1-3通信系统的主要性能指标(课件PPT)
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• 输出信噪比除了与信号功率和噪声功率的大小有关以外，还 与信号的调制方式有关，所以改变调制方式，也可以改善系 统的可靠性。
• 信噪比是指信号S与噪声N之间的比值。 • 误码率是指错误接收的码元个数在传输的码元总数中所占的
比例。
任务四：有效性和可靠性的关系
有效性和可靠性的关系：速度～质量 • 传输速率：
2021/2/16
8
*制定度量信息的方法 # 消息“量” 信息量 # 例：“明天降雨量将有 1 mm” -- 信息量小
“明天降雨量将达到1 m” -- 信息量大 “明日太阳将从东方升起” -- 信息量零 # 信息量 I = I [ P(x) ]，P(x) -- 发生概率 # 定义：I = loga [1/P(x)] = -logaP(x) # 熵H（x）等于各个符号的信息量乘以各自出现的概率再 相加，单位为bit/符号。
• 比较两个通信系统的有效性时，有的情况下单看传输 速率是不够的，因为两个传输速率相同的系统可能具 有不同的频带宽度，这时，带宽窄的系统有效性显然 应该更高一些。
• 所以，衡量有效性更全面的指标应是系统的频带利用 率，即系统在单位时间、单位频带上传输的信息量， 它的单位是比特/秒/赫兹。
任务三：可靠性
4.已知某八进制数字通信系统的传信率为12000 b/s，在收端半小时内共测得出现了216个 错误码元，试求系统的误码率？
格式要求：A4纸打印，当天的项目名称即为正文的标题名称，标题的格式为：
宋体四号加粗；正文部分格式为：宋体小四1.5倍行距；正文内的题目编号遵循1. 2. 3. /（1）（2）/①②③/项目符号格式。
6
码元
t 模拟信号
数字信号
t
Leabharlann Baidu
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。
9
# 通常取 a = 2, 此时单位为“比特”。 # 对于一个等概率、二进制码元： I = log2 [1/P(x)] = log2 [1/(1/2)] = 1 比特
# 对于一个等概率、M进制码元：
I = log2 [1/P(x)] = log2 [1/(1/M)] = log2 M 比特 若 M = 2k ，则 I = k 比特
5
两类信号： • 模拟信号：取值连续，例如语音 • 数字信号：取值离散，例如数据
两类通信系统： • 模拟通信系统 要求 － 高保真度 准则 － 信号噪声功率（电压）比 (信噪比) 手段 － 参量估值方法 • 数字通信系统 要求 － 正确 准则 － 错误率 (误码率与误信率) 手段 － 统计判决理论
• 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。
• 码元速率RB － 波特(Baud) • 信息速率：Rb － 比特/秒(b/s)
对M进制：Rb = RB log2 M • 消息速率：RM
• 错误率：
• 误码率Pe = 错误接收码元数/传输码元总数 • 误比特率Pb = 错误接收比特数/传输总比特数
16
• 误字率Pw = 错误接收字数/总传输字数
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通信系统的性能指标是衡量一个通信系统好坏与否 的标准。
通信系统的性能涉及到系统的各个方面，诸如有效 性、可靠性、适应性、标准性、经济性、维修性、工艺 性等。
主要应从信息传输的有效性和可靠性两方面来考虑 。
任务二：有效性
• 有效性是指信息传输的效率问题，即衡量一个系统传输信息的多 少和快慢。
• 两个指标对系统的要求常常相互矛盾，但可以彼此互换。 • 在模拟通信系统中，有效性一般用系统的有效传输频带来表示。 • 在数字通信系统中，一般用信息传输速率来衡量有效性。
• 误码率和误比特率的关系
Pb = Pe x M / [2(M-1)] Pe /2
• 误字率和误比特率的关系 对于二进制，
若一个字由k比特组成，则 Pw＝1 – (1 – Pe)k
– 频带利用率 – 能量利用率
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项目行动
教师讲授几个项目任务
学生完成下面的项目任务单
内容要求：
1.衡量通信系统的性能指标
铁道信号专业----《现代通信原理》课程
项目1-3：通信系统的主要性能指标
主讲：梅容芳 地点：计算机4室
2021/2/16
1
项目准备
简述信息量的公式和单位?
检索衡量通信系统的主要性能指标?
探讨数字通信系统用什么指标来衡量其通信质 量?
2021/2/16
2
项目目标
理解信息量的计算方法 掌握有效性与可靠性的基本概念 掌握数字通信系统的主要性能指标
2021/2/16
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
2021/2/16
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
不同消息可有相同内容 – 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
2.一离散信源由0、1、2、3四个符号组成，它们出现的概率分别为3/8、1/4、1/4、1/8， 且每个符号的出现都是独立的。试求某消息 201020130213001203210100321010023102002010312032100120210的信息量。108bit
3.已知二进制数字信号在2min内共传送泐2000个码元，（1）问其传码率和传信率各是多少 ？600Bd、600（2）如果传码率不变，但改为16进制，其传码率和传信率又各是多少？
• 信噪比是指信号S与噪声N之间的比值。 • 误码率是指错误接收的码元个数在传输的码元总数中所占的
比例。
任务四：有效性和可靠性的关系
有效性和可靠性的关系：速度～质量 • 传输速率：
2021/2/16
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*制定度量信息的方法 # 消息“量” 信息量 # 例：“明天降雨量将有 1 mm” -- 信息量小
“明天降雨量将达到1 m” -- 信息量大 “明日太阳将从东方升起” -- 信息量零 # 信息量 I = I [ P(x) ]，P(x) -- 发生概率 # 定义：I = loga [1/P(x)] = -logaP(x) # 熵H（x）等于各个符号的信息量乘以各自出现的概率再 相加，单位为bit/符号。
• 比较两个通信系统的有效性时，有的情况下单看传输 速率是不够的，因为两个传输速率相同的系统可能具 有不同的频带宽度，这时，带宽窄的系统有效性显然 应该更高一些。
• 所以，衡量有效性更全面的指标应是系统的频带利用 率，即系统在单位时间、单位频带上传输的信息量， 它的单位是比特/秒/赫兹。
任务三：可靠性
4.已知某八进制数字通信系统的传信率为12000 b/s，在收端半小时内共测得出现了216个 错误码元，试求系统的误码率？
格式要求：A4纸打印，当天的项目名称即为正文的标题名称，标题的格式为：
宋体四号加粗；正文部分格式为：宋体小四1.5倍行距；正文内的题目编号遵循1. 2. 3. /（1）（2）/①②③/项目符号格式。
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码元
t 模拟信号
数字信号
t
Leabharlann Baidu
模拟信号
t
数字信号
模拟信号和数字信号
t
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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。
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# 通常取 a = 2, 此时单位为“比特”。 # 对于一个等概率、二进制码元： I = log2 [1/P(x)] = log2 [1/(1/2)] = 1 比特
# 对于一个等概率、M进制码元：
I = log2 [1/P(x)] = log2 [1/(1/M)] = log2 M 比特 若 M = 2k ，则 I = k 比特
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两类信号： • 模拟信号：取值连续，例如语音 • 数字信号：取值离散，例如数据
两类通信系统： • 模拟通信系统 要求 － 高保真度 准则 － 信号噪声功率（电压）比 (信噪比) 手段 － 参量估值方法 • 数字通信系统 要求 － 正确 准则 － 错误率 (误码率与误信率) 手段 － 统计判决理论
• 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。
• 码元速率RB － 波特(Baud) • 信息速率：Rb － 比特/秒(b/s)
对M进制：Rb = RB log2 M • 消息速率：RM
• 错误率：
• 误码率Pe = 错误接收码元数/传输码元总数 • 误比特率Pb = 错误接收比特数/传输总比特数
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• 误字率Pw = 错误接收字数/总传输字数
10
通信系统的性能指标是衡量一个通信系统好坏与否 的标准。
通信系统的性能涉及到系统的各个方面，诸如有效 性、可靠性、适应性、标准性、经济性、维修性、工艺 性等。
主要应从信息传输的有效性和可靠性两方面来考虑 。
任务二：有效性
• 有效性是指信息传输的效率问题，即衡量一个系统传输信息的多 少和快慢。
• 两个指标对系统的要求常常相互矛盾，但可以彼此互换。 • 在模拟通信系统中，有效性一般用系统的有效传输频带来表示。 • 在数字通信系统中，一般用信息传输速率来衡量有效性。
• 误码率和误比特率的关系
Pb = Pe x M / [2(M-1)] Pe /2
• 误字率和误比特率的关系 对于二进制，
若一个字由k比特组成，则 Pw＝1 – (1 – Pe)k
– 频带利用率 – 能量利用率
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项目行动
教师讲授几个项目任务
学生完成下面的项目任务单
内容要求：
1.衡量通信系统的性能指标
铁道信号专业----《现代通信原理》课程
项目1-3：通信系统的主要性能指标
主讲：梅容芳 地点：计算机4室
2021/2/16
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项目准备
简述信息量的公式和单位?
检索衡量通信系统的主要性能指标?
探讨数字通信系统用什么指标来衡量其通信质 量?
2021/2/16
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项目目标
理解信息量的计算方法 掌握有效性与可靠性的基本概念 掌握数字通信系统的主要性能指标
2021/2/16
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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
2021/2/16
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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
不同消息可有相同内容 – 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
2.一离散信源由0、1、2、3四个符号组成，它们出现的概率分别为3/8、1/4、1/4、1/8， 且每个符号的出现都是独立的。试求某消息 201020130213001203210100321010023102002010312032100120210的信息量。108bit
3.已知二进制数字信号在2min内共传送泐2000个码元，（1）问其传码率和传信率各是多少 ？600Bd、600（2）如果传码率不变，但改为16进制，其传码率和传信率又各是多少？