通信系统的主要性能指标新
通信系统原理智慧树知到答案章节测试2023年济南大学
第一章测试1.数字通信相对于模拟通信具有（）特点。
A:占用频带小B:抗干扰能力强C:传输噪声小D:易于频分复用答案:B2.对于M进制的离散消息源消息源，其平均信息量最大时的概率分布为（）。
A:均匀分布B:正态分布C:指数分布D:瑞利分布答案:A3.事件出现的概率越大表示该事件的信息量越大。
（）A:对B:错答案:B4.在独立等概的条件下，M进制码元的信息量是二进制码元的log2M倍；在码元速率相同情况下，M进制码元的信息速率是二进制的log2M倍。
（）A:对B:错答案:A5.从传输的角度，通信系统的主要性能指标是（）。
A:有效性，可靠性B:可靠性，经济性C:有效性，经济性D:其余选项都不对答案:A第二章测试1.能量信号是持续时间有限的非周期信号，非周期信号一定就是能量信号。
（）A:错B:对答案:A2.所有的周期信号都是功率信号，而功率信号不一定都是周期信号。
（）A:对B:错答案:A3.对确知信号来说，只要知道时域表达式或者频域表达式中的一个，总能求出其能量谱密度或者功率谱密度。
（）A:对B:错答案:A4.功率信号的自相关函数与（）互为傅里叶变换对。
A:互相关B:其余选项都不对C:能谱密度D:功率谱密度答案:D5.时域的周期冲激序列，其功率谱密度形式为（）。
A:周期冲激序列B:其余选项都不对C:非周期连续波形D:非周期冲激序列答案:A第三章测试1.狭义平稳随机过程一定是广义平稳随机过程。
（）A:对B:错答案:A2.平稳随机过程一定具有“各态历经性”。
（）A:错B:对答案:A3.白噪声在任意两个不同时刻上的值是不相关的。
（）A:错B:对答案:B4.下面哪一个表示的是随机过程的直流功率（）。
A:R（∞）B:其余选项都不是C:R（0）D:R（0）- R（∞）答案:A5.一个平稳高斯随机过程经过一个线性通信系统传输，输出过程必然是（）。
A:瑞利分布B:高斯分布C:平稳过程D:非平稳过程答案:BC6.关于高斯随机过程，下面说法正确的有（）。
通信系统主要性能指标
通信系统主要性能指标评价一个通信系统性能指标有：（1）有效性：是指信道给定的前提下，传输一定信息量时所占用的信道资源（频带宽度和时间间隔），或者说是传输的“速度”问题；（2）可靠性：是指信道给定的前提下，接收信息的准确程度，也就是传输的“质量”问题。
（3）适应性：是指环境使用条件；（4）标准性：是指元件的标准性、互换性；（5）经济性：是指成本是否低；（6）保密性：是指是否便于加密；（7）可维护性：是指使用维修是否方便。
这些指标中，最重要的是有效性和可靠性。
由于模拟通信系统在收发两端比较的是波形是否失真，而数字通信系统并不介意波形是否失真，而是强调传送的码元是否出错，也就是说，模拟通信系统和数字通信系统本身存在着差异，因此，对有效性和可靠性两个指标要求的具体内容也有很大的差异。
因此，下面分别加以讨论。
一、模拟通信系统的质量指标1.有效性：用已调波形的传输带宽来衡量。
2.可靠性：用接收端系统输出信噪比衡量。
信噪比定义为输出信号功率与噪声功率的比值。
模拟通信系统的输出信噪比越高，通信质量越好。
公共电话系统要求信噪比大于40dB，电视节目要求信噪比在40～60dB。
二、数字通信系统的质量指标1.有效性：数字通信系统的有效性可以用传输速率和频带利用率来衡量。
（1）码元速率（传码率）RB定义：单位时间传送码元的数目。
（单位为波特（Baud），简记为B）。
例如，某数字通信系统每秒内传送2400个码元，则该系统的传码率为2400B。
虽然数字信号有二进制和多进制的区分，但传码率与信号的进制无关，只与码元宽度T有关，根据传码率的定义，有（波特）（1）（2）信息速率（传信率）Rb定义：单位时间内传递的平均信息量。
（单位为比特/秒，简记bit/s或bps）传信率与传码率之间的关系为（1.5.2）其中M为进制数对于二进制数字信号的传码率和传信率是相等的，即但单位不同，例如二进制数字信号的传码率为1200波特，则传信率为1200bit/s。
通信系统性能指标
3.数字通信系统的性能度量
可靠性
数字通信系统可靠性的指标是利用差错率来衡量。 差错率通常有两种表示方法：
（1） 码元差错率（误码率 ）
发生差错的码元数在传输总码元数中所占的比例，也就是说， 误码率就是码元在传输系统中被传错的概率。
符号： Rb ,它与N有关
3.数字通信系统的性能度量
（3）Rb 与 RB 之间的互换
它们之间在数值上有如下关系：
Rb RB log 2 N
Rb2 RB2 log 2 2 RB2
（4）多进制与二进制传输速率之间的关系
码元速率不变，二进制信息速率与多进制信息速率之间的关系：
RbN RBN log2 N RB2 log2 N log2 N Rb2
系统信息速率不变，多进制码元速率与二进制码元速率之间的关系：
RB2 Rb2 RbN log2 N RBN
RBN
RB 2 log2 N
3.数字通信系统的性能度量
（3）Rb 与 RB 之间的互换
它们之间在数值上有如下关系：
Rb RB log 2 N
Rb2 RB2 log 2 2 RB2
可靠性：传输信息的准确程度 这两个指标始终是矛盾的
2.模拟通信系统的性能度量
有效性
模拟通信系统的有效性是用有效带宽来度量。 频带宽度占用的越窄，效率越高，有效性越好。
可靠性
模拟通信系统的可靠性一般用接收端设备输出的信噪比来衡量。 信噪比越大，通信质量越高，可靠性越好。
3.数字通信系统的性能度量
通信系统主要性能指标
04
通信系统的应用与发展
移动通信系统
移动通信系统是现代通信技术的重要应用之一，具有广泛的应用场景，如手机通信、无线宽带接入等。
移动通信系统的主要性能指标包括覆盖范围、网络容量、传输速率、频谱利用率等，这些指标直接影响 着用户的使用体验和运营商的网络质量。
随着技术的发展，移动通信系统也在不断演进，从2G到5G，传输速率和频谱利用率不断提升，为用户 提供更加快速、稳定、可靠的服务。
全球覆盖与无缝连
接
6G将致力于实现全球覆盖和无缝 连接，为全球用户提供一致的高 质量通信服务。
通信系统的安全与隐私保护
1 2 3
数据加密与网络安全
随着通信技术的发展，数据加密和网络安全技术 也需要不断升级，以保障用户数据的安全性。
隐私保护法规与政策
制定和完善相关法规和政策，保护用户隐私不受 侵犯，同时要求通信企业履行相应的隐私保护责 任。
目的地
信息到达的终端或设 备。
通信系统的分类
有线通信系统
利用电缆、光缆等物理介质传输信号，如电话通信系 统、电视广播系统等。
无线通信系统
利用电磁波传输信号，如移动通信系统、卫星通信系 统等。
数据通信系统
以数据传输和交换为主要目的的通信系统，如计算机 网络系统等。
02
通信系统的主要性能指 标
数据传输速率
误码率
误码率
指通信系统传输数据时出现错误的概率，通常以比特错误率 （bit error rate, BER）表示。误码率越低，通信质量越高，数 据传输越可靠。
误码率的控制
为了降低误码率，需要采用高效的纠错编码技术、信号处理 技术等手段。此外，还需要保证信道质量、降低噪声干扰等 。
频谱效率
通信工程基础知识单选题100道及答案解析
通信工程基础知识单选题100道及答案解析1. 以下哪个不是通信系统的基本组成部分？（）A. 信源B. 信道C. 信宿D. 电源答案：D解析：通信系统通常由信源、信道和信宿组成，电源不属于通信系统的基本组成部分。
2. 在数字通信中，“0”和“1”等符号被称为（）A. 码元B. 字节C. 比特D. 字符答案：A解析：在数字通信中，“0”和“1”等符号被称为码元。
3. 以下哪种通信方式属于全双工通信？（）A. 广播B. 对讲机C. 电话D. 电视答案：C解析：电话通信双方可以同时进行说话和倾听，属于全双工通信；广播是单工通信，对讲机通常是半双工通信，电视是单向通信。
4. 通信系统的主要性能指标是（）A. 有效性和可靠性B. 速度和精度C. 带宽和功率D. 频率和波长答案：A解析：有效性和可靠性是通信系统的两个主要性能指标。
5. 香农公式给出了（）A. 信道容量与带宽的关系B. 信道容量与信噪比的关系C. 带宽与信噪比的关系D. 功率与带宽的关系答案：B解析：香农公式表明了信道容量与带宽和信噪比的关系，重点体现了信道容量与信噪比的关系。
6. 以下哪种复用技术在同一时间内只能传输一路信号？（）A. 时分复用B. 频分复用C. 码分复用D. 空分复用答案：A解析：时分复用是将时间分割成若干时隙，在同一时间内只能传输一路信号。
7. 数字信号的带宽取决于（）A. 码元速率B. 信息量C. 编码方式D. 传输距离答案：A解析：数字信号的带宽主要取决于码元速率。
8. 在光纤通信中，使用的光源通常是（）A. 发光二极管B. 激光二极管C. 白炽灯D. 日光灯答案：B解析：激光二极管具有高亮度、单色性好等优点，常用于光纤通信作为光源。
9. 卫星通信的主要优点是（）A. 覆盖范围广B. 通信容量大C. 传输质量高D. 保密性好答案：A解析：卫星通信能够覆盖非常广阔的区域，这是其主要优点。
10. 以下哪种编码方式具有检错和纠错能力？（）A. 不归零编码B. 曼彻斯特编码C. 海明码D. 差分曼彻斯特编码答案：C解析：海明码是一种具有检错和纠错能力的编码方式。
通信系统的主要性能指标
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
6
码元
t 模拟信号
数字信号
t
模拟信号tFra bibliotek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。
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
2020/3/3
1
项目准备
信息量的公式和单位?
检索有效性与可靠性的概念?
探讨模拟通信系统用什么指标来衡量其通信质 量?
2020/3/3
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
• 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
数字通信系统的主要性能指标
基本概念
一、码元和比特 1、码元：携带信息的数字单元，又称符
号。它一般是指在数字信道中传送数字信号的 一个波形符号，它可能是二进制的，也可能是 多进制的。 2、比特：是信息量的度量单位。在数字 通信中，通常是以二进制数字来传递信息的， 所以一位二进制字也就称1比特。
数据信号的基本形式主要有两种
信息传输速率
1、定义：单位时间内系统所传送 的信息量
2、别名：传信率 比特率 3、 符号：Rb 内传送的码元 数
2、别名：码元速率、传码率、波 特率、符号速率、调制速率
3、符号： RB 4、单位：波特
频带利用率
1、定义：单位时间、单位频带上传输信 息量的的多少。
别名：码元差错率
特点：误码越多，则误码率越大。
符号：Pe
计算
发生差错的码元数 Pe =
接收的总码元数
误比特率
定义：指在通信系统中错误接收 的比特数与发送的总比特数之比。
别名：误信率、比特差错率 符号：Pb 计算同Pe
Pe与Pb的测试说明
正常工作状态 某一段时间内的平均误码率 为了达到研制的目的，测量时间应足够
2、别名：传输效率
3、符号：
符号传输速率
频带宽度
4、单位： bit/s/Hz Bd/Hz
比特/秒/赫兹,波特/赫兹
Rb和RB之间的关系式： N:进制数：
Rb=RB×log2N
可靠性指标
描
误码率
述 参
通信
误比特率
“质
数
量”
信号抖动
误码率
定义：指在通信系统中错误接收的码 元数与发送的总码元数之比。
A 00 10 01 11 11 10 00 01 11 01
衡量通信系统的主要指标
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。
1.4通信系统性能指标讲解
可靠性：常用误码率和误信率表示，统称差错率。
第 1 章 绪论
1. 传输速率
码元传输速率RBd简称传码率，又称符号速率等。它表
示单位时间内传输码元的数目，单位是波特（Baud）， 记为Bd。 例如，若1秒内传2400个码元，则传码率为2400 Bd 。
数字信号有多进制和二进制之分，但码元速率与进制
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
RBd (B / Hz)
B
(1.4 -5)
数字信号的传输带宽B取决于码元速率RB，而码元速率和 信息速率Rb有着确定的关系。为了比较不同系统的传输效率， 又可定义频带利用率为
错误比特数 pb 传输总比特数
(1.4-8)
显然， 在二进制中有
Pb=Pe
第 1 章 绪论
一个由字母A、B、C、D组成的字，对于传输 的每一个字母用二进制脉冲编码，00代替A， 01代替B，10代替C，11代替D，每个脉冲宽 度为5ms。 （1）不同的字母是等可能出现时，试计算传 输的平均信息速率；
Rb (b / s Hz)
B
(1.4 -6)
第 1 章 绪论
3. 差错率
误码率（码元差错率）Pe是指发生差错的码元数在传输 总码元数中所占的比例，更确切地说，误码率是码元在传 输系统中被传错的概率，即
错误码元数 pe 传输总码元数
(1.4-7)
误信率（信息差错率）Pb是指发生差错的比特数在 传输总比特数中所占的比例， 即
第 1 章 绪论
1.4 主要性能指标
通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性 •有效性：指传输一定信息量时所占用的信道资 源（频带宽度和时间间隔），或者说是传输的 “速度”问题。 •可靠性：指接收信息的准确程度，也就是传输 的“质量”问题。
通信原理习题解答
解：（1）门信号的傅里叶变换，
F ( f ) f (t ) exp( j2πft )dt exp( j2πft )dt
- 0.1 0.1
1 exp( j0.2πf ) exp(j0.2πf ) j2πf 1 (2 jsin0.2πf ) j2πf sin0.2πf 0.2 0.2Sa ( P0 ( f )df
-
90 110
Pi(f)
f /kHz
f /kHz Po(f)
2n0 2 B 0.16 W
2n0 0
90 110
f /kHz
a6 如图所示信道和接收机。已知白噪声n(t)的单边功率谱密度 为0.2 10-9W/Hz，BPF的中心频率和带宽分别为 f0=1 MHz， B=10 kHz，LPF的截止频率为5 kHz。
(20 10cos 20πt 20cos 40πt ) cos 200πt
sDSB (t ) m(t )c(t ) (10cos20πt 20cos40πt ) cos200πt 1 1 ˆ sLSB (t ) m(t ) cos 2πf ct m(t ) sin 2πf ct 2 2 1 (10 cos 20πt 20 cos 40πt ) cos 200πt 2 1 (10sin 20πt 20sin 40πt ) sin 200πt 2 5 cos180πt 10 cos160πt
7. 2 Pe 10 4 1200 60
5． 什么是误码率？ 什么是误信率？其间关系如何？
解：误码率Pe是指码元在系统中传输时发生错误的概率， 误信率Pb是指错误接收的信息量在传输的信息总量中所 占的比例。 对二进制系统，Pe=Pb ；
1.4通信系统的主要性能指标
又可定义频带利用率为
Rb b /( s Hz ) B
2. 差错率
衡量数字通信系统可靠性的指标是差错率， 常用误码 率和误信率表示。
误码率（码元差错率）Pe是指发生差错的码元数在传输 总码元数中所占的比例，更确切地说，误码率是码元在传 输系统中被传错的概率，即
1、某信源的符号集由A、B、C、D和E组成， 设每一个符号独立出现，其出现概率分别为 1/4，1/8，1/8，3/16和5/13；信源以1000B 速率传送信息。 （1）求传送1小时的信息量； （2）求传送1小时可能达到的最大信息量。
通信系统的有效性、可靠性
数字通信系统的有效性可用传输速率来衡量。 可靠性可
用差错率来衡量。 1. 传输速率 码元传输速率 RB简称传码率，又称符号速率等。它表示 单位时间内传输码元的数目，单位是波特（Baud），记为B。 例如，若1秒内传2400个码元，则传码率为2400B。 数字信号有多进制和二进制之分，但码元速率与进制数
无关，只与传输的码元长度T有关:
1 RB ( B ) T
解：每个符号的平均信息量为
1 1 H ( x) 16 log 2 32 112 log 2 224 6.404 bit / 符号 32 224
已知码元速率RB=1000B，，故该信息源的 平均信息速率为
Rb R B H ( x) 6404 bit / s
最大熵定理
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。
通信原理重点知识总结
第一章绪论1、通信的目的：传递消息中所包含的信息.2、信息：是消息中包含的有效内容3、模拟信号信号的参量取值是连续（不可数、无穷多）的（抽样信号未量化仍为模拟信号）数字信号信号的参量取值是可数的有限的4、按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号,相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统；按照传输媒介、通信系统可分为有线通信系统和无线通信系统5、模拟消息原始电信号（基带信号）；基带信号已调制信号（带通信号）6、数字通信系统模型信源编码与译码目的：①提高信息传输的有效性②完成模/数转换信道编码与译码目的：增强抗干扰能力,提高可靠性基本的数字调控方式有振幅键控（ASK）、频移键控(FSK)、绝对相移键控(PSK)、相对（差分）相移键控(DPSK)按同步的公用不同,分为载波同步、位同步、群（帧）同步、网同步7、数字通信的特点优点①抗干扰能力强,且噪声不积累②传输差错可控③便于用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、存储.（便于将来自不同信源的信号综合到一起传输）④易于集成,使通信设备微型化,重量轻⑤易于加密处理,且保密性好缺点：①需要较大的传输带宽②对同步要求高8、按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统频分复用是用频谱搬移的方法是不同信号占据不同的频率范围；时分复用是用脉冲调制的方法使不同的信号占据不同的时间区间；码分复用是用正交的脉冲序列分别携带不同的信号.9、单工、半双工和全双工通信单工通信：消息只能单方向传输的工作方式半双工通信：通信双方都能收发消息,但不能同时收发的工作方式全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方10、信息及其度量P（x）表示信息发生的概率,I表信息中所含的信息量上式中对数的底：若a = 2,信息量的单位称为比特(bit) ,可简记为b若a = e,信息量的单位称为奈特(nat),若a = 10,信息量的单位称为哈特莱(Hartley) .通常广泛使用的单位为比特,这时有例1 设一个二进制离散信源,以相等的概率发送数字“0”或“1”,则信源每个输出的信息含量为在工程应用中,习惯把一个二进制码元称作1比特.若有M 个等概率波形（P = 1/M ）,且每一个波形的出现是独立的,则传送M 进制波形之一的信息量为若M 是2的整幂次,即 M = 2k,则有当M = 4时,即4进制波形,I = 2比特, 当M = 8时,即8进制波形,I = 3比特.例2对于非等概率情况设：一个离散信源是由M 个符号组成的集合,其中每个符号xi (i = 1, 2, 3, …, M)按一定的概率P(xi)独立出现,即()()()1212,,,,,,M M x x x P x P x P x ⎡⎤⎢⎥⎣⎦,且有 1()1M ii P x ==∑则x1 , x2, x3,…, xM 所包含的信息量分别为于是,每个符号所含平均信息量为 由于H(x)同热力学中的熵形式相似,故称它为信息源的熵例 3 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.试求某消息的信息量. 解此消息中,“0”出现23次,“1”出现14次,“2”出现13次,“3”出现7次,共有57个符号,故该消息的信息量每个符号的算术平均信息量为若用熵的概念来计算：则该消息的信息量以上两种结果略有差别的原因在于,它们平均处理方法不同.前一种按算数平均的方法,结果可能存在误差.这种误差将随着消息序列中符号数的增加而减小.当消息序列较长时,用熵的概念计算更为方便.11、通信系统主要性能指标通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性有效性：指传输一定信息量时所占用的信道资源（频带宽度和时间间隔）,或者说是传输的“速度”问题.可靠性：指接收信息的准确程度,也就是传输的“质量”问题.12、模拟通信系统：有效性：可用有效传输频带来度量.可靠性：可用接收端 最终输出信噪比来度量.13、数字通信系统有效性：用传输速率和频带利用率来衡量.（1）码元传输速率RB ：定义为单位时间（每秒）传送码元的数目,单位为波特（Baud ）,简记为B.)B (1T R B 式中T － 码元的持续时间（秒）（2）信息传输速率Rb ：定义为单位时间内传递的平均信息量或比特数,单位为比特/秒,简记为 b/s ,或bps .（简称传信率、比特率）码元速率和信息速率的关系或对于二进制数字信号：M = 2,码元速率和信息速率在数量上相等.对于多进制,例如在八进制（M = 8）中,若码元速率为1200 B,,则信息速率为3600 b/s.（3）频带利用率：定义为单位带宽（1赫兹）内的传输速率,即或可靠性：用差错率来衡量,差错率常用误码率和误信率表示.（1）误码率P e（2）误信率（又称误比特率）在二进制中有第二章确知信号1、确知信号：是指其取值在任何时间都是确定的可预知的信号2、确知信号的类型按照周期性：周期信号 非周期信号按照能量是否有限：能量信号 功率信号若信号s （t ）的能量等于一个有限正直,且平均功率为零,则称s （t ）为能量有限信号,简称能量信号,其特征：信号的振幅和持续时间均有限,非周期性.若信号s （t ）的平均功率等于一个有限正值,且能量为无穷大,则称s （t ）为功率有限信号,简称功率信号,其特征：信号的持续时间无限.第三章随机过程1、通信系统中常见的热噪声近似为白噪声,且热噪声的取值恰好服从高斯分布.2、白噪声n (t)定义：功率谱密度在所有频率上均为常数的噪声,即2)(0n f P n = )(+∞<<-∞f － 双边功率谱密度或0)(n f P n = )(0+∞<<f － 单边功率谱密度式中 n － 正常数 第四章信道 1、按照媒质的不同,信道可以分为两大类：无线信道和有线信道. 2、根据难距离、频率和位置的不同,电磁波的传播主要分为地波、天波（电离层反射波）和视线传播三种.视线传播：频率 > 30 MHz距离: 和天线高度有关式中,D – 收发天线间距离(km).[例] 若要求D = 50 km,则由式3、多径效应：信号经过几条路径到达接收端,而且每条路径的长度（时延）和衰减都随时间而变,即存在多径传播现象.多径传播对信号的影响称为多径效应.4、信号包络因传播有了起伏的现象成为衰落；多径效应引起的衰落成为快衰落,由季节天气引起的衰落成为慢衰落.5、衰落和频率相关,称其为频率选择性衰落,将（1/τ）HZ 称为次两条路径的相关带宽.6、为使信号基本不受多径传播的影响,要求信号的带宽小于多径信道的相关带宽（1/τm ）.7、连续信道容量(1)可以证明2log 1(/)t S C B b s N ⎛⎫=+⎪⎝⎭式中 C t －信道的容量 S － 信号平均功率 （W ）；N － 噪声功率（W ）； B － 带宽（Hz ）.设噪声单边功率谱密度为n 0,则N = n 0B ；故上式可以改写成：20log 1(/)t S C B b s n B ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭由上式可见,连续信道的容量C t 和信道带宽B 、信号功率S 及噪声功率谱密度n 0三个因素有关.(2)当S ↑或N ↓,S/N ↑, C t ↑当S ,或n 0 0时S/N ,C t .B ↑,C t ↑但是,当B 时,C t 将趋向何值令：x = S / n 0B ,上式可以改写为： ()1/022000log 1log 1x t Bn S S S C x n S n B n ⎛⎫=+=+ ⎪⎝⎭利用关系式 1/0limln(1)1x x x →+= 22log log ln a e a =⋅ 上式变为1/220000lim lim log (1)log 1.44x t B x S S S C x e n n n →∞→=+=≈上式表明,当给定S / n 0时,若带宽B趋于无穷大,信道容量不会趋于无限大,而只是S / n0的倍.这是因为当带宽B 增大时,噪声功率也随之增大.（3）C t 和带宽B 的关系曲线：上式还可以改写成如下形式：式中 E b －每比特能量；T b = 1/B － 每比特持续时间.上式表明,为了得到给定的信道容量Ct,可以增大带宽B 以换取Eb 的减小；另一方面,在接收功率受限的情况下,由于Eb = STb,可以增大Tb 以减小S 来保持Eb 和Ct 不变.例已知黑白电视图像信号每帧有30万个像素；每个像素有8个亮度电平；各电平独立地以等概率出现；图像每秒发送25帧.若要求接收图像信噪比达到30dB,试求所需传输带宽.解因为每个像素独立地以等概率取8个亮度电平,故每个像素的信息量为I p = -log2(1/ 8) = 3 (b/pix)并且每帧图像的信息量为 I F = 300,000 3 = 900,000 (b/F)因为每秒传输25帧图像,所以要求传输速率为 R b = 900,000 25 = 22,500,000 = 10^6 (b/s)信道的容量C t 必须不小于此R b 值.将上述数值代入式：()2log 1/t C B S N =+ 得到 106 = B log 2 (1 + 1000) B最后得出所需带宽B = 106) / (MHz)第5章模拟调制系统1基本概念调制－把信号转换成适合在信道中传输的形式的一种过程.广义调制－分为基带调制和带通调制（也称载波调制）.狭义调制－仅指带通调制.在无线通信和其他大多数场合,调制一词均指载波调制.调制信号－指来自信源的基带信号载波调制－用调制信号去控制载波的参数的过程,使载波的某一个或某几个参数按照调制信号的规律而变化.载波－未受调制的周期性振荡信号,它可以是正弦波,也可以是非正弦波.已调信号－载波受调制后称为已调信号.解调（检波）－调制的逆过程,其作用是将已调信号中的调制信号恢复出来.2、调制的目的①提高无线通信时的天线辐射效率.②把多个基带信号分别搬移到不同的载频处,以实现信道的多路复用,提高信道利用率.③扩展信号带宽,提高系统抗干扰、抗衰落能力,还可实现传输带宽与信噪比之间的互换.3、调制方式模拟调制数字调制常见的模拟调制幅度调制：调幅、双边带、单边带和残留边带角度调制：频率调制、相位调制在频谱结构上,幅度调制的频谱完全是基带信号频谱在频域内的简单搬移(精确到常数因子).由于这种搬移是线性的,因此,幅度调制通常又称为线性调制. ①调幅时域表达式00()[()]cos cos ()cos AM c c c s t A m t t A t m t t ωωω=+=+②双边带调制时域表达式t t m t s c DSB ωcos )()(= ③单边带调制时域表达式t t A t t A t s c m m c m m SSB ωωωωsin sin 21cos cos 21)( = 式中,“－”表示上边带信号,“+”表示下边带信号.希尔伯特变换：上式中A m sin m t 可以看作是A m cos m t 相移/2的结果.把这一相移过程称为希尔伯特变换,记为“ ^ ”,则有这样,上式可以改写为把上式推广到一般情况,则得到④残留边带滤波器的特性：H ()在c 处必须具有互补对称（奇对称）特性, 相干解调时才能无失真地从残留边带信号中恢复所需的调制信号.⑤相干解调器原理：为了无失真地恢复原基带信号,接收端必须提供一个与接收的已调载波严格同步（同频同相）的本地载波（称为相干载波）,它与接收的已调信号相乘后,经低通滤波器取出低频分量,即可得到原始的基带调制信号. ⑥小信噪比时的门限效应当(Si /Ni)低于一定数值时,解调器的输出信噪比(So /No)急剧恶化,这种现象称为调频信号解调的门限效应.门限值 － 出现门限效应时所对应的输入信噪比值称为门限值,记为(Si /Ni) b . 4非线性调制（角度调制）原理①角度调制与幅度调制不同的是,已调信号频谱不再是原调制信号频谱的线性搬移,而是频谱的非线性变换,会产生与频谱搬移不同的新的频率成分,故又称为非线性调制.②与幅度调制技术相比,角度调制最突出的优势是其较高的抗噪声性能；代价是角度调制占用比幅度调制信号更宽的带宽.5、去加重就是在解调器输出端接一个传输特性随频率增加而滚降的线性网络Hd (f) ,将调制频率高频端的噪声衰减,使总的噪声功率减小.但是,由于去加重网络的加入,在有效地减弱输出噪声的同时,必将使传输信号产生频率失真.因此,必须在调制器前加入一个预加重网络Hp(f) ,人为地提升调制信号的高频分量,以抵消去加重网络的影响.显然,为了使传输信号不失真,应该有这是保证输出信号不变的必要条件.6、各种模拟调制系统的比较VSB略大于f m近似SSB复杂电视广播、数据传输FM中等超短波小功率电台（窄带FM）；调频立体声广播等高质量通信（宽带FM ）特点与应用AM：优点是接收设备简单；缺点是功率利用率低,抗干扰能力差.主要用在中波和短波调幅广播.DSB调制：优点是功率利用率高,且带宽与AM相同,但设备较复杂.应用较少,一般用于点对点专用通信.SSB调制：优点是功率利用率和频带利用率都较高,抗干扰能力和抗选择性衰落能力均优于AM,而带宽只有AM的一半；缺点是发送和接收设备都复杂.SSB常用于频分多路复用系统中.VSB调制：抗噪声性能和频带利用率与SSB相当.在电视广播、数传等系统中得到了广泛应用.FM： FM的抗干扰能力强,广泛应用于长距离高质量的通信系统中.缺点是频带利用率低,存在门限效应.7、频分复用（FDM）:频分复用是一种按频率来划分停产的利用方式.在FDM 中,信道的带宽被分成多个相互不重叠的频段（子通道）,每路信号占据其中的一个子通道,并且各路之间必须留有未被使用的频带（防护频带）进行分隔,以防止信号重叠.第六章数字基带传输系统数字基带信号－未经调制的数字信号,它所占据的频谱是从零频或很低频率开始的.数字基带传输系统－不经载波调制而直接传输数字基带信号的系统,常用于传输距离不太远的情况下.数字带通传输系统－包括调制和解调过程的传输系统几种基本的基带信号波形单极性波形：该波形的特点是电脉冲之间无间隔,极性单一,易于用TTL、CMOS电路产生；缺点是有直流分量,要求传输线路具有直流传输能力,因而不适应有交流耦合的远距离传输,只适用于计算机内部或极近距离的传输.双极性波形：当“1”和“0”等概率出现时无直流分量,有利于在信道中传输,并且在接收端恢复信号的判决电平为零值,因而不受信道特性变化的影响,抗干扰能力也较强.单极性归零(RZ)波形：信号电压在一个码元终止时刻前总要回到零电平.通常,归零波形使用半占空码,即占空比为50%.从单极性RZ波形可以直接提取定时信息.与归零波形相对应,上面的单极性波形和双极性波形属于非归零(NRZ)波形,其占空比等于100％.双极性归零波形：兼有双极性和归零波形的特点.使得接收端很容易识别出每个码元的起止时刻,便于同步.差分波形：用相邻码元的电平的跳变和不变来表示消息代码 ,图中,以电平跳变表示“1”,以电平不变表示“0”.它也称相对码波形.用差分波形传送代码可以消除设备初始状态的影响.多电平波形（了解）：可以提高频带利用率.图中给出了一个四电平波形2B1Q.几种常用的传输码型AMI码：传号交替反转码编码规则：将消息码的“1”(传号)交替地变换为“+1”和“-1”,而“0”(空号)保持不变.例：消息码： 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 …AMI码： 0 -1 +1 0 0 0 0 0 0 0 –1 +1 0 0 –1 +1…AMI码对应的波形是具有正、负、零三种电平的脉冲序列.AMI码的优点：没有直流成分,且高、低频分量少,编译码电路简单,且可利用传号极性交替这一规律观察误码情况；如果它是AMI-RZ波形,接收后只要全波整流,就可变为单极性RZ波形,从中可以提取位定时分量AMI码的缺点：当原信码出现长连“0”串时,信号的电平长时间不跳变,造成提取定时信号的困难.解决连“0”码问题的有效方法之一是采用HDB码.HDB3码：3阶高密度双极性码它是AMI码的一种改进型,改进目的是为了保持AMI码的优点而克服其缺点,使连“0”个数不超过3个.编码规则：（1）检查消息码中“0”的个数.当连“0”数目小于等于3时,HDB3码与AMI码一样,+1与-1交替；（2）连“0”数目超过3时,将每4个连“0”化作一小节,定义为B00V,称为破坏节,其中V称为破坏脉冲,而B称为调节脉冲；（3）V与前一个相邻的非“0”脉冲的极性相同(这破坏了极性交替的规则,所以V称为破坏脉冲),并且要求相邻的V码之间极性必须交替.V的取值为+1或-1.（4）B的取值可选0、+1或-1,以使V同时满足（3）中的两个要求；（5）V码后面的传号码极性也要交替.例：消息码： 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 00 0 0 1 1AMI码： -1 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 -1 +1 0 0 0 0 00 0 0 -1 +1HDB码： -1 0 0 0 –V +1 0 0 0 +V -1 +1-B 0 0 –V +B0 0 +V -1 +1其中的V脉冲和B脉冲与1脉冲波形相同,用V或B符号表示的目的是为了示意该非“0”码是由原信码的“0”变换而来的.HDB3码的译码：码的编码虽然比较复杂,但译码却比较简单.从上述编 HDB3码规则看出,每一个破坏脉冲V总是与前一非“0”脉冲同极性(包括B在内).这就是说,从收到的符号序列中可以容易地找到破坏点V,于是也断定V符号及其前面的3个符号必是连“0”符号,从而恢复4个连“0”码,再将所有-1变成+1后便得到原消息代码.双相码：又称曼彻斯特（Manchester）码用一个周期的正负对称方波表示“0”,而用其反相波形表示“1”.“0”码用“01”两位码表示,“1”码用“10 ”两位码表示例：消息码： 1 1 0 0 1 0 1双相码： 10 10 01 01 10 01 10优缺点：双相码波形是一种双极性NRZ波形,只有极性相反的两个电平.它在每个码元间隔的中心点都存在电平跳变,所以含有丰富的位定时信息,且没有直流分量,编码过程也简单.缺点是占用带宽加倍,使频带利用率降低.密勒码：又称延迟调制码编码规则：“1”码用码元中心点出现跃变来表示,即用“10”或“01”表示.“0”码有两种情况：单个“0”时,在码元持续时间内不出现电平跃变,且与相邻码元的边界处也不跃变,连“0”时,在两个“0”码的边界处出现电平跃变,即"00”与“11”交替.例：图(a)是双相码的波形；图(b）为密勒码的波形；若两个“1”码中间有一个“0”码时,密勒码流中出现最大宽度为2Ts的波形,即两个码元周期.这一性质可用来进行宏观检错.用双相码的下降沿去触发双稳电路,即可输出密勒码.CMI码：CMI码是传号反转码的简称.编码规则：“1”码交替用“1 1”和“0 0”两位码表示；“0”码固定地用“01”表示.波形图举例：如下图(c)CMI码易于实现,含有丰富的定时信息.此外,由于10为禁用码组,不会出现3个以上的连码,这个规律可用来宏观检错.数字基带信号传输系统的组成基本结构信道信号形成器（发送滤波器）：压缩输入信号频带,把传输码变换成适宜于信道传输的基带信号波形.信道：信道的传输特性一般不满足无失真传输条件,因此会引起传输波形的失真.另外信道还会引入噪声n(t),并假设它是均值为零的高斯白噪声.接收滤波器：它用来接收信号,滤除信道噪声和其他干扰,对信道特性进行均衡,使输出的基带波形有利于抽样判决.抽样判决器：对接收滤波器的输出波形进行抽样判决,以恢复或再生基带信号.同步提取：用同步提取电路从接收信号中提取定时脉冲码间串扰两种误码原因：码间串扰信道加性噪声码间串扰原因：系统传输总特性不理想,导致前后码元的波形畸变、展宽并使前面波形出现很长的拖尾,蔓延到当前码元的抽样时刻上,从而对当前码元的判决造成干扰.码间串扰严重时,会造成错误判决.无码间串扰的条件时域条件如上所述,只要基带传输系统的冲激响应波形h(t)仅在本码元的抽样时刻上有最大值,并在其他码元的抽样时刻上均为0,则可消除码间串扰.也就是说,若对h(t)在时刻t = kT s（这里假设信道和接收滤波器所造成的延迟t0 = 0）抽样,则应有下式成立上式称为无码间串扰的时域条件.也就是说,若h(t)的抽样值除了在t = 0时不为零外,在其他所有抽样点上均为零,就不存在码间串扰.由理想低通特性还可以看出,对于带宽为的理想低通传输特性：若输入数据以RB = 1/Ts波特的速率进行传输,则在抽样时刻上不存在码间串扰.若以高于1/Ts波特的码元速率传送时,将存在码间串扰.通常将此带宽B称为奈奎斯特带宽,将RB称为奈奎斯特速率.此基带系统所能提供的最高频带利用率为极限传输速率2fN,极限频带利用率（2Baud/HZ）眼图眼图可以定性反映码间串扰的大小和噪声的大小,眼图还可以用来指示接收滤波品器的调整,以减小码间串扰,改善系统性能.同时,通过眼图我们还可以获得有关传输性能的许多信息.最佳抽样时刻是“眼睛”张开最大的时刻；定时误差灵敏度是眼图斜边的斜率.斜率越大,对位定时误差越敏感；图的阴影区的垂直高度表示抽样时刻上信号受噪声干扰的畸变程度；图中央的横轴位置对应于判决门限电平；抽样时刻上,上下两阴影区的间隔距离之半为噪声容限,若噪声瞬时值超过它就可能发生错判；图中倾斜阴影带与横轴相交的区间表示了接收波形零点位置的变化范围,即过零点畸变,它对于利用信号零交点的平均位置来提取定时信息的接收系统有很大影响.第7章数字带通传输系统数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输.数字调制：把数字基带信号变换为数字带通信号（已调信号）的过程.数字带通传输系统：通常把包括调制和解调过程的数字传输系统.数字调制技术有两种方法：利用模拟调制的方法去实现数字式调制；通过开关键控载波,通常称为键控法.基本键控方式：振幅键控(ASK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)要求会画2ASK 2PSK波形2ASK信号解调方法非相干解调(包络检波法) 相干解调(同步检测法)波形图中,假设相干载波的基准相位与2PSK信号的调制载波的基准相位一致（通常默认为0相位）.但是,由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着的相位模糊,即恢复的本地载波与所需的相干载波可能同相,也可能反相,这种相位关系的不确定性将会造成解调出的数字基带信号与发送的数字基带信号正好相反,即“1”变为“0”,“0”变为“1”,判决器输出数字信号全部出错.这种现象称为2PSK 方式的“倒π”现象或“反相工作”.对同一解调方式,采用相干解调方式的误码率低于非相干解调方式.在抗加行高斯白噪声方面,相干2PSK性能最好,2FSK次之,2ASK最差[例采用2FSK方式在等效带宽为2400Hz的传输信道上传输二进制数字.2FSK信号的频率分别为f 1 = 980 Hz,f 2 = 1580 Hz,码元速率R B = 300 B.接收端输入（即信道输出端）的信噪比为6dB.试求： （1）2FSK 信号的带宽；（2）包络检波法解调时系统的误码率； （3）同步检测法解调时系统的误码率. 解（1）根据式,该2FSK 信号的带宽为（2）由于误码率取决于带通滤波器输出端的信噪比.由于FSK 接收系统中上、下支路带通滤波器的带宽近似为 22600Hz s B B f R ===它仅是信道等效带宽（2400Hz ）的1/4,故噪声功率也减小了1/4,因而带通滤波器输出端的信噪比比输入信噪比提高了4倍.又由于接收端输入信噪比为6dB,即4倍,故带通滤波器输出端的信噪比应为 4416r =⨯= 将此信噪比值代入误码率公式,可得包络检波法解调时系统的误码率（3）同理可得同步检测法解调时系统的误码率[例假设采用2DPSK 方式在微波线路上传送二进制数字信息.已知码元速率R B = 106 B,信道中加性高斯白噪声的单边功率谱密度n 0 = 2 10-10 W/Hz.今要求误码率不大于10-4.试求(1)采用差分相干解调时,接收机输入端所需的信号功率； (2)采用相干解调-码反变换时,接收机输入端所需的信号功率. 解(1)接收端带通滤波器的带宽为 62210Hz B B R ==⨯ 其输出的噪声功率为 210640*********W n n B σ--==⨯⨯⨯=⨯所以,2DPSK 采用差分相干接收的误码率为 41102r e P e --=≤ 求解可得8.52r ≥。
数字通信系统的主要性能指标
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。
提⾼信道信噪⽐(信号功率/噪声功率)，缩短中继段距离信噪⽐可以提⾼，从⽽使误码率减少。
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。
以上是无线通信系统性能测试的一些关键指标，不同的系统可能有不同的测试需求和指标重要性。
在进行测试时，需要选择合适的测试方法和工具，并结合实际场景和需求进行综合评估。
通过对关键指标的测试和分析，可以帮助优化无线通信系统的性能，提供更好的用户体验和服务质量。
《通信技术基础》课件——任务4 系统性能指标
A系统：
b
Rb B
2400 2400
（1 b/（s
Hz））
B系统：
b
Rb B
2400 （ 2 b/（s Hz）） 1200
所以，B系统的有效性更好。
— 17 —
17
第一章 通信技术概论
1.4 信系统性能指标
— 18 —
评注：两个传输速率相同的系统，若占用的带宽不同，则两者的传输 速率不同，所以频带利用率更好地反映了数字通信系统的有效性。
19
第一章 通信技术概论
1.4 信系统性能指标
— 20 —
2.数字通信系统的可靠性指标 数字通信系统的可靠性可用信号在传输过程中出现错误的概率来衡量，即用差 错率来衡量。差错率也有两种表示方法：误码率（Pe）和误信率（Pb）表示。 （1）误码率（Pe），指错误接收的码元数在传输总码元数中所占的比例，更确切 的说，误码率是码元在传输系统中被传错的概率，即：
例：某信源在1秒内传送1000个符号，且每个符号的平均信息量为1b， 则该信源的信息速率Rb为1000b/s.
11
第一章 通信技术概论
1.4 信系统性能指标
— 12 —
在“0”、“1”等概率出现的二进制系统中，每个码元含有的信息量为1b，所以
二进制数字信号系统的码元速率和信息速率在数量上相等。
在采用多（N）进制码元的传输中，若N个符号相互独立且等概出现，则每个码元
**结论：若数字传输系统的进制不同，其传输速度 通过信息传输速率来衡量。
26
第一章 通信技术概论
小结
— 27 —
任务1：通信的 1. 掌握通信的目的、基本概念；2. 了解通信发展的历史
基本概念、组 ；3. 能区分信号、信息、消息的概念。4. 掌握通信系统
2-2 通信系统的主要性能指标
8
《通信原理》 国防科技大学电子科学与工程学院 马东堂 _______________________________________________________
通信系统的主要性能指标
① 误码率 传输过程中发生错误码元数与传Leabharlann 的总码元数之比Pe = lim
N →∞
错误码元数 n 传输的总码元数 N
通信系统的主要性能指标
传输速率分为码元传输速率和信息传输速率
又叫符号速率或码速率，它表示单位时间（每秒）内传输 的码元（符号）的个数。其单位为波特，常用B表示，简称波 特率
① 码元传输速率(R B)
② 信息传输速率(Rb)
又叫信息速率或比特速率，它表示单位时间（每秒）内传 送的信息量或比特数。其单位为比特/秒，记为bit/s或bps
2
《通信原理》 国防科技大学电子科学与工程学院 马东堂 _______________________________________________________
通信系统的主要性能指标
一、通信系统性能指标涉及要素
有效性：传输一定信息所占用的资源多少 可靠性：通信传输质量 安全性：保密性、抗窃听、抗截获 适应性：使用的环境条件 经济性：系统的成本 标准性：系统接口、结构及协议符合国家、国际标准 维修性：系统是否维修方便 工艺性：通信系统各种工艺要求
5
通信系统的主要性能指标
9 二进制信息传输时，码元传输速率等于信息传输速率
Rb = RB
9 M进制码元传输时， R b = R B ⋅ log 2 M （M为2的整幂次） 9 传输速率的高低直接对应着对传输信道带宽的要求。高的 传输速率要求较高的信道传输带宽，低传输速率要求较窄 的信道带宽
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
• 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
• 误字率Pw = 错误接收字数/总传输字数 • 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
17
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
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。
提交形式：每个小组提交一份作业。
作业word文档命名方式：1.项目X-X：第X组-X月X号（小组完成作业）
• 在数字通信系统中，一般用信息传输速率来衡量有效性。
• 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。
内容要求：
1.衡量通信系统的性能指标 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。 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 ？（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？ 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？
有效性和可靠性的关系：速度～质量
传输速率：
• 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
# 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/符号。
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
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。
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。
2018/12/11 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
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。
6
码元
t 模拟信号
数字信号
t
模拟信号
t
模拟信号和数字信号
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。
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
2018/12/11 18 2.项目X-X：第X组-姓名-X月X号（个人完成作业）
合作愉快！
项目评估
1.学生的项目准备情况 2.学生在项目行动中的表现情况
你
我
3.学生的任务单完成情况
他或她
你我他共同参与的360度评价！！
2018/12/11
感谢大家！！
19
2018/12/11
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
2018/12/11
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
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
2018/12/11
1
项目准备
信息量的公式和单位? 检索有效性与可靠性的概念?
探讨模拟通信系统用什么指标来衡量其通信质
量?
2018/12/11
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
任务三：可靠性
• 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