通信原理課件(全1-9章)(改好)第一章

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

第一章緒論1.1引言11.1引言

在人類社會(huì)歷史的長河中，人們?yōu)闈M足生產(chǎn)和生活的需要,人際之間進(jìn)行思想情感的交流離不開信息的傳遞。古代的烽火臺(tái)、驛站；現(xiàn)代的電報(bào)、電話、傳真、電子信箱、廣播、電視等都是傳遞信息的手段和方式。1.1引言在人類社會(huì)歷史的長河中，人們?yōu)闈M足生產(chǎn)和生2自然界中，人們聽到、觀察到的現(xiàn)象，可用語言、文字、圖像等信息來表達(dá)、存儲(chǔ)或傳遞。隨著人類社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、全球經(jīng)濟(jì)一體化，信息被認(rèn)為是人類社會(huì)重要的資源之一，在政治、軍事、生產(chǎn)乃至人們的日常生活中起著十分重要的作用。誰掌握了信息，誰就擁有未來，信息是決策的基礎(chǔ)。自然界中，人們聽到、觀察到的現(xiàn)象，可用語言、文字、圖像等信息3近代社會(huì)，人們常將信息的傳遞和交換，俗稱通信——異地間人與人、人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器進(jìn)行信息的傳遞和交換。語言、文字、圖像等信息是不能直接在通信系統(tǒng)中傳遞，為此需在發(fā)送端將它們轉(zhuǎn)換成電（光）信號(hào)（即信源）來載荷語言、文字、圖像等信息，電信號(hào)經(jīng)通信系統(tǒng)傳送至接收端，收端將電信號(hào)還原成語言、文字、圖像等信息。近代社會(huì)，人們常將信息的傳遞和交換，俗稱通信——異地間人與人4通信中信息的傳送是通過信號(hào)來進(jìn)行的，如：電壓、電流信號(hào)等。信號(hào)是信息的載荷者。在各種各樣的通信方式中，利用“電信號(hào)”來承載信息的通信方式稱之為電通信，這種通信具有迅速、準(zhǔn)確、可靠等特點(diǎn)，而且?guī)缀醪皇軙r(shí)間、空間、地點(diǎn)、距離的限制，因而得到了飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。如今，在自然科學(xué)中，“通信”與“電通信”幾乎是同義詞。在本書中的通信均指電通信。通信中信息的傳送是通過信號(hào)來進(jìn)行的，如：電壓、電流信號(hào)等。信51.2通信系統(tǒng)的組成1.2.1通信系統(tǒng)的一般模型我們把實(shí)現(xiàn)信息傳輸所需一切設(shè)備和傳輸媒介所構(gòu)成的總體稱為通信系統(tǒng)。以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信為例，通信系統(tǒng)的一般模型如圖1-1所示。1.2通信系統(tǒng)的組成1.2.1通信系統(tǒng)的一般模型6圖1-1通信系統(tǒng)的一般模型圖1-1通信系統(tǒng)的一般模型7圖1-1中，發(fā)送設(shè)備的作用一方面是把信息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)，該原始電信號(hào)稱為基帶信號(hào)；另一方面將原始電信號(hào)處理成適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào)。它所要完成的功能很多，例如調(diào)制、放大、濾波和發(fā)射等，在數(shù)字通信系統(tǒng)中發(fā)送設(shè)備又常常包含信源編碼和信道編碼等。圖1-1中，發(fā)送設(shè)備的作用一方面是把信息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)，該8信道是指信號(hào)傳輸通道，按傳輸媒介的不同，可分為有線信道和無線信道兩大類。圖中的噪聲源，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。信道是指信號(hào)傳輸通道，按傳輸媒介的不同，可分為有線信道和無線9在接收端，接收設(shè)備的功能與發(fā)送設(shè)備相反，即進(jìn)行解調(diào)、譯碼等。它的任務(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)，并將原始電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的信息，提供給受信者。在接收端，接收設(shè)備的功能與發(fā)送設(shè)備相反，即進(jìn)行解調(diào)、譯碼等。101.2.2模擬通信系統(tǒng)模型

傳輸模擬信號(hào)的系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng)。如圖l-2所示。圖1-2模擬通信系統(tǒng)模型

1.2.2模擬通信系統(tǒng)模型傳輸模擬信號(hào)的系統(tǒng)稱為模擬通信11我們以語音信號(hào)為例來說明圖1-2模擬通信系統(tǒng)模型各部分的作用。

發(fā)信人講話的語音信息首先經(jīng)變換器將語音信息變成電信號(hào)（模擬信源），然后電信號(hào)經(jīng)放大設(shè)備后可以直接在信道中傳輸。我們以語音信號(hào)為例來說明圖1-2模擬通信系統(tǒng)模型各部分的作用12為了提高頻帶利用率，使多路信號(hào)同時(shí)在信道中傳輸，原始的電信號(hào)（基帶信號(hào)）一般要進(jìn)行調(diào)制才能傳輸?shù)叫诺乐腥?。調(diào)制是信號(hào)的一種變換，通常是將不便于信道直接傳輸?shù)幕鶐盘?hào)變換成適合信道中傳輸?shù)男盘?hào)，這一過程由調(diào)制器完成，經(jīng)過調(diào)制后的信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào)。在收端，經(jīng)解調(diào)器和逆變換器還原成語音信息。為了提高頻帶利用率，使多路信號(hào)同時(shí)在信道中傳輸，原始的電信號(hào)131.2.3數(shù)字通信系統(tǒng)模型

數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號(hào)來傳遞信息的通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)可進(jìn)一步細(xì)分為數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)和數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)。1.2.3數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號(hào)來傳14圖1-3中，變換器的作用是把信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字基帶信號(hào)。信源編碼的主要任務(wù)是提高數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)挠行?。信源編碼器的輸出就是信息碼元,此外，話音和圖像壓縮編碼等都是在信源編碼器內(nèi)完成。接收端信源譯碼則是信源編碼的逆過程圖1-3中，變換器的作用是把信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字基帶信號(hào)。信源編碼15圖1-3數(shù)字通信系統(tǒng)模型

一、數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)如圖1-3所示。圖1-3數(shù)字通信系統(tǒng)模型一、數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)16信道編碼的任務(wù)是提高數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?。其基本做法是在信息碼組中按一定的規(guī)則附加一些監(jiān)督碼元，以使接收端根據(jù)相應(yīng)的規(guī)則進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)，信道編碼也稱糾錯(cuò)編碼。接收端信道譯碼是其相反的過程。信道編碼的任務(wù)是提高數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?。其基本做法是在信?7數(shù)字通信系統(tǒng)還有一個(gè)非常重要的控制單元，即同步系統(tǒng)（圖1-3沒有畫出）。它可以使通信系統(tǒng)的收、發(fā)兩端或整個(gè)通信系統(tǒng)，以精度很高的時(shí)鐘提供定時(shí)，以使系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流能與發(fā)送端同步、有序而準(zhǔn)確地接收與恢復(fù)原信息。數(shù)字通信系統(tǒng)還有一個(gè)非常重要的控制單元，即同步系統(tǒng)（圖1-318二、數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)與頻帶傳輸系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，我們把沒有調(diào)制器/解調(diào)器的數(shù)字通信系統(tǒng)稱為數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)，如圖1-4所示。二、數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)19圖1-4數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)模型

通信原理課件(全1-9章)(改好)第一章20圖1-4中基帶信號(hào)形成器可能包括編碼器、加密器以及波形變換等，接收濾波器亦可能包括譯碼器、解密器等。通信原理課件(全1-9章)(改好)第一章21三、數(shù)字通信的主要特點(diǎn)

目前，無論是模擬通信還是數(shù)字通信，在不同的通信業(yè)務(wù)中都得到了廣泛的應(yīng)用。但是，數(shù)字通信更能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)通信技術(shù)越來越高的要求，數(shù)字通信技術(shù)已成為當(dāng)代通信技術(shù)的主流。與模擬通信相比，它有如下優(yōu)點(diǎn)：三、數(shù)字通信的主要特點(diǎn)221、抗干擾、抗噪聲性能好在數(shù)字通信系統(tǒng)中，傳輸?shù)男盘?hào)是數(shù)字信號(hào)。以二進(jìn)制為例，信號(hào)的取值只有兩個(gè)，這樣發(fā)端傳輸?shù)暮褪斩私邮蘸团袥Q的電平也只有兩個(gè)值，若“1”碼時(shí)取值為A，“0”碼時(shí)取值為0，傳輸過程中由于信道噪聲的影響，必然會(huì)使波形失真，在接收端恢復(fù)信號(hào)時(shí)，1、抗干擾、抗噪聲性能好23首先對(duì)其進(jìn)行抽樣判決，才能確定是“1”碼還是“0”碼，并再生“1”，“0”碼的波形。因此只要不影響判決的正確性，即使波形有失真也不會(huì)影響再生后的信號(hào)波形。而在模擬通信中，如果模擬信號(hào)疊加上噪聲后，即使噪聲很小，也很難消除它。首先對(duì)其進(jìn)行抽樣判決，才能確定是“1”碼還是“0”碼，并再生242、差錯(cuò)可控?cái)?shù)字信號(hào)在傳輸過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤（差錯(cuò)），可通過糾錯(cuò)編碼技術(shù)來控制。3、易加密數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)相比，容易加密和解密。因此，數(shù)字通信保密性好。通信原理課件(全1-9章)(改好)第一章254、數(shù)字通信設(shè)備和模擬通信設(shè)備相比，設(shè)計(jì)和制造更容易，體積更小，重量更輕。5、數(shù)字信號(hào)可以通過信源編碼進(jìn)行壓縮，以減少冗余度，提高信道利用率。6、易于與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合。4、數(shù)字通信設(shè)備和模擬通信設(shè)備相比，設(shè)計(jì)和制造更容易，體積更261.3通信系統(tǒng)分類及通信方式按照不同的分法，通信可分成許多類別，下面我們介紹幾種較常用的分類方法。1.3通信系統(tǒng)分類及通信方式按照不同的分法，通信可分成許多271、按傳輸媒質(zhì)分類按傳輸媒質(zhì)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。有線通信系統(tǒng)是用導(dǎo)線或?qū)бw作為傳輸媒質(zhì)完成通信的，如架空明線、同軸電纜、海底電纜、光導(dǎo)纖維、波導(dǎo)等。1、按傳輸媒質(zhì)分類28無線通信系統(tǒng)是依靠電磁波在空間傳播達(dá)到傳遞信息的目的，如短波電離層傳播、微波視距傳播、衛(wèi)星中繼等。2、按信號(hào)的特征分前面已經(jīng)指出，按照攜帶信息的信號(hào)是模擬信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，可以相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)。無線通信系統(tǒng)是依靠電磁波在空間傳播達(dá)到傳遞信息的目的，如短波29按通信設(shè)備的工作頻段不同，通信系統(tǒng)可分為長波通信、中波通信、短波通信、微波通信等。表1.3-1列出了通信中使用的頻段、常用傳輸媒質(zhì)及主要用途。通信原理課件(全1-9章)(改好)第一章30表1.3-1中，工作波長和頻率的換算公式為

(1.1)式（1.3-1）中，為工作波長（m），f為最高工作頻率（Hz），c為光速（m/s）

通信原理課件(全1-9章)(改好)第一章31表1.3-1通信頻段、常用傳輸媒質(zhì)及主要用途

表1.3-1通信頻段、常用傳輸媒質(zhì)及主要用途324、按調(diào)制方式分類

根據(jù)信道中傳輸?shù)男盘?hào)是否經(jīng)過調(diào)制，可將通信系統(tǒng)分為基帶傳輸系統(tǒng)和頻帶（調(diào)制）傳輸系統(tǒng)?；鶐鬏斒菍]有經(jīng)過調(diào)制的信號(hào)直接傳送，如音頻市內(nèi)電話；頻帶傳輸是對(duì)基帶信號(hào)調(diào)制后再送到信道中傳輸。常用的調(diào)制方式及相關(guān)理論將在本書第3章、第6章和第8章中詳細(xì)介紹。4、按調(diào)制方式分類

335、按通信業(yè)務(wù)類型分類根據(jù)通信業(yè)務(wù)類型的不同，通信系統(tǒng)可分為電報(bào)通信系統(tǒng)、電話通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和圖像通信系統(tǒng)等.6、按信號(hào)復(fù)用方式分類

按信號(hào)復(fù)用方式，通信系統(tǒng)又可分為頻分復(fù)用（FDM）通信系統(tǒng)、時(shí)分復(fù)用（TDM）通信系統(tǒng)和碼分復(fù)用（CDM）通信系統(tǒng)等。5、按通信業(yè)務(wù)類型分類341.3.2通信方式

1、按信息傳輸?shù)姆较蚺c時(shí)間關(guān)系劃分通信方式

對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間的通信，按信息傳送的方向與時(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。1.3.2通信方式1、按信息傳輸?shù)姆较蚺c時(shí)間關(guān)系劃分通信35單工通信是指信息只能單方向進(jìn)行傳輸?shù)囊环N通信工作方式，如圖1-5（a）所示。單工通信的例子很多，如廣播、遙控、無線尋呼等。這里，信號(hào)只從廣播發(fā)射臺(tái)、遙控器和無線尋呼中心分別傳到收音機(jī)、遙控對(duì)象和BP機(jī)上。單工通信是指信息只能單方向進(jìn)行傳輸?shù)囊环N通信工作方式，如圖136半雙工通信方式是指通信雙方都能收發(fā)信息，但不能同時(shí)進(jìn)行收和發(fā)的工作方式，如圖1-5（b）所示。例如無線對(duì)講機(jī)、收發(fā)報(bào)機(jī)等都是這種通信方式。全雙工通信是指通信雙方可同時(shí)進(jìn)行雙向傳輸信息的工作方式，如圖1-5（c）所示。例如普通電話、計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)等采用的就是全雙工通信方式。半雙工通信方式是指通信雙方都能收發(fā)信息，但不能同時(shí)進(jìn)行收和發(fā)37圖1-5通信方式示意圖圖1-5通信方式示意圖382、按數(shù)字信號(hào)碼元排列方式劃分通信方式在數(shù)字通信中按照數(shù)字碼元排列順序的方式不同，可將通信方式分為串行傳輸和并行傳輸。2、按數(shù)字信號(hào)碼元排列方式劃分通信方式39并行傳輸是將代表信息的數(shù)字信號(hào)碼元序列分割成兩路或兩路以上的數(shù)字信號(hào)序列同時(shí)在信道上傳輸，則稱為并行傳輸通信方式，如圖1-6（a）所示。并行傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是:通信原理課件(全1-9章)(改好)第一章40速度快、節(jié)省傳輸時(shí)間，但需占用頻帶寬，設(shè)備復(fù)雜，成本高，故較少采用，一般適用于計(jì)算機(jī)和其他高速數(shù)字系統(tǒng)，特別適用于設(shè)備之間的近距離通信。串行傳輸是將代表信息的數(shù)字信號(hào)碼元序列按時(shí)間順序一個(gè)接一個(gè)地在信道中傳輸，如圖1-6（b）所示。通常，一般的遠(yuǎn)距離數(shù)字通信都采用這種傳輸方式。速度快、節(jié)省傳輸時(shí)間，但需占用頻帶寬，設(shè)備復(fù)雜，成本高，故較41圖1-6并行和串行通信方式圖1-6并行和串行通信方式423、按照網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)劃分通信方式通信系統(tǒng)按照網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為線型、星型、樹型、環(huán)型等類型。專門為兩點(diǎn)之間設(shè)立傳輸線的通信稱之為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。多點(diǎn)間的通信屬于網(wǎng)通信。網(wǎng)通信的基礎(chǔ)仍是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。因此，本書重點(diǎn)討論點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的原理。3、按照網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)劃分通信方式43

1.4信息及其度量

通信的目的在于信息的傳遞和交換。人們常將語言、文字、圖像和數(shù)據(jù)等信息的傳遞俗稱消息的傳遞。信息與消息在概念上相近，但信息一詞對(duì)通信來說，更貼切、更具普遍性，信息可理解為消息中所含有的特定內(nèi)容。各種各樣的消息，其中有意義的特定內(nèi)容，均可用信息一詞來表述。

1.4信息及其度量通信的目的在于信息的傳遞和交44如鐵路系統(tǒng)運(yùn)送貨物量多少采用“貨運(yùn)量”（不管運(yùn)送什么貨物）來度量，通信系統(tǒng)中傳輸信息的多少采用“信息量”來度量。當(dāng)人們在通信中獲得消息之前，對(duì)它的特定內(nèi)容有一種“不確定性”，事件的不確定程度只能就其出現(xiàn)的概率來描述。如鐵路系統(tǒng)運(yùn)送貨物量多少采用“貨運(yùn)量”（不管運(yùn)送什么貨物）來45信息量與消息的種類、特定內(nèi)容及重要程度無關(guān)，它僅與消息中包含的不確定度有關(guān)。也就是說消息中所含信息量與消息發(fā)生的概率密切相關(guān)。消息發(fā)生概率愈小，愈使人感到意外和驚奇，則此消息所含的信息量愈大。例如，一方告訴另一方一件幾乎不可能發(fā)生的消息包含的信息量比可能發(fā)生的消息包含的信息量大。如果消息發(fā)生的概率趨于零（不可能事件),信息量與消息的種類、特定內(nèi)容及重要程度無關(guān)，它僅與消息中包含46則它的信息量趨于無窮大；如果消息發(fā)生的概率為1（必然事件），則此消息所含的信息量為零。在信息論中，消息所含的信息量I與消息x出現(xiàn)的概率P(x)的關(guān)系式為（1.2）

則它的信息量趨于無窮大；如果消息發(fā)生的概率為1（必然事件），47I代表兩種含義：當(dāng)事件X發(fā)生以前，表示事件x發(fā)生的不確定性；當(dāng)事件x發(fā)生以后，表示事件x所含有（或所提供）的信息量。通信原理課件(全1-9章)(改好)第一章48信息量的單位由對(duì)數(shù)底的取值決定。若對(duì)數(shù)以2為底時(shí)單位是“比特”（bit—binaryunit的縮寫）；若以e為底時(shí)單位是“奈特”（nat—natureunit的縮寫）；若以10為底時(shí)單位是“哈特”（Hart—Hartley的縮寫）。通常采用“比特”作為信息量的實(shí)用單位。信息量的單位由對(duì)數(shù)底的取值決定。若對(duì)數(shù)以2為底時(shí)單位是“比特49[例1.2]某信息源的符號(hào)集由A，B，C，D和E組成，設(shè)每一符號(hào)獨(dú)立出現(xiàn)，其出現(xiàn)概率分別為1/4，1/8，1/8，3/16和5/16。試求該信息源符號(hào)的平均信息量。[例1.2]某信息源的符號(hào)集由A，B，C，D和E組成，設(shè)50解：該信息源符號(hào)的平均信息量為解：該信息源符號(hào)的平均信息量為51以上我們討論了離散消息的度量。類似，關(guān)于連續(xù)消息的信息量可用概率密度來描述。可以證明，連續(xù)消息的平均信息量（相對(duì)熵）為

（1.3）

式中,f(x)是連續(xù)消息出現(xiàn)的概率密度。有興趣的讀者，可參考信息論有關(guān)專著。以上我們討論了離散消息的度量。類似，關(guān)于連續(xù)消息的信息量可用521.5通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)

設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)一個(gè)通信系統(tǒng)，往往要涉及到許多性能指標(biāo)，如系統(tǒng)的有效性、可靠性、適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性及使用維護(hù)方便性等。這些指標(biāo)可從各個(gè)方面評(píng)價(jià)通信系統(tǒng)的性能，但從研究信息傳輸方面考慮，通信的有效性和可靠性是通信系統(tǒng)中最主要的性能指標(biāo)。1.5通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)一個(gè)通信系統(tǒng)，往往53所謂有效性，是指消息傳輸?shù)摹八俣取眴栴}，而可靠性主要是指消息傳輸?shù)摹百|(zhì)量”問題。在實(shí)際通信系統(tǒng)中，對(duì)有效性和可靠性這兩個(gè)指標(biāo)的要求經(jīng)常是矛盾的，提高系統(tǒng)的有效性會(huì)降低可靠性，反之亦然。因此在設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)時(shí)，對(duì)兩者應(yīng)統(tǒng)籌考慮。所謂有效性，是指消息傳輸?shù)摹八俣取眴栴}，而可靠性主要是指消息541.5.1模擬通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)

模擬通信系統(tǒng)的有效性指標(biāo)用所傳信號(hào)的有效傳輸帶寬來表征。當(dāng)信道容許傳輸帶寬一定，而進(jìn)行多路頻分復(fù)用時(shí)，每路信號(hào)所需的有效帶寬越窄，信道內(nèi)復(fù)用的路數(shù)就越多。1.5.1模擬通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)55顯然，信道復(fù)用的程度越高，信號(hào)傳輸?shù)挠行跃驮胶?。信?hào)的有效傳輸帶寬與系統(tǒng)采用的調(diào)制方法有關(guān)。同樣的信號(hào)用不同的方法調(diào)制得到的有效傳輸帶寬是不一樣的。通信原理課件(全1-9章)(改好)第一章56模擬通信系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)用整個(gè)通信系統(tǒng)的輸出信噪比來衡量。信噪比是信號(hào)的平均功率S與噪聲的平均功率N之比。信噪比越高，說明噪聲對(duì)信號(hào)的影響越小。顯然，信噪比越高，通信質(zhì)量就越好。通信原理課件(全1-9章)(改好)第一章57輸出信噪比一方面與信道內(nèi)噪聲的大小和信號(hào)的功率有關(guān)，同時(shí)又和調(diào)制方式有很大關(guān)系。例如寬帶調(diào)頻系統(tǒng)的有效性不如調(diào)幅系統(tǒng)，但是調(diào)頻系統(tǒng)的可靠性往往比調(diào)幅系統(tǒng)好。通信原理課件(全1-9章)(改好)第一章581.5.2數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)

一、有效性指標(biāo)數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性指標(biāo)用傳輸速率和頻帶利用率來表征。1、傳輸速率傳輸速率有兩種表示方法：碼元傳輸速率和信息傳輸速率。1.5.2數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)

一、有效性指標(biāo)59碼元傳輸速率簡稱傳碼率，又稱符號(hào)速率等。它表示單位時(shí)間內(nèi)傳輸碼元的數(shù)目，單位是波特（Baud）記為B。信息傳輸速率簡稱傳信率，又稱比特率等。它是指系統(tǒng)每秒鐘傳送的信息量，單位是比特/秒，常用符號(hào)“bit/s”表示。碼元傳輸速率簡稱傳碼率，又稱符號(hào)速率等。它表示單位時(shí)間內(nèi)60傳碼率和傳信率都是用來衡量數(shù)字通信系統(tǒng)有效性指標(biāo)的，但是注意二者既有聯(lián)系又有區(qū)別。傳碼率和傳信率都是用來衡量數(shù)字通信系統(tǒng)有效性指標(biāo)的，但是注意61在N進(jìn)制下，設(shè)信息速率為（bit/s），碼元速率為RBN(Baud)，由于每個(gè)碼元或符號(hào)通常都含有一定比特的信息量，因此碼元速率和信息速率有確定的關(guān)系，即

(1.5)在N進(jìn)制下，設(shè)信息速率為（bit/s），碼元速率為RBN62式中，為信源中每個(gè)符號(hào)所含的平均信息量（熵）。當(dāng)離散信源的每一符號(hào)等概率出現(xiàn)時(shí)，熵有最大值為信息速率也達(dá)到最大，即（1.6)（1.7)式中，為信源中每個(gè)符號(hào)所含的平均信息量（熵）。當(dāng)離散63式中，N為符號(hào)的進(jìn)制數(shù)，在二進(jìn)制下，碼元速率與信息速率數(shù)值相等，但單位不同。2、頻帶利用率在比較不同通信系統(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信道的頻帶寬度。頻帶利用率有兩種表示方式：碼元頻帶利用率和信息頻帶利用率。式中，N為符號(hào)的進(jìn)制數(shù)，在二進(jìn)制下，碼元速率與信息速率數(shù)值64碼元頻帶利用率是指單位頻帶內(nèi)的碼元傳輸速率，即信息頻帶利用率是指每秒鐘在單位頻帶上傳輸?shù)男畔⒘浚?/p>

（1.8)（1.9)碼元頻帶利用率是指單位頻帶內(nèi)的碼元傳輸速率，即（1.8)（165二、可靠性指標(biāo)

數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)用差錯(cuò)率來衡量。差錯(cuò)率越小，可靠性越高。差錯(cuò)率也有兩種表示方法：誤碼率和誤信率。二、可靠性指標(biāo)661、誤碼率：指接收到的錯(cuò)誤碼元數(shù)和總的傳輸碼元個(gè)數(shù)之比，即在傳輸中出現(xiàn)錯(cuò)誤碼元的概率，記為（1.10）

（1.10）672、誤信率：又叫誤比特率，是指接收到的錯(cuò)誤比特?cái)?shù)和總的傳輸比特?cái)?shù)之比，即在傳輸中出現(xiàn)錯(cuò)誤信息量的概率，記為（1.11）

2、誤信率：又叫誤比特率，是指接收到的錯(cuò)誤比特?cái)?shù)和總的傳輸比68[例1.3]設(shè)一信息源的輸出由128個(gè)不同符號(hào)組成。其中16個(gè)出現(xiàn)的概率為1/32，其余112個(gè)出現(xiàn)概率為1/224。信息源每秒發(fā)出1000個(gè)符號(hào)，且每個(gè)符號(hào)彼此獨(dú)立。試計(jì)算該信息源的平均信息速率。

通信原理課件(全1-9章)(改好)第一章69解：每個(gè)符號(hào)的平均信息量為

=6.404bit/符號(hào)已知碼元速率RB=1000B，，故該信息源的平均信息速率為解：每個(gè)符號(hào)的平均信息量為70[例1.4]已知某八進(jìn)制數(shù)字通信系統(tǒng)的信息速率為3000bit/s，在收端10分鐘內(nèi)共測得出現(xiàn)18個(gè)錯(cuò)誤碼元，試求該系統(tǒng)的誤碼率。解：依題意則由式（1.10）得系統(tǒng)的誤碼率[例1.4]已知某八進(jìn)制數(shù)字通信系統(tǒng)的信息速率為30071第一章緒論1.1引言1.2通信系統(tǒng)的組成1.3通信系統(tǒng)分類及通信方式1.4信息及其度量1.5通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)

第一章緒論1.1引言721.1引言

在人類社會(huì)歷史的長河中，人們?yōu)闈M足生產(chǎn)和生活的需要,人際之間進(jìn)行思想情感的交流離不開信息的傳遞。古代的烽火臺(tái)、驛站；現(xiàn)代的電報(bào)、電話、傳真、電子信箱、廣播、電視等都是傳遞信息的手段和方式。1.1引言在人類社會(huì)歷史的長河中，人們?yōu)闈M足生產(chǎn)和生73自然界中，人們聽到、觀察到的現(xiàn)象，可用語言、文字、圖像等信息來表達(dá)、存儲(chǔ)或傳遞。隨著人類社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、全球經(jīng)濟(jì)一體化，信息被認(rèn)為是人類社會(huì)重要的資源之一，在政治、軍事、生產(chǎn)乃至人們的日常生活中起著十分重要的作用。誰掌握了信息，誰就擁有未來，信息是決策的基礎(chǔ)。自然界中，人們聽到、觀察到的現(xiàn)象，可用語言、文字、圖像等信息74近代社會(huì)，人們常將信息的傳遞和交換，俗稱通信——異地間人與人、人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器進(jìn)行信息的傳遞和交換。語言、文字、圖像等信息是不能直接在通信系統(tǒng)中傳遞，為此需在發(fā)送端將它們轉(zhuǎn)換成電（光）信號(hào)（即信源）來載荷語言、文字、圖像等信息，電信號(hào)經(jīng)通信系統(tǒng)傳送至接收端，收端將電信號(hào)還原成語言、文字、圖像等信息。近代社會(huì)，人們常將信息的傳遞和交換，俗稱通信——異地間人與人75通信中信息的傳送是通過信號(hào)來進(jìn)行的，如：電壓、電流信號(hào)等。信號(hào)是信息的載荷者。在各種各樣的通信方式中，利用“電信號(hào)”來承載信息的通信方式稱之為電通信，這種通信具有迅速、準(zhǔn)確、可靠等特點(diǎn)，而且?guī)缀醪皇軙r(shí)間、空間、地點(diǎn)、距離的限制，因而得到了飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。如今，在自然科學(xué)中，“通信”與“電通信”幾乎是同義詞。在本書中的通信均指電通信。通信中信息的傳送是通過信號(hào)來進(jìn)行的，如：電壓、電流信號(hào)等。信761.2通信系統(tǒng)的組成1.2.1通信系統(tǒng)的一般模型我們把實(shí)現(xiàn)信息傳輸所需一切設(shè)備和傳輸媒介所構(gòu)成的總體稱為通信系統(tǒng)。以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信為例，通信系統(tǒng)的一般模型如圖1-1所示。1.2通信系統(tǒng)的組成1.2.1通信系統(tǒng)的一般模型77圖1-1通信系統(tǒng)的一般模型圖1-1通信系統(tǒng)的一般模型78圖1-1中，發(fā)送設(shè)備的作用一方面是把信息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)，該原始電信號(hào)稱為基帶信號(hào)；另一方面將原始電信號(hào)處理成適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào)。它所要完成的功能很多，例如調(diào)制、放大、濾波和發(fā)射等，在數(shù)字通信系統(tǒng)中發(fā)送設(shè)備又常常包含信源編碼和信道編碼等。圖1-1中，發(fā)送設(shè)備的作用一方面是把信息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)，該79信道是指信號(hào)傳輸通道，按傳輸媒介的不同，可分為有線信道和無線信道兩大類。圖中的噪聲源，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。信道是指信號(hào)傳輸通道，按傳輸媒介的不同，可分為有線信道和無線80在接收端，接收設(shè)備的功能與發(fā)送設(shè)備相反，即進(jìn)行解調(diào)、譯碼等。它的任務(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)，并將原始電信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的信息，提供給受信者。在接收端，接收設(shè)備的功能與發(fā)送設(shè)備相反，即進(jìn)行解調(diào)、譯碼等。811.2.2模擬通信系統(tǒng)模型

傳輸模擬信號(hào)的系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng)。如圖l-2所示。圖1-2模擬通信系統(tǒng)模型

1.2.2模擬通信系統(tǒng)模型傳輸模擬信號(hào)的系統(tǒng)稱為模擬通信82我們以語音信號(hào)為例來說明圖1-2模擬通信系統(tǒng)模型各部分的作用。

發(fā)信人講話的語音信息首先經(jīng)變換器將語音信息變成電信號(hào)（模擬信源），然后電信號(hào)經(jīng)放大設(shè)備后可以直接在信道中傳輸。我們以語音信號(hào)為例來說明圖1-2模擬通信系統(tǒng)模型各部分的作用83為了提高頻帶利用率，使多路信號(hào)同時(shí)在信道中傳輸，原始的電信號(hào)（基帶信號(hào)）一般要進(jìn)行調(diào)制才能傳輸?shù)叫诺乐腥ァＵ{(diào)制是信號(hào)的一種變換，通常是將不便于信道直接傳輸?shù)幕鶐盘?hào)變換成適合信道中傳輸?shù)男盘?hào)，這一過程由調(diào)制器完成，經(jīng)過調(diào)制后的信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào)。在收端，經(jīng)解調(diào)器和逆變換器還原成語音信息。為了提高頻帶利用率，使多路信號(hào)同時(shí)在信道中傳輸，原始的電信號(hào)841.2.3數(shù)字通信系統(tǒng)模型

數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號(hào)來傳遞信息的通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)可進(jìn)一步細(xì)分為數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)和數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)。1.2.3數(shù)字通信系統(tǒng)模型數(shù)字通信系統(tǒng)是利用數(shù)字信號(hào)來傳85圖1-3中，變換器的作用是把信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字基帶信號(hào)。信源編碼的主要任務(wù)是提高數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)挠行?。信源編碼器的輸出就是信息碼元,此外，話音和圖像壓縮編碼等都是在信源編碼器內(nèi)完成。接收端信源譯碼則是信源編碼的逆過程圖1-3中，變換器的作用是把信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字基帶信號(hào)。信源編碼86圖1-3數(shù)字通信系統(tǒng)模型

一、數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)如圖1-3所示。圖1-3數(shù)字通信系統(tǒng)模型一、數(shù)字頻帶傳輸通信系統(tǒng)87信道編碼的任務(wù)是提高數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?。其基本做法是在信息碼組中按一定的規(guī)則附加一些監(jiān)督碼元，以使接收端根據(jù)相應(yīng)的規(guī)則進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)，信道編碼也稱糾錯(cuò)編碼。接收端信道譯碼是其相反的過程。信道編碼的任務(wù)是提高數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?。其基本做法是在信?8數(shù)字通信系統(tǒng)還有一個(gè)非常重要的控制單元，即同步系統(tǒng)（圖1-3沒有畫出）。它可以使通信系統(tǒng)的收、發(fā)兩端或整個(gè)通信系統(tǒng)，以精度很高的時(shí)鐘提供定時(shí)，以使系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流能與發(fā)送端同步、有序而準(zhǔn)確地接收與恢復(fù)原信息。數(shù)字通信系統(tǒng)還有一個(gè)非常重要的控制單元，即同步系統(tǒng)（圖1-389二、數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)與頻帶傳輸系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)，我們把沒有調(diào)制器/解調(diào)器的數(shù)字通信系統(tǒng)稱為數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)，如圖1-4所示。二、數(shù)字基帶傳輸通信系統(tǒng)90圖1-4數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)模型

通信原理課件(全1-9章)(改好)第一章91圖1-4中基帶信號(hào)形成器可能包括編碼器、加密器以及波形變換等，接收濾波器亦可能包括譯碼器、解密器等。通信原理課件(全1-9章)(改好)第一章92三、數(shù)字通信的主要特點(diǎn)

目前，無論是模擬通信還是數(shù)字通信，在不同的通信業(yè)務(wù)中都得到了廣泛的應(yīng)用。但是，數(shù)字通信更能適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)對(duì)通信技術(shù)越來越高的要求，數(shù)字通信技術(shù)已成為當(dāng)代通信技術(shù)的主流。與模擬通信相比，它有如下優(yōu)點(diǎn)：三、數(shù)字通信的主要特點(diǎn)931、抗干擾、抗噪聲性能好在數(shù)字通信系統(tǒng)中，傳輸?shù)男盘?hào)是數(shù)字信號(hào)。以二進(jìn)制為例，信號(hào)的取值只有兩個(gè)，這樣發(fā)端傳輸?shù)暮褪斩私邮蘸团袥Q的電平也只有兩個(gè)值，若“1”碼時(shí)取值為A，“0”碼時(shí)取值為0，傳輸過程中由于信道噪聲的影響，必然會(huì)使波形失真，在接收端恢復(fù)信號(hào)時(shí)，1、抗干擾、抗噪聲性能好94首先對(duì)其進(jìn)行抽樣判決，才能確定是“1”碼還是“0”碼，并再生“1”，“0”碼的波形。因此只要不影響判決的正確性，即使波形有失真也不會(huì)影響再生后的信號(hào)波形。而在模擬通信中，如果模擬信號(hào)疊加上噪聲后，即使噪聲很小，也很難消除它。首先對(duì)其進(jìn)行抽樣判決，才能確定是“1”碼還是“0”碼，并再生952、差錯(cuò)可控?cái)?shù)字信號(hào)在傳輸過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤（差錯(cuò)），可通過糾錯(cuò)編碼技術(shù)來控制。3、易加密數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)相比，容易加密和解密。因此，數(shù)字通信保密性好。通信原理課件(全1-9章)(改好)第一章964、數(shù)字通信設(shè)備和模擬通信設(shè)備相比，設(shè)計(jì)和制造更容易，體積更小，重量更輕。5、數(shù)字信號(hào)可以通過信源編碼進(jìn)行壓縮，以減少冗余度，提高信道利用率。6、易于與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合。4、數(shù)字通信設(shè)備和模擬通信設(shè)備相比，設(shè)計(jì)和制造更容易，體積更971.3通信系統(tǒng)分類及通信方式按照不同的分法，通信可分成許多類別，下面我們介紹幾種較常用的分類方法。1.3通信系統(tǒng)分類及通信方式按照不同的分法，通信可分成許多981、按傳輸媒質(zhì)分類按傳輸媒質(zhì)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。有線通信系統(tǒng)是用導(dǎo)線或?qū)бw作為傳輸媒質(zhì)完成通信的，如架空明線、同軸電纜、海底電纜、光導(dǎo)纖維、波導(dǎo)等。1、按傳輸媒質(zhì)分類99無線通信系統(tǒng)是依靠電磁波在空間傳播達(dá)到傳遞信息的目的，如短波電離層傳播、微波視距傳播、衛(wèi)星中繼等。2、按信號(hào)的特征分前面已經(jīng)指出，按照攜帶信息的信號(hào)是模擬信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，可以相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)與數(shù)字通信系統(tǒng)。無線通信系統(tǒng)是依靠電磁波在空間傳播達(dá)到傳遞信息的目的，如短波100按通信設(shè)備的工作頻段不同，通信系統(tǒng)可分為長波通信、中波通信、短波通信、微波通信等。表1.3-1列出了通信中使用的頻段、常用傳輸媒質(zhì)及主要用途。通信原理課件(全1-9章)(改好)第一章101表1.3-1中，工作波長和頻率的換算公式為

(1.1)式（1.3-1）中，為工作波長（m），f為最高工作頻率（Hz），c為光速（m/s）

通信原理課件(全1-9章)(改好)第一章102表1.3-1通信頻段、常用傳輸媒質(zhì)及主要用途

表1.3-1通信頻段、常用傳輸媒質(zhì)及主要用途1034、按調(diào)制方式分類

根據(jù)信道中傳輸?shù)男盘?hào)是否經(jīng)過調(diào)制，可將通信系統(tǒng)分為基帶傳輸系統(tǒng)和頻帶（調(diào)制）傳輸系統(tǒng)。基帶傳輸是將沒有經(jīng)過調(diào)制的信號(hào)直接傳送，如音頻市內(nèi)電話；頻帶傳輸是對(duì)基帶信號(hào)調(diào)制后再送到信道中傳輸。常用的調(diào)制方式及相關(guān)理論將在本書第3章、第6章和第8章中詳細(xì)介紹。4、按調(diào)制方式分類

1045、按通信業(yè)務(wù)類型分類根據(jù)通信業(yè)務(wù)類型的不同，通信系統(tǒng)可分為電報(bào)通信系統(tǒng)、電話通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)和圖像通信系統(tǒng)等.6、按信號(hào)復(fù)用方式分類

按信號(hào)復(fù)用方式，通信系統(tǒng)又可分為頻分復(fù)用（FDM）通信系統(tǒng)、時(shí)分復(fù)用（TDM）通信系統(tǒng)和碼分復(fù)用（CDM）通信系統(tǒng)等。5、按通信業(yè)務(wù)類型分類1051.3.2通信方式

1、按信息傳輸?shù)姆较蚺c時(shí)間關(guān)系劃分通信方式

對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間的通信，按信息傳送的方向與時(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。1.3.2通信方式1、按信息傳輸?shù)姆较蚺c時(shí)間關(guān)系劃分通信106單工通信是指信息只能單方向進(jìn)行傳輸?shù)囊环N通信工作方式，如圖1-5（a）所示。單工通信的例子很多，如廣播、遙控、無線尋呼等。這里，信號(hào)只從廣播發(fā)射臺(tái)、遙控器和無線尋呼中心分別傳到收音機(jī)、遙控對(duì)象和BP機(jī)上。單工通信是指信息只能單方向進(jìn)行傳輸?shù)囊环N通信工作方式，如圖1107半雙工通信方式是指通信雙方都能收發(fā)信息，但不能同時(shí)進(jìn)行收和發(fā)的工作方式，如圖1-5（b）所示。例如無線對(duì)講機(jī)、收發(fā)報(bào)機(jī)等都是這種通信方式。全雙工通信是指通信雙方可同時(shí)進(jìn)行雙向傳輸信息的工作方式，如圖1-5（c）所示。例如普通電話、計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)等采用的就是全雙工通信方式。半雙工通信方式是指通信雙方都能收發(fā)信息，但不能同時(shí)進(jìn)行收和發(fā)108圖1-5通信方式示意圖圖1-5通信方式示意圖1092、按數(shù)字信號(hào)碼元排列方式劃分通信方式在數(shù)字通信中按照數(shù)字碼元排列順序的方式不同，可將通信方式分為串行傳輸和并行傳輸。2、按數(shù)字信號(hào)碼元排列方式劃分通信方式110并行傳輸是將代表信息的數(shù)字信號(hào)碼元序列分割成兩路或兩路以上的數(shù)字信號(hào)序列同時(shí)在信道上傳輸，則稱為并行傳輸通信方式，如圖1-6（a）所示。并行傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)是:通信原理課件(全1-9章)(改好)第一章111速度快、節(jié)省傳輸時(shí)間，但需占用頻帶寬，設(shè)備復(fù)雜，成本高，故較少采用，一般適用于計(jì)算機(jī)和其他高速數(shù)字系統(tǒng)，特別適用于設(shè)備之間的近距離通信。串行傳輸是將代表信息的數(shù)字信號(hào)碼元序列按時(shí)間順序一個(gè)接一個(gè)地在信道中傳輸，如圖1-6（b）所示。通常，一般的遠(yuǎn)距離數(shù)字通信都采用這種傳輸方式。速度快、節(jié)省傳輸時(shí)間，但需占用頻帶寬，設(shè)備復(fù)雜，成本高，故較112圖1-6并行和串行通信方式圖1-6并行和串行通信方式1133、按照網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)劃分通信方式通信系統(tǒng)按照網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為線型、星型、樹型、環(huán)型等類型。專門為兩點(diǎn)之間設(shè)立傳輸線的通信稱之為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。多點(diǎn)間的通信屬于網(wǎng)通信。網(wǎng)通信的基礎(chǔ)仍是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。因此，本書重點(diǎn)討論點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的原理。3、按照網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)劃分通信方式114

1.4信息及其度量

通信的目的在于信息的傳遞和交換。人們常將語言、文字、圖像和數(shù)據(jù)等信息的傳遞俗稱消息的傳遞。信息與消息在概念上相近，但信息一詞對(duì)通信來說，更貼切、更具普遍性，信息可理解為消息中所含有的特定內(nèi)容。各種各樣的消息，其中有意義的特定內(nèi)容，均可用信息一詞來表述。

1.4信息及其度量通信的目的在于信息的傳遞和交115如鐵路系統(tǒng)運(yùn)送貨物量多少采用“貨運(yùn)量”（不管運(yùn)送什么貨物）來度量，通信系統(tǒng)中傳輸信息的多少采用“信息量”來度量。當(dāng)人們在通信中獲得消息之前，對(duì)它的特定內(nèi)容有一種“不確定性”，事件的不確定程度只能就其出現(xiàn)的概率來描述。如鐵路系統(tǒng)運(yùn)送貨物量多少采用“貨運(yùn)量”（不管運(yùn)送什么貨物）來116信息量與消息的種類、特定內(nèi)容及重要程度無關(guān)，它僅與消息中包含的不確定度有關(guān)。也就是說消息中所含信息量與消息發(fā)生的概率密切相關(guān)。消息發(fā)生概率愈小，愈使人感到意外和驚奇，則此消息所含的信息量愈大。例如，一方告訴另一方一件幾乎不可能發(fā)生的消息包含的信息量比可能發(fā)生的消息包含的信息量大。如果消息發(fā)生的概率趨于零（不可能事件),信息量與消息的種類、特定內(nèi)容及重要程度無關(guān)，它僅與消息中包含117則它的信息量趨于無窮大；如果消息發(fā)生的概率為1（必然事件），則此消息所含的信息量為零。在信息論中，消息所含的信息量I與消息x出現(xiàn)的概率P(x)的關(guān)系式為（1.2）

則它的信息量趨于無窮大；如果消息發(fā)生的概率為1（必然事件），118I代表兩種含義：當(dāng)事件X發(fā)生以前，表示事件x發(fā)生的不確定性；當(dāng)事件x發(fā)生以后，表示事件x所含有（或所提供）的信息量。通信原理課件(全1-9章)(改好)第一章119信息量的單位由對(duì)數(shù)底的取值決定。若對(duì)數(shù)以2為底時(shí)單位是“比特”（bit—binaryunit的縮寫）；若以e為底時(shí)單位是“奈特”（nat—natureunit的縮寫）；若以10為底時(shí)單位是“哈特”（Hart—Hartley的縮寫）。通常采用“比特”作為信息量的實(shí)用單位。信息量的單位由對(duì)數(shù)底的取值決定。若對(duì)數(shù)以2為底時(shí)單位是“比特120[例1.2]某信息源的符號(hào)集由A，B，C，D和E組成，設(shè)每一符號(hào)獨(dú)立出現(xiàn)，其出現(xiàn)概率分別為1/4，1/8，1/8，3/16和5/16。試求該信息源符號(hào)的平均信息量。[例1.2]某信息源的符號(hào)集由A，B，C，D和E組成，設(shè)121解：該信息源符號(hào)的平均信息量為解：該信息源符號(hào)的平均信息量為122以上我們討論了離散消息的度量。類似，關(guān)于連續(xù)消息的信息量可用概率密度來描述。可以證明，連續(xù)消息的平均信息量（相對(duì)熵）為

（1.3）

式中,f(x)是連續(xù)消息出現(xiàn)的概率密度。有興趣的讀者，可參考信息論有關(guān)專著。以上我們討論了離散消息的度量。類似，關(guān)于連續(xù)消息的信息量可用1231.5通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)

設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)一個(gè)通信系統(tǒng)，往往要涉及到許多性能指標(biāo)，如系統(tǒng)的有效性、可靠性、適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性及使用維護(hù)方便性等。這些指標(biāo)可從各個(gè)方面評(píng)價(jià)通信系統(tǒng)的性能，但從研究信息傳輸方面考慮，通信的有效性和可靠性是通信系統(tǒng)中最主要的性能指標(biāo)。1.5通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)一個(gè)通信系統(tǒng)，往往124所謂有效性，是指消息傳輸?shù)摹八俣取眴栴}，而可靠性主要是指消息傳輸?shù)摹百|(zhì)量”問題。在實(shí)際通信系統(tǒng)中，對(duì)有效性和可靠性這兩個(gè)指標(biāo)的要求經(jīng)常是矛盾的，提高系統(tǒng)的有效性會(huì)降低可靠性，反之亦然。因此在設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)時(shí)，對(duì)兩者應(yīng)統(tǒng)籌考慮。所謂有效性，是指消息傳輸?shù)摹八俣取眴栴}，而可靠性主要是指消息1251.5.1模擬通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)

模擬通信系統(tǒng)的有效性指標(biāo)用所傳信號(hào)的有效傳輸帶寬來表征。當(dāng)信道容許傳輸帶寬一定，而進(jìn)行多路頻分復(fù)用時(shí)，每路信號(hào)所需的有效帶寬越窄，信道內(nèi)復(fù)用的路數(shù)就越多。1.5.1模擬通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)126顯然，信道復(fù)用的程度越高，信號(hào)傳輸?shù)挠行跃驮胶?。信?hào)的有效傳輸帶寬與系統(tǒng)采用的調(diào)制方法有關(guān)。同樣的信號(hào)用不同的