《通信技術(shù)基礎(chǔ)》課件-任務(wù)4 系統(tǒng)性能指標(biāo)

項(xiàng)目一

通信技術(shù)概論

任務(wù)4通信系統(tǒng)性能指標(biāo)31.4信系統(tǒng)性能指標(biāo)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。衡量一個(gè)通信系統(tǒng)的傳輸速率的指標(biāo)是傳碼率與傳信率。傳碼率是指單位時(shí)間內(nèi)通信系統(tǒng)傳送的碼元數(shù)目,單位為“波特”或“B”。從波形上可以看到,通信系統(tǒng)所傳送的碼元長度的倒數(shù)即為傳碼率。傳碼率有時(shí)也稱為符號率(symbolrate)。傳信率也稱為比特率(bitrate),是指單位時(shí)間內(nèi)通信系統(tǒng)所傳送的信息量,單位為“bit/s”或“bps”有效性指標(biāo)的具體表述衡量數(shù)字通信系統(tǒng)可靠性的指標(biāo),可用信號在傳輸過程中出錯(cuò)的概率來表述,即用差錯(cuò)率來衡量。差錯(cuò)率越大,表明系統(tǒng)可靠性越差。差錯(cuò)率通常有以下兩種表示方法。可靠性指標(biāo)的具體表述1.4信系統(tǒng)性能指標(biāo)衡量數(shù)字通信系統(tǒng)可靠性的指標(biāo),可用信號在傳輸過程中出錯(cuò)的概率來表述,即用差錯(cuò)率來衡量。差錯(cuò)率越大,表明系統(tǒng)可靠性越差。差錯(cuò)率通常有以下兩種表示方法?？煽啃灾笜?biāo)的具體表述1.4信系統(tǒng)性能指標(biāo)

通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)主要有兩個(gè)：有效性和可靠性。所謂有效性是指信息傳輸?shù)摹八俣取眴栴}；而可靠性是直接收信息的準(zhǔn)確程度，也就是傳輸?shù)摹百|(zhì)量”問題有效性指標(biāo)的具體表述1.模擬通信系統(tǒng)的有效性指標(biāo)

頻帶利用率有效性指信息傳輸速度，即給定頻帶情況下，單位時(shí)間傳輸信息的多少。模擬通信系統(tǒng)的有效性通常用有效傳輸帶寬來度量。信號占用的傳輸帶寬越小，通信系統(tǒng)的有效性就越好。

信號的有效傳輸帶寬與調(diào)制方式有關(guān)。同樣的消息采用不同的調(diào)制方式，則需要不同的頻帶寬度。如單邊帶信號占用的帶寬為4KHz，而采用雙邊帶則需要8KHz,就有效性而言，單邊帶方式的有效性比雙邊帶好；又如話音信號的單邊帶調(diào)幅(SSB)占用的帶寬僅為4kHz，而話音信號的寬帶調(diào)頻(WBFM)占用的帶寬則為48kHz(調(diào)頻指數(shù)為5時(shí))，顯然調(diào)幅信號的有效性比調(diào)頻的好。82.數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性指標(biāo)數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性通常用傳輸速率和頻帶利用率來衡量。（1）傳輸速率（通常從兩個(gè)不同的角度來定義傳輸速率）

碼元速率（RB）：碼元傳輸速率，又稱為傳碼率、符號速率和碼速率。指單位時(shí)間（每秒）內(nèi)傳輸?shù)拇a元數(shù)目，單位為波特（Baud），簡稱B。

例：某系統(tǒng)每秒內(nèi)傳送2400個(gè)碼元，則該系統(tǒng)的傳碼率為2400B。

數(shù)字信號一般有二進(jìn)制或多進(jìn)制之分，但碼元速率僅僅表征單位時(shí)間內(nèi)傳輸碼元的數(shù)目，與進(jìn)制無關(guān)。根據(jù)碼元速率定義,若每個(gè)碼元的長度為Tb秒，則有：RB=1/Tb(1.5-1)

9碼元：在數(shù)字通信中常常用時(shí)間間隔相同的符號來表示一位二進(jìn)制數(shù)字，這樣的時(shí)間間隔內(nèi)的信號稱為二進(jìn)制碼元。

而這個(gè)間隔被稱為碼元長度。10

信息速率（Rb）：信息傳輸速率，又稱傳信率或比特率。定義為單位時(shí)間（每秒）內(nèi)傳送的信息量或比特?cái)?shù)，單位為比特/秒，簡記b/s或bps。

例：某信源在1秒內(nèi)傳送1000個(gè)符號，且每個(gè)符號的平均信息量為1b，則該信源的信息速率Rb為1000b/s.

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在“0”、“1”等概率出現(xiàn)的二進(jìn)制系統(tǒng)中，每個(gè)碼元含有的信息量為1b，所以二進(jìn)制數(shù)字信號系統(tǒng)的碼元速率和信息速率在數(shù)量上相等。

在采用多（N）進(jìn)制碼元的傳輸中，若N個(gè)符號相互獨(dú)立且等概出現(xiàn)，則每個(gè)碼元所攜帶的信息量為log2N比特，因此信息速率和碼元速率有以下確定的關(guān)系，即：

RbN=RBNlog2N

（b/s）

N為2的整冪次。12

例如：每秒傳輸1200個(gè)碼元，則碼元速率為1200B；若采用二進(jìn)制傳輸信息速率為1200b/s,采用四進(jìn)制傳輸信息速率為2400b/s，八進(jìn)制傳輸信息速率為3600b/s。

（

RbN=RBNlog2N

（b/s）

N為2的整冪次。）13（2）頻帶利用率

在比較不同的通信系統(tǒng)的有效性時(shí)，不能單看它們的傳輸速率，還應(yīng)考慮所占用的頻帶寬度，因?yàn)閮蓚€(gè)傳輸速率相等的系統(tǒng)其傳輸效率不一定相同，所以真正衡量數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性指標(biāo)是頻帶利用率，它定義為單位帶寬（每赫茲）內(nèi)的傳輸速率，用符號

表示。

同樣，頻帶利用率也有兩種表示方式：碼元頻帶利用率和信息頻帶利用率。14碼元頻帶利用率指單位頻帶內(nèi)的碼元傳輸速率，用公式表示為：

信息頻帶利用率指每秒鐘在單位頻帶上傳輸?shù)男畔⒘?，用公式表示為?/p>

式中，B為信道傳輸帶寬；RB為碼元傳輸速率；Rb為信息傳輸速率。15例：對于同樣的以2400b/s比特率發(fā)送的消息信號，若A系統(tǒng)以2PSK調(diào)制方式進(jìn)行傳輸時(shí)所需的帶寬為2400Hz,而B系統(tǒng)以4PSK調(diào)制方式傳輸時(shí)的帶寬為1200Hz，試問那個(gè)系統(tǒng)更有效？A系統(tǒng)：

B系統(tǒng)：

所以，B系統(tǒng)的有效性更好。16A系統(tǒng)：

B系統(tǒng)：17例：對于同樣的以2400b/s比特率發(fā)送的消息信號，若A系統(tǒng)以2PSK調(diào)制方式進(jìn)行傳輸時(shí)所需的帶寬為2400Hz,而B系統(tǒng)以4PSK調(diào)制方式傳輸時(shí)的帶寬為1200Hz，試問那個(gè)系統(tǒng)更有效？

所以，B系統(tǒng)的有效性更好。評注：兩個(gè)傳輸速率相同的系統(tǒng)，若占用的帶寬不同，則兩者的傳輸速率不同，所以頻帶利用率更好地反映了數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性。

結(jié)論：

頻帶利用率：傳輸同樣的信源信號，所需的傳輸帶寬越小，頻帶利用率越高，有效性越高。18可靠性指標(biāo)的具體表述1.模擬通信系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)模擬通信系統(tǒng)的可靠性通常用接收端解調(diào)器輸出信噪比（SNR）來度量。SNR指的是信號與噪聲的平均功率之比。輸出信噪比越高，，說明噪聲對信號的影響越小，通信質(zhì)量就越好。在信道條件一樣的情況下，不同調(diào)制方式在同樣信道信噪比下所得到的解調(diào)后的輸出信噪比是不同的，即可靠性不同。如調(diào)頻信號的抗干擾能力比調(diào)幅的好，但調(diào)頻信號所需的傳輸帶寬卻寬于調(diào)幅的。

192.數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性可用信號在傳輸過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率來衡量，即用差錯(cuò)率來衡量。差錯(cuò)率也有兩種表示方法：誤碼率（Pe）和誤信率（Pb）表示。

（1）誤碼率（Pe），指錯(cuò)誤接收的碼元數(shù)在傳輸總碼元數(shù)中所占的比例，更確切的說，誤碼率是碼元在傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率，即：

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目前電話線路系統(tǒng)的平均誤碼率是：300bit/s——2400bit/s時(shí)，10-2——10-6之間；4800bit/s——9600bit/s時(shí)，10-2——10-4之間；計(jì)算機(jī)通信的平均誤碼率要求低于10-9.21

（2）誤信率（Pb），又稱誤比特率，指錯(cuò)誤接收的比特?cái)?shù)在傳輸總比特?cái)?shù)中所占的比例，即：

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例題4：

已知某四進(jìn)制數(shù)字傳輸系統(tǒng)的信息傳輸速率為1000b/s，接收端在10min內(nèi)共收到23個(gè)錯(cuò)誤碼元。問：（1）該系統(tǒng)的碼元傳輸速率為多少？（2）該系統(tǒng)的誤碼率多少？23

例題5：

已知某四進(jìn)制數(shù)字傳輸系統(tǒng)的信息傳輸速率為2400bit/s，接收端在半小時(shí)內(nèi)共收到216個(gè)錯(cuò)誤碼元。問：（1）該系統(tǒng)的碼元傳輸速率為多少？（2）該系統(tǒng)的誤碼率多少？2425例：

在強(qiáng)干擾環(huán)境下，某電臺在5分鐘內(nèi)共接收到正確信息量355kbit，假設(shè)系統(tǒng)信息傳輸速率為1200b/s，問（1）系統(tǒng)的誤信率Pb是多少？

（2）若具體指出系統(tǒng)所傳數(shù)字為四進(jìn)制信號，其誤信率Pb是否改變？

例題6：某一數(shù)字傳輸系統(tǒng)傳輸二進(jìn)制碼元的速率為2400B，該系統(tǒng)的信息傳輸速率是多少？另一數(shù)字傳輸系統(tǒng)傳輸16進(jìn)制碼元的速率為1200B，問哪個(gè)系統(tǒng)的傳輸速度快？**結(jié)論：若數(shù)字傳輸系統(tǒng)的進(jìn)制不同，其傳輸速度通過信息傳輸速率來衡量。26小結(jié)通信技術(shù)概論

任務(wù)1：通信的基本概念、組成1.掌握通信的目的、基本概念；2.了解通信發(fā)展的歷史；3.能區(qū)分信號、信息、消息的概念。