要各自的傳輸媒質，如果通信雙方共用一個信道，就必須用頻率或時間分割的方法來共享信道。因此，通信過程中涉及通信方式與信道共享問題。下面只對通信方式作一簡單介紹。1．按消息傳遞的方向與時間關系分對于點與點之間的通信，按消息傳遞的方向與時間關系，通信方式可分為單工、半雙工及全雙工通信三種。

第36頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

單工通信——消息只能單方向傳輸的工作方式，因此只占用一個信道，廣播、遙測、遙控、無線尋呼等就是單工通信方式的例子。

半雙工通信——通信雙方都能收發(fā)消息，但不能同時進行收和發(fā)的工作方式。例如，使用同一載頻的對講機，收發(fā)報機以及問詢、檢索、科學計算等數據通信都是半雙工通信方式。

全雙工通信——通信雙方可同時進行收發(fā)消息的工作方式，一般情況全雙工通信的信道必須是雙向信道。普通電話、手機都是最常見的全雙工通信方式，計算機之間的高速數據通信也是這種方式。第37頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-6單工、半雙工和全雙工通信方式示意圖

(a)單工；(b)半雙工；(c)全雙工第38頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

2．按數字信號排列順序分在數字通信中，按數字信號代碼排列的順序可分為并行傳輸和串行傳輸。并行傳輸——將代表信息的數字序列以成組的方式在兩條或兩條以上的并行信道上同時傳輸，優(yōu)點是節(jié)省傳輸時間，但需要傳輸信道多，設備復雜，成本高，故一般適用于計算機和其他高速數字系統(tǒng)，特別適用于設備之間的近距離通信。串行傳輸——數字序列以串行方式一個接一個地在一條信道上傳輸，通常，一般的遠距離數字通信都采用這種傳輸方式。

第39頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖1-7并行和串行通信方式示意圖

(a)并行傳輸；(b)串行傳輸第40頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3信息及其度量

信號是消息的載體，而信息是其內涵。任何信源產生的輸出都是隨機的，也就是說，信源輸出是用統(tǒng)計方法來定性的。對接收者來說，只有消息中不確定的內容才構成信息；否則，信源輸出已確切知曉，就沒有必要再傳輸它了。

信息含量就是對消息中這種不確定性的度量。

例如：有三條消息：①太陽從東方升起；②太陽比往日大兩倍；③太陽將從西方升起。第一條幾乎沒有帶來任何信息，第二條帶來了大量信息，第三條帶來的信息多于第二條。第41頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

根據概率論知識，事件的不確定性可用事件出現的概率來描述?？赡苄栽叫?，概率越??；反之，概率越大。因此，消息中包含的信息量與消息發(fā)生的概率密切相關。消息出現的概率越小，消息中包含的信息量就越大。假設：P(x)是一個消息發(fā)生的概率；

I是從該消息獲悉的信息。根據上面的認知，顯然I與P(x)之間的關系反映為如下規(guī)律：第42頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

（1）信息量是概率的函數，即I=I［P(x)］（3）若干個互相獨立事件構成的消息，所含信息量等于各獨立事件信息量之和，也就是說，信息具有相加性，即I［P(x1)P(x2)…］=I［P(x1)］+I［P(x2)］+…（2）P(x)越小，I越大；反之，I越小，且P(x)→1時，I→0P(x)→0時，I→∞第43頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

綜上所述，信息量I與消息出現的概率P(x)之間的關系應為

I=loga=-logaP(x)(1.4-3)信息量的單位由對數底數a決定

a=2時比特(bit)；目前廣泛使用的單位

a=e時奈特(nit)；

a=10時哈特萊。第44頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

I(0)=I(1)=log2=log22=1(bit)(1.4-4)傳送等概率的二進制波形之一（P=1/2）的信息量為1比特。傳送等概率的四進制波形之一（P=1/4）的信息量為2比特，每一個四進制波形需要用2個二進制脈沖表示

傳送等概率的八進制波形之一（P=1/8）的信息量為3比特，每一個八進制波形需要3個二進制脈沖

例：設二進制離散信源，以相等的概率發(fā)送數字0或1，則信源每個輸出的信息含量為第45頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

I=log2=log2=log2M(bit)(1.4-5)式中，P為每一個波形出現的概率，M為傳送的波形數。若M是2的整冪次，比如M=2K（K=1，2，3，…），則式(1.4-5)可改寫為I=log22K=K(bit)(1.4-6)式中,K是二進制脈沖數目，也就是說，傳送每一個M（M=2K）進制波形的信息量就等于用二進制脈沖表示該波形所需的脈沖數目K。綜上所述，對于離散信源，M個波形等概率（P=1/M）發(fā)送，且每一個波形的出現是獨立的，即信源是無記憶的，則傳送M進制波形之一的信息量為第46頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

如果是非等概率情況，設離散信源是一個由n個符號組成的符號集，其中每個符號xi(i=1,2,3,…,n)出現的概率為P(xi)，且有P(xi)=1,則x1,x2,…,xn

所包含的信息量分別為：

-log2P(x1),-log2P(x2)，…，-log2P(xn)于是，每個符號所含信息量的統(tǒng)計平均值，即平均信息量為H(x)=P(x1)［-log2P(x1)］+P(x2)［-log2P(x2)］+…+P(xn)［-log2P(xn)］

=

由于H同熱力學中的熵形式一樣，故通常又稱它為信息源的熵，其單位為bit/符號。第47頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

顯然，當信源中每個符號等概獨立出現時，上式即成為式(1.4-3)，此時信源的熵有最大值。例1-2一離散信源由0，1，2，3四個符號組成，它們出現的概率分別為3/8,1/4,1/4,1/8，且每個符號的出現都是獨立的。試求某消息：201020130213001203210100321010023102002010312032100120210的信息量。解：此消息中，0出現23次，1出現14次，2出現13次，3出現7次，共有57個符號，故該消息的信息量為第48頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月每個符號的算術平均信息量為若用熵的概念來計算，由式（1.3-5）得

第49頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

可見，兩種算法的結果有一定誤差，但當消息很長時，用熵的概念來計算比較方便。而且隨著消息序列長度的增加，兩種計算誤差將趨于零。信息量的計算

想一想信息量的定義和計算能否適用于連續(xù)信號？等概發(fā)送信源非等概發(fā)送信源第50頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4主要性能指標

有效性和可靠性是評價一個通信系統(tǒng)優(yōu)劣的主要性能指標有效性是指在給定信道內所傳輸的信息內容的多少，是傳輸的“速度”問題；可靠性是指接收信息的準確程度，是傳輸的“質量”問題。1、模擬通信系統(tǒng)性能指標：模擬通信系統(tǒng)的有效性可用有效傳輸頻帶來度量，同樣的消息用不同的調制方式，則需要不同的頻帶寬度?？煽啃杂媒邮斩俗罱K輸出信噪比來度量。不同調制方式在同樣信道信噪比下所得到的最終解調后的信噪比是不同的。第51頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月2、數字通信系統(tǒng)性能指標：

數字通信系統(tǒng)的有效性可用傳輸速率來衡量?？煽啃钥捎貌铄e率來衡量。.傳輸速率

1)、碼元傳輸速率RB簡稱傳碼率，又稱符號速率等。它表示單位時間內傳輸碼元的數目，單位是波特（Baud），記為B。例如，若1秒內傳2400個碼元，則傳碼率為2400B。數字信號有多進制和二進制之分，但碼元速率與進制數無關，只與傳輸的碼元長度T有關:第52頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

通常在給出碼元速率時，有必要說明碼元的進制。由于N進制的一個碼元可以用log2N個二進制碼元去表示，因而在保證信息速率不變的情況下，N進制的碼元速率RBN與二進制的碼元速率RB2之間有以下轉換關系：RB2=RBNlog2N(B)2）、信息傳輸速率Rb簡稱傳信率，又稱比特率。它表示單位時間內傳遞的平均信息量或比特數，單位是比特/秒，可記為bit/s，或b/s，或bps。每個碼元或符號通常都含有一定bit數的信息量，因此碼元速率和信息速率有確定的關系，即第53頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

Rb=RB·H(b/s)式中，H為信源中每個符號所含的平均信息量（熵）。等概傳輸時，熵有最大值log2N，信息速率也達到最大，即Rb=RBlog2N(b/s)(1.5-1)或

RB=式中，N為符號的進制數。例如碼元速率為1200B，采用八進制（N=8）時，信息速率為3600b/s；采用二進制（N=2）時，信息速率為1200b/s，可見，二進制的碼元速率和信息速率在數量上相等，有時簡稱它們?yōu)閿荡a率。第54頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月頻帶利用率η比較不同通信系統(tǒng)的有效性時，單看它們的傳輸速率是不夠的，還應看在這樣的傳輸速率下所占的信道的頻帶寬度。所以，真正衡量數字通信系統(tǒng)傳輸效率的應當是單位頻帶內的碼元傳輸速率，即數字信號的傳輸帶寬B取決于碼元速率RB，而碼元速率和信息速率Rb有著確定的關系。為了比較不同系統(tǒng)的傳輸效率，又可定義頻帶利用率為第55頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.差錯率衡量數字通信系統(tǒng)可靠性的指標是差錯率，常用誤碼率和誤信率表示。誤碼率（碼元差錯率）Pe是指發(fā)生差錯的碼元數在傳輸總碼元數中所占的比例，更確切地說，誤碼率是碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯的概率，即

誤信率（信息差錯率）Pb是指發(fā)生差錯的比特數在傳輸總比特數中所占的比例，即第56頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

顯然，在二進制中有Pb=Pe本節(jié)中的兩個重要概念：

1、碼元傳輸速率RB（傳碼率，符號速率）

2、信息傳輸速率Rb（傳信率，比特率）兩個計算方法和公式：等概傳輸信息量計算

I=log2M(bit)

非等概傳輸平均信息量計算

H(x)=作業(yè)P1-1、1-2、1-3、1-4、1-6、1-7。第57頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5通信發(fā)展趨勢

在過去三四十年間，對數據傳輸需求的增長以及大規(guī)模集成電路的發(fā)展，促進了數字通信的發(fā)展。目前數字通信在衛(wèi)星通信、光纖通信、移動通信、微波通信等領域有了新的進展。下面我們就從這幾個方面來了解通信的現狀和未來發(fā)展趨勢。1．衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)是將通信衛(wèi)星作為空中中繼站，它能夠將地球上某一地面站發(fā)射來的無線電信號轉發(fā)到另一個地面站，從而實現兩個或多個地域之間的通信。根據通信衛(wèi)星與地面之間的位置關系，可以分為靜止通信衛(wèi)星(或同步通信衛(wèi)星)和移動通信衛(wèi)星。靜止通信衛(wèi)星是軌道在赤道平面上的衛(wèi)星，它離地面高度為35780km，采用三個相差120°的靜止通信衛(wèi)星就可以覆蓋地球的絕大部分地域(兩極盲區(qū)除外)。第58頁，課件共64頁，創(chuàng)作于2023年2月

衛(wèi)星通信系統(tǒng)由通信衛(wèi)星、地球站、上行線路及下行線路組成。上行線路和下行線路是地球站至通信衛(wèi)星及通信衛(wèi)星至地球站的無線電傳播路徑，通信設備集中于地球站和通信衛(wèi)星中。衛(wèi)星通信的特點是：通信距離遠、覆蓋地域廣、不受地理條件限制、通信容量大、可靠性高等。自從1957年10月第一顆衛(wèi)星發(fā)射成功以來，衛(wèi)星通信作為一種重要的通信手段被廣泛用于國際、國內和區(qū)域通信。21世紀的衛(wèi)星通信將向更高頻段、更大容量方向發(fā)展。衛(wèi)星間的通信將采用速度快、頻帶寬、保密性強的激光通信。預計到2010年前，星間激光通信的傳輸速率將達到40Gb/s，地面終端設備將日益小型化，甚小天線衛(wèi)星地球站(V