模拟通信系统性能指标

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数字通信系统的主要性能指标

教学进程
教学准备（5分钟）
1．清点人数，准备教学用具
2．宣布作业提要
教学实施（37分钟）
在设计及评价一个通信系统时，必然涉及通信系统的性能指标问题。通信系统的性能指标包括信息传输的有效性、可靠性、适应性、经济性、标准性及维护使用方便等等。因为通信的任务时传递信息，从信息传输角度讲，在各项实际要求中起主导的、决定作用的，主要是通信系统传输信息的有效性和可靠性。
式中RBN为N进制数字信号的码元速率。
例如：一个数字通信系统，它每秒传输600个二进制码元，它的信息速率为Rb=600bit/s。可见在二进制信号传输时，码元速率等于信息速率。每秒传输600个八进制码元，则其信息速率为Rb=600iog28=18700bit/s
（三）频带利用率（n）
在比较不同的数字通信系统的效率时，仅仅看他们的信息传输速率是不够的。因为即使是两个系统的信息传输的速率相同，他们所占用的频带宽度也可能不同。从而效率也不同。对于相同的信道频带，传输的信息量越来越高。所以用来衡量数字通信系统传输效率指标(有效性）应当是单位频带内的传输速率，即
一、有效性指标
有效性时通信系统传输信息的数量上的表征，时指给定信道和时间内传输信息的多少。数字通信系统中的有效性通常用码元速率RB、信息速率Rb和频带利用率衡量。
（一）码元速率（RB)
码元速率RB也称为传码率、符号传输速率等

通信工程项目技术指标

全文共四篇示例，供读者参考

第一篇示例：

通信工程项目技术指标是评估通信工程项目技术水平和性能的重

要标准，是通信工程项目设计、建设和运行的基础。通信工程项目技

术指标直接影响着通信网络的运行效率、数据传输质量以及用户体验。通信工程项目技术指标的制定具有重要的意义。

一、通信工程项目技术指标的分类

通信工程项目技术指标主要包括网络性能指标、设备性能指标以

及安全性指标等多个方面。网络性能指标主要包括数据传输速率、传

输时延、信道吞吐量、网络覆盖范围等方面；设备性能指标主要包括

设备的容量、稳定性、可靠性、功耗等方面；安全性指标主要包括通

信数据的保密性、完整性、可用性以及系统的抗攻击能力等方面。

1. 保障通信网络的运行效率：通信工程项目技术指标的合理制定

可以有效提高通信网络的数据传输速率、降低传输时延，从而提高通

信网络的运行效率。

2. 保障数据传输的质量：通信工程项目技术指标的严格把控可以

提高通信网络的信道吞吐量，保障数据传输的快速和稳定，确保数据

传输的质量。

3. 提升用户体验：通信工程项目技术指标的合理制定可以改善通

信网络的网络覆盖范围，提升用户的使用体验，增强用户的满意度。

4. 保障通信网络的安全性：通信工程项目技术指标的科学制定可

以提高通信网络的通信数据的保密性、完整性和可用性，加强系统的

抗攻击能力，保障通信网络的安全性和稳定性。

1. 合理性原则：通信工程项目技术指标的制定应从业务需求、用

户需求出发，合理确定各项指标的数值范围，不偏离实际需求。

2. 可操作性原则：通信工程项目技术指标的制定应具有可操作性，能够具体、明确、量化地表达项目的技术要求。

使用MATLAB进行通信系统设计和仿真

使用MATLAB进行通信系统设计和仿真引言：

通信系统在现代社会中扮演着至关重要的角色，使人们能够传递信息和数据。

为了确保通信系统的可靠性和效率，使用计算工具进行系统设计和仿真是至关重要的。在本篇文章中，我们将讨论使用MATLAB这一强大的工具来进行通信系统的

设计和仿真。

一、通信系统的基本原理

通信系统由多个组件组成，包括发射机、传输媒介和接收机。发射机负责将输

入信号转换为适合传输的信号，并将其发送到传输媒介上。传输媒介将信号传输到接收机，接收机负责还原信号以供使用。

二、MATLAB在设计通信系统中的应用

1. 信号生成与调制

使用MATLAB，可以轻松生成各种信号，包括正弦波、方波、脉冲信号等。

此外，还可以进行调制，例如将低频信号调制到高频载波上，以实现更高的传输效率。

2. 信号传输与路径损耗建模

MATLAB提供了各种工具和函数，可以模拟信号在传输媒介上的传播过程。

通过加入路径损耗模型和噪声模型，可以更准确地模拟实际通信环境中的传输过程。这些模拟结果可以帮助我们评估和优化通信系统的性能。

3. 调制解调与信道编码

MATLAB提供了用于调制解调和信道编码的函数和工具箱。通过选择适当的

调制方式和编码方案，可以提高信号传输的可靠性和容错能力。通过使用

MATLAB进行仿真，我们可以评估不同方案的性能，从而选择出最优的设计。

4. 多天线技术与信道建模

多天线技术可显著提高通信系统的容量和性能。MATLAB提供了用于多天线

系统仿真的工具箱，其中包括多天线信道建模、空分复用和波束成形等功能。这些工具可以帮助我们评估多天线系统在不同场景下的性能，并优化系统设计。

通信原理第4章模拟调制系统

返回
4．1．3 线性调制系统的抗噪声性能
分析模型 1 ．DSB调制系统的性能 2 ．SSB调制系统的性能 3． AM调制系统的性能
返回
分析模型
研究的问题是信道中存在加性高斯白噪声时，各种线性调制系统的抗噪声性能。考虑信道中加性噪声只对已调信号的接收产生影响，因而调制系统的抗噪声性能可用解调器的抗噪声性能来衡量。分析模型如图4-9所示。
且 A m(t) max
cosct
1 2
^
m(t) sin ct
^
(4 7)
式中 “+”为下边带，“-”为上边带m(。t) m是(t)
的希尔伯特变换。若M ()为 m(t) 的傅氏变
^
换，则
m(t
)
的
M
^
(
)
傅氏变换为
^
M () M () [ j sgn ] (4 8)
式中
sgn
1, 1,
0 0
设
^
Hh () M ()/ M () j sgn
相干解调器的分析
设为式（4-7）所示的单边带信号，与同频同相相干载波相
乘后得 X (t) Sm (t) cosct
1 4
m(t)
1 4
m(t) cos 2ct
1 4
^
m(t ) s in
2ct
经低通滤波后得

通信系统主要性能指标

通信系统的可靠性
总结词
可靠性是评估通信系统稳定性和可靠性的重要指标，表示通信系统在一定时间内保持正常工作的能力。
详细描述
可靠性是指通信系统在一定时间内完成规定功能的能力。可靠性越高，表示通信系统越稳定可靠，能够保证高质量的通信服务。影响通信系统可靠性的因素包括设备故障、网络拥堵、电磁干扰等。
信道容量
总结词
信道容量是衡量通信系统传输能力的关键指标，表示在给定信噪比条件下，通信系统能够达到的最大传输速率。
VS
详细描述
信道容量是指通信系统在特定信噪比条件下，能够实现的最大数据传输速率。信道容量越大，表示通信系统的传输能力越强。信道容量的计算需要考虑多种因素，如信号调制方式、信噪比等。
通信系统主要性能指标
目录
• 通信系统概述 • 通信系统的主要性能指标 • 通信系统的性能评估 • 通信系统的应用与发展 • 通信系统的未来趋势与挑战 • 通信系统性能指标的测量与实验验证
01
通信系统概述
定义与特点
定义
通信系统是实现信息传输和交换的设备和系统的总称，主要用于传递消息、数据、图像、声音等信息。
指通信系统在单位频谱资源上所能传输的数据速率，通常以比特每赫兹（bit per hertz, bps/Hz）表示。频谱效率越高，通信系统的频谱利用率越高。
频谱效率的提高

通信系统的主要性能指标

2020/3/3
3
项目任务
任务一：信息量的计算任务二：有效性任务三：可靠性任务四：有效性与可靠性的关系
2020/3/3
4
项目任务
任务一：信息量的计算
– 消息：语音、文字、图形、图像… – 信息：消息的有效内容
不同消ห้องสมุดไป่ตู้可有相同内容 – 信号：消息的载体
通信系统中传输的是信号 – 信息量：用以衡量传输信息的多少
• 可靠性是指系统接收信息的准确程度。即质量的好坏问题。 • 可靠性是关于消息传输质量的指标，它衡量收、发信息之间
的相似程度，取决于系统的抗干扰能力。 • 模拟通信系统的可靠性通常用输出信噪比来衡量。 • 数字通信系统的可靠性用差错率，即误比特率和误码率来
衡量。
任务三：可靠性
• 一般在噪声分析过程中，主要考虑加性干扰的影响。这种影响造成的误差可以用输出信噪比来衡量，输出信噪比越高，通信的质量就越好。
6
码元
t 模拟信号
数字信号
t
模拟信号
t
数字信号
模拟信号和数字信号
t
7
项目任务
任务一：信息量的计算
信息量是消息出现的概率的P（x）函数。消息中包含的信息量与消息发生的概率紧密相关，消息出现的概率越小，则消息中包括的信息量就越大。如果事件是必然的(概率为1)，则它传递的信息量为零；如果事件是不可能的(概率为0)，则它将有无穷的信息量。如果得到的不是由一个而是由若干个独立事件构成的消息，那么，这时得到的总的信息量，就是若干个独立事件的信息量的总和。

模拟通信系统性能指标

知识点归纳：

通信系统的主要性能指标

通信系统的性能指标指涉及有效性、可靠性、标准性、经济性及可维护性等,但设计或评价通信系统的主要性能指标是传输信息的有效性和可靠性;有效性主要是指消息传输的“速度”,而可靠性主要是指消息传输的“质量”;

对于模拟通信系统来说,有效性可以用消息占用的有效带宽来度量,可靠性可以用接受端输出的信噪比来度量;

对于数字通信系统来说,度量其有效性的主要性能指标是传输速率和频带利用率,可靠性主要指标是差错率;

数字系统的性能指标

有效性

有效性时通信系统传输信息的数量上的表征,时指给定信道和时间内传输信息的多少;数字通信系统中的有效性通常用码元速率RB、信息速率Rb和频带利用率衡量;

1．码元速率

码元速率RB也称为传码率、符号传输速率等定义：码元速率RB是指每秒钟传输码元的数目;单位：为波特baud,简记为B,例如,某系统在2秒内共传送4800个码元,则该系统的传码率为2400B;

虽然数字信号由二进制和多进制的区分,但码元速率与信号的进制无关,只与一个码元占有时间Tb有

关,RB=1/Tb;

2.信息速率

定义：信息速率Rb是指每秒传输的信息量;单位：比特/秒bit/s,简记b/s

例如,若某信源在1秒钟内传送1200个符号,且每一个符号的平均信息量为lbit,则该信源的信息传输速率=1200b/s或1200bps;对于传输二进制数字信号,则Rb为二进制码元数目/秒,对于传输N二进制数字信号,有Rb=RBlog2M

式中RB为M进制数字信号的码元速率;二进制时,码元速率与信息速率数值相等,只是单位不同;

通信原理-课程介绍

通信原理

（教育部新世纪网络课程，/zskj/5017/txyl/navi/cjwtdhdh.htm）

一、课程介绍

<<通信原理>>是通信工程、无线电工程、信息工程、计算机通信、图像处理与传输等专业的必修专业基础课。并且是这些专业考研的专业课程之一。

本网络课程主要介绍现代通信系统所涉及的基础理论、通信中常用的信号及噪声分析、通信系统的构成、原理及性能分析。在介绍通信系统时以现代常用的及正在发展的通信系统为主。

本网络课程适用于上述专业本科生学习通信原理课程，同时也可作为通信工程技术人员的技术参考教程。

为了便于读者学习，本教程的阐述力求条理清楚、深入浅出，除应用必要的数学工具外，尽量从物理概念上把问题解释清楚。用多媒体来展示《通信原理》课程中的某些基本原理和系统流程，并对通信原理中的某些关键技术采用Java编程给出定量的分析。

先修课程

1高等数学

2电子电路基础

3信号与系统

4概率论与随机过程

5数字系统与逻辑设计

重点需要的数学工具

1 卷积定义及性质

2傅立叶变换及性质

3 欧拉公式

4 积分

参考文献

樊昌信张甫等编著 <<通信原理>>(第5版) 国防工业出版社，2001 (指定教材)

南利平<<通信原理简明教程>> 清华大学出版社,2000

张辉曹丽娜王勇<<通信原理辅导>> 西安电子科技大学出版社,2000

曹志刚<<现代通信原理>> 清华大学出版社，1992

李文海，徐耀先编著．数字通信技术．北京:人民邮电出版社，1991

衡量通信系统的主要指标

通信系统的主要指标是

传输速率：传输速率是指单位时间内传输的数据量，通常以比特率（bit/s）表示。它衡量了系统在单位时间内能够传输的数据量，速率越高，传输效率越高。

带宽：带宽是指通信信道或网络传输数据的能力，通常以赫兹（Hz）表示。带宽越大，系统可以传输的频率范围就越广，从而能够支持更高的数据传输速率。

延迟：延迟是指信号从发送端到接收端所需的时间，也称为传播延迟。较低的延迟对于实时通信非常重要，因为它直接影响到通信的响应时间和交互性能。

误码率：误码率是指在传输过程中出现的错误比特数与总传输比特数之比。低误码率意味着通信系统能够准确地传输数据，因此对于数据完整性和可靠性非常重要。

容量：容量是指系统能够支持的最大数据传输速率。它取决于带宽、信噪比和频谱利用率等因素。提高容量可以增加系统的吞吐量和数据处理能力。

信噪比：信噪比是指信号与噪声的比值，衡量了通信信号中的噪声水平。高信噪比表示信号相对于噪声较强，有利于提高数据传输的可靠性和质量。

覆盖范围：覆盖范围是指通信系统的信号可以传输到的地理范围。对于无线通信系统，覆盖范围决定了系统的可用性和连接性。

能耗：能耗是指通信系统在工作过程中所消耗的能量。

通信系统的组成

数字调制是本教材的重点内容之一，将在第6章中讨论。
5）同步与数字复接
同步是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的不可缺少的前提条件。同步是使收、发两端的信号在时间上保持步调一致。按照同步的功用不同，可分为载波同步、位同步、群同步和网同步，这些问题将集中在第11章中讨论。
数字复接就是依据时分复用基本原理把若干个低速数字信号合并成一个高速的数字信号，以扩大传输容量和提高传输效率。
制
增量调制DM
制
市话、卫星、空间通信军用、民用电话
差分脉码调制DPCM 电视电话、图像编码
其他语言编码方式
中低速数字电话
ADPCM、 APC、 LPC
3．按信号特征分类
按照信道中所传输的是模拟信号还是数字信号，相应地把通信系统分成模拟通信系统和数字通信系统。
4．按传输媒质分类
按传输媒质分，通信系统可分为有线通信系统和无线通信系统两大类。
f (nT )
1 00 1 101 1 10 01
O
t
(a)
数字信息
001110 0 1
PS K波形
(b)
图 1 -3 (a) 连续信号； (b) 抽样信号 (a) 二进制波形； (b) 2PSK 波形
模拟通信系统
通信系统分为
数字通信系统
1. 模拟通信系统模型

通信工程项目技术指标

通信工程项目的技术指标包括但不限于以下几个方面：

1. 传输速率，传输速率是衡量通信系统性能的重要指标之一，

它表示单位时间内传输的数据量。通信工程项目通常需要根据实际

需求确定传输速率，例如，高清视频传输需要较高的传输速率，而

传输文本信息则可以使用较低的传输速率。

2. 信噪比，信噪比是指信号与噪声的功率比值，它是衡量信号

质量的重要参数。在通信工程项目中，通常需要确保信噪比足够高，以保证信号的清晰度和稳定性。

3. 覆盖范围，覆盖范围是指通信系统在特定环境下的覆盖面积，通信工程项目需要根据实际需求确定覆盖范围，例如，城市通信网

络需要更大的覆盖范围，而办公室内部的无线网络则可以有较小的

覆盖范围。

4. 延迟，通信系统的延迟是指信号从发送端到接收端所需的时间，通信工程项目通常需要根据实际需求确定延迟要求，例如，实

时语音通话对延迟要求较高，而电子邮件传输则可以容忍较长的延

迟。

5. 可靠性，通信工程项目需要确保通信系统的可靠性，即在各

种环境条件下能够稳定地进行通信，不容易受到外界干扰或损坏。

除了以上列举的几个方面，通信工程项目的技术指标还涉及到

频率范围、功耗、安全性等多个方面。针对不同的通信工程项目，

其技术指标会有所不同，需要根据具体情况进行详细的分析和确定。

1.4通信系统的主要性能指标

所以，信息就是用来消除不确定性的东西。通信后接收者获取的信息，在数量上等于通信前后不确定性的消除量。
“可能性”的大小在数学上可用概率的大小来表示。 “可能性”大就意味着“不确定性”小； “可能性”小就意味着“不确定性”大 “不确定性”就与消息发生的概率密切相关。根据香农关于信息的定义，通信中获取的 “信息”，从数量上等于通信前后“不确定性”的消除，也与消息发生的概率密切相关。这样，就从理论上解决了信息的度量问题。
每个码元或符号通常都含有一定bit数的信息量，因此码元速率和信息速率有确定的关系。
频带利用率η比较不同通信系统的有效性时，单看它们的传输速率是不够的，还应看在这样的传输速率下所占的信道的频带宽度。所以，真正衡量数字通信系统传输效率的应当是单位频带内的码元传输速率，即
RB ( B / Hz ) B
1.4.1 信息及其度量
通信系统中传输的具体对象是消息，但通信的最终目的是传递信息，因此有必要明确信息的含义。
1 信息的含义
消息：有待于传输的文字、符号、数据和语言、活动图片等。信息：可理解为消息中所包含的有意义的内容，不同的消息可以包含相同的信息。有如下特征： 1）能被摄取； 2）可以传输（信息的本质特征） 3）能够转换和再生（信息的处理、变换） 4）能共享（通信的必要）信息的定义：信息是事物的运动状态和规律（自然信息不肯定度的描述），它可以被传输、摄取、处理和利用。

通信系统组成、分类、通信方式与主要性能指标

其他媒质（如气味、触觉等）
通信的定义：通信就是消息的传递。（当今通信概念中也包含了通信
信号的形成、变换、检测、处理、识别等）
通信的发展简史
按照人类交流方式与技术的不同，可以把通信历史划分以下几个阶段：
第一阶段语言第二阶段文字、邮政第三阶段印刷术、出版物第四阶段电报、电话、广播第五阶段通信与计算机的结合、网络
海上舰船通信
海上舰船通信
对空通信、卫星通信编队通信、对岸通信对潜通信（水声）通信侦察、通信对抗内部通信（语音、数据、图像）甲板话音通信
1.1 引言
通信的目的：传递消息
通信的表达形式：语言、文字、图象、数据等
实现通信的方式：声、光、电、磁等
语音
声Βιβλιοθήκη Baidu
图文形字消息电光
数据
磁
状态
现代：电话、电视、广播、邮政、因特网、其他方式
目前的这些现代的通信方法和手段已为我们大家所熟知，并成为我们社会生活中一个不可或缺的组成部分。随着科学技术与社会的发展，对通信的要求也越来越高。
近代深空通信的一个成功范例
美国宇航局2005年1月12日发射了用来探测彗星的“深度撞击” 号探测器，它的目标是“坦普尔一号”彗星的彗核。 “深度撞击”发射了一发“炮弹”于7月4日与彗星TEMPEL1在距地球1.32亿公里处相撞，并将观测到的宝贵图像和数据传回地球（延时大约74分钟）。

无线通信系统性能测试的关键指标

无线通信系统性能测试是评估和确保无线通信系统功能和性能的重要步骤。通

过对关键指标进行测试，可以有效地评估系统的可靠性、稳定性和性能，进而提供优化系统和解决问题的指导。

以下是无线通信系统性能测试的几个关键指标：

1. 信号强度和覆盖范围：信号强度是指信号在传输过程中的强弱程度，覆盖范

围是指无线信号能够覆盖的区域范围。通过测量不同位置的信号强度和覆盖范围，可以评估系统的覆盖能力和信号质量，并识别潜在的盲区或信号弱化的区域。

2. 容量和带宽：容量是指系统能够同时支持的用户数量，带宽是指系统可用的

频谱资源。通过测试系统在不同负载下的容量和带宽利用率，可以评估系统的承载能力和数据传输速率，为系统规划和优化提供依据。

3. 时延和抖动：时延是指信号在传输过程中的延迟时间，抖动是指时延的不稳

定性。通过测试系统的时延和抖动，可以评估系统的响应速度和稳定性，重要的应用场景如语音通话和实时数据传输需要低时延和抖动。

4. 频谱效率：频谱效率是指单位频谱资源支持的数据传输速率。通过测试系统

在一定频谱范围内能够达到的数据传输速率，可以评估频谱资源的利用效率和系统的性能。

5. 误码率和误码块率：误码率是指信道传输中发生误码的比率，误码块率是指

单位时间内错误块的数量。通过测试系统的误码率和误码块率，可以评估系统对于传输质量的容忍度和容错能力，为系统调试和优化提供信息。

6. 电源消耗：电源消耗是指系统在工作状态下消耗的电能。通过测试系统在不

同工作负载下的电源消耗，可以评估系统的能耗水平，为节能和优化系统提供依据。

1.4 通信系统的主要性能指标

信息、信号、信息、信号、消息的区别和联系
信号：是信息的物理表达层，信号：是信息的物理表达层，是三个层次中最具体的层次。它是一个物理量，是一个载荷信息的实体，的层次。它是一个物理量，是一个载荷信息的实体，可测量、可描述、可显示。可测量、可描述、可显示。消息：或称为符号是信息的数学表达层，或称为符号)是信息的数学表达层消息：(或称为符号是信息的数学表达层，它虽不是一个物理量，但是可以定量地加以描述，是一个物理量，但是可以定量地加以描述，它是具体物理信号的进一步数学抽象，体物理信号的进一步数学抽象，可将具体物理信号抽象为两大类型：抽象为两大类型：离散(数字消息，是一组未知量，数字)消息离散数字消息，是一组未知量，可用随机序列来描述：来描述：U=(U1… Ul … UL) 连续(模拟消息，也是未知量，模拟)消息连续模拟消息，也是未知量，它可用随机过程来描述：来描述：U(t,ω) ω
1.4 数字通信系统的主要性能指标
一般通信系统的性能指标归纳起来有以下几个方面。方面。（1）有效性：指通信系统传输消息的“速率” ）有效性：指通信系统传输消息的“速率” 问题，即快慢问题。问题，即快慢问题。（2）可靠性：指通信系统传输消息的“质量” ）可靠性：指通信系统传输消息的“质量” 问题，即好坏问题。问题，即好坏问题。

数字通信系统的主要性能指标

各种通信系统有各⾃的技术性能指标，但对于任何通信系统衡量其优劣的基本指标都是以有效性和可靠性为基础的。但有效性和可靠性是⽭盾的，只能求得相对的统⼀。

有效性指标

1. 信息传输速率

信道的传输速率通常以每秒所传输的信息量来衡量。信息量是⼀种消息多少的⼀种衡量。消息的不确定性程度越⼤，则

其信息量越⼤。信息传输速率是指每秒传输的信息量。信息论中已经定义信源发出信息量的度量单位是"⽐特"，所以信息

传输速率的单位为⽐特每秒"bit/s"。

2. 符号传输速率

符号传输速率也叫信号速率或者码元速率，指单位时间内所传输的码元数⽬，单位为"波特（Bd）"。这⾥的码元可以是多进

制的，也可以是⼆进制的。符号速率不管传输的信号为多少进制，都代表每秒钟所传输的符号数。对于信息传输速率，则必

须折合为相应的⼆进制码元来计算。

符号速率与信息传输速率转换关系：

R = N * log2 (M);

M：符号的进制数

N ：符号传输速率

R ：信息传输速率

3. 频带利⽤率

在⽐较不同的数字通信系统的效率时，单看信息传输速率是不够的，或者说即使两个系统的信息传输速率相同，他们的效率

也可能不同，因此还要看传输这种信息所占信道频带的宽度。通信系统所占⽤的带宽越宽，传输信息的能⼒应该越⼤，所以

⽤来衡量数字通信系统传输效率的指标（有效性）应当是单位频带内的传输速率，

对于⼆进制传输时，可表⽰为:

可靠性指标

衡量数字通信系统可靠性的指标是误码率。在传输过程中发⽣误码的码元个数与传输的总码元数之⽐，称作误码率。这个指标是多次统计结果的平均量，所以这⾥指的是平均误码率。误码率的⼤⼩由通路的系统特性和信道质量决定，如果通路的系统特性和信道特性都是⾼质量的，则系统的误码率较低。