第1章绪论 11引言 通信与通信系统的基本概念 通信:传输与交换消息的过程。 电通信:用电信号携带所要传递的消息,然后经过各种电信道进行传输与交换,以达 到通信的目的 通信系统:为完成通信任务所需的一切技术设备和传输媒质所构成的总体 本课程讨论信息的传输、交换及通信网的基本原理,但侧重点是信息传输原理 12通信系统的组成 通信系统的组成和各部分的作用 通信系统的一般模型如图1-1所示 送设 接收设备 受信者 (发送端) (接收端) 噪声源 图1-1通信系统的一般模型 1.信源 即原始电信号的来源,它的作用是把原始消息信号转换为相应的电信号。这样的电信 号通常称为消息信号或基带信号。一般基带信号的频率都比较低,而且最高频率与最低频 率之间的比值很大,可以远大于1。 2.发送设备 基带传输时,发送设备只要有放大器、滤波器等即可。但通常基带信号需要经过调制 以后,将频谱搬移到较高的频率范围后再传输,这种经过调制后,频谱变高的信号称为频 带信号,对于频带信号的传输称为频带传输。当采用频带传输时,发送设备主要包括调制 器、振荡器、放大器、滤波器等 3.信道和噪声源 在发送设备和接收设备之间用于传输信号的媒质称为信道,目前常用的信道有架空明
1－1 第 1 章 绪 论 1.1 引 言 ⚫ 通信与通信系统的基本概念 通信：传输与交换消息的过程。 电通信：用电信号携带所要传递的消息，然后经过各种电信道进行传输与交换，以达 到通信的目的。 通信系统：为完成通信任务所需的一切技术设备和传输媒质所构成的总体。 本课程讨论信息的传输、交换及通信网的基本原理，但侧重点是信息传输原理。 1.2 通信系统的组成 一、通信系统的组成和各部分的作用 通信系统的一般模型如图 1－1 所示。 信 源 发送设备 信 道 接收设备 受信者 噪声源 图 1－1 通信系统的一般模型 （发送端） （接收端） 1．信源 即原始电信号的来源，它的作用是把原始消息信号转换为相应的电信号。这样的电信 号通常称为消息信号或基带信号。一般基带信号的频率都比较低，而且最高频率与最低频 率之间的比值很大，可以远大于 1。 2．发送设备 基带传输时，发送设备只要有放大器、滤波器等即可。但通常基带信号需要经过调制 以后，将频谱搬移到较高的频率范围后再传输，这种经过调制后，频谱变高的信号称为频 带信号，对于频带信号的传输称为频带传输。当采用频带传输时，发送设备主要包括调制 器、振荡器、放大器、滤波器等。 3．信道和噪声源 在发送设备和接收设备之间用于传输信号的媒质称为信道，目前常用的信道有架空明
线、电缆等有线信道和中长波、短波、微波等无线信道 信号在处理和传输过程中都会受到各种噪声的干扰,从而使信号产生失真。噪声主要 来自信道,但也分散在通信系统的其它部分,为方便起见,在通信系统的一般模型中把噪 声集中画在一起,以噪声源表示。 4.接收设备 接收设备的功能与发送设备相反,其作用是从受噪声影响的有噪信号中区分信号和噪 声,对其进行必要的处理和变换,以恢复相应的基带信号。 5.受信者 其作用是将恢复出来的基带信号转换成相应的消息 提问1:何为基带信号?话音和图像基带信号的频率范围大致为多少? 答:原始消息转换为相应的电信号,通常称为消息信号或基带信号。话音信号:100Hz~ 5KHz,但主要集中在200Hz~3KHz:电视图像信号:0~6MHz 提问2:为何基带信号往往要经过调制以后进行传输? 答:基带信号往往要经过调制以后进行传输,主要原因如下: (1)为了使信号容易通过天线辐射出去 (2)便于进行频率分配(如多个电台) (3)便于进行多路复用(FDM); (4)通过调制减小噪声和干扰的影响(增加带宽,如FM) (5)可以克服某些设备限制(如把宽带信号变为窄带信号,便于放大和滤波)。 提问3:无线电广播中的信息源、信道及受信者的具体内容是什么? 答:无线电广播中的信息源是声电转换器(如麦克风);信道是无线信道(中长波 短波、微波等):受信者是电声转换器(如扬声器)。 、通信系统模型 基本概念 离散消息和连续消息:消息的状态是可数的或离散型的,称为离散消息(数字消息) 消息的状态是连续变化的,则称为连续消息
1－2 线、电缆等有线信道和中长波、短波、微波等无线信道。 信号在处理和传输过程中都会受到各种噪声的干扰，从而使信号产生失真。噪声主要 来自信道，但也分散在通信系统的其它部分，为方便起见，在通信系统的一般模型中把噪 声集中画在一起，以噪声源表示。 4．接收设备 接收设备的功能与发送设备相反，其作用是从受噪声影响的有噪信号中区分信号和噪 声，对其进行必要的处理和变换，以恢复相应的基带信号。 5．受信者 其作用是将恢复出来的基带信号转换成相应的消息。 提问 1：何为基带信号？话音和图像基带信号的频率范围大致为多少？ 答：原始消息转换为相应的电信号，通常称为消息信号或基带信号。话音信号：100Hz～ 5KHz，但主要集中在 200Hz～3KHz；电视图像信号：0~6MHz。 提问 2：为何基带信号往往要经过调制以后进行传输？ 答：基带信号往往要经过调制以后进行传输，主要原因如下： （1） 为了使信号容易通过天线辐射出去； （2） 便于进行频率分配（如多个电台）； （3） 便于进行多路复用（FDM）； （4） 通过调制减小噪声和干扰的影响（增加带宽，如 FM）； （5） 可以克服某些设备限制（如把宽带信号变为窄带信号，便于放大和滤波）。 提问 3：无线电广播中的信息源、信道及受信者的具体内容是什么？ 答：无线电广播中的信息源是声电转换器（如麦克风）；信道是无线信道（中长波、 短波、微波等）；受信者是电声转换器（如扬声器）。 二、通信系统模型 1．基本概念 离散消息和连续消息：消息的状态是可数的或离散型的，称为离散消息（数字消息）； 消息的状态是连续变化的，则称为连续消息
数字信号和模拟信号:若携带消息的电信号参量是离散的,则为数字信号:若携带消 息的电信号参量是连续的,则为模拟信号。 模拟通信系统:在信道中传输模拟信号的系统。 数字通信系统:在信道中传输数字信号的系统 这种划分方式是根据信道传输信号的差异为标准的,而不是根据信源输出的信号来划 分的 2.模拟通信系统模型:(P3) 模拟信息源 周制器 信道 解调器 受信者 (发送端) (接收端) 噪声源 图1-2模拟通信系统模型 模拟信息源/受信者:模拟信息源将发送端的连续消息变换成原始电信号(模拟基 带信号):受信者将接收端得到的原始电信号反变换为原连续消息 调制(解调)器:调制器将原始电信号变换成适合信道传输的频带信号:解调器 将接收到的频带信号反变换成原始电信号 实际上,在上述模型中,系统里还可能包含滤波、放大、变频、辐射、天线等部分 但本课程着重硏究调制和解调,其余过程被认为是足够理想的(即对信号传输不产生失真, 不引入噪声) 3.数字通信系统模型:(P4)
1－3 数字信号和模拟信号：若携带消息的电信号参量是离散的，则为数字信号；若携带消 息的电信号参量是连续的，则为模拟信号。 模拟通信系统：在信道中传输模拟信号的系统。 数字通信系统：在信道中传输数字信号的系统。 这种划分方式是根据信道传输信号的差异为标准的，而不是根据信源输出的信号来划 分的。 2．模拟通信系统模型：（P3） 模拟信息源 调制器 信 道 解调器 受信者 噪声源 图 1－2 模拟通信系统模型 （发送端） （接收端） ⚫ 模拟信息源/受信者：模拟信息源将发送端的连续消息变换成原始电信号（模拟基 带信号）；受信者将接收端得到的原始电信号反变换为原连续消息。 ⚫ 调制（解调）器：调制器将原始电信号变换成适合信道传输的频带信号；解调器 将接收到的频带信号反变换成原始电信号。 实际上，在上述模型中，系统里还可能包含滤波、放大、变频、辐射、天线等部分， 但本课程着重研究调制和解调，其余过程被认为是足够理想的（即对信号传输不产生失真， 不引入噪声）。 3．数字通信系统模型：（P4）
信息源 密 (发送端) (接收端) 噪声源 (a)数字调制通信系统模型 基带信号 接收 首 形成器 滤波器 (发送端) (接收端) 噪声源 (b)数字基带通信系统模型 图1-3数字通信系统模型 信息源:将发送端的离散消息变换成原始电信号(数字基带信号)。 信源编(译)码:为降低信号多余度进行的编(译)码。 信道编(译)码:信道编码又称为抗干扰编码(或纠错编码)。它是在数字基带 信号中人为地按照一定的规律加入多余码元,以便在接收端译码器中发现或纠正 码元在传输中的错误。是为降低误码率进行的编译码。 加(解)密器:在发送端加密器对基带信号人为地进行“扰乱”,以达到加密的 目的:而在接收端,根据通过解密器将扰乱的信号进行恢复 调制(解调)器:数字调制器将数字基带信号变换成适合信道传输的频带信号 数字解调器将接收到的频带信号还原成数字基带信号 ●基带信号形成器(数字基带调制器):把数字基带信号变换成适合于基带信道传 输的基带信号 接收滤波器:用来接收信号和尽可能排除信道噪声和其他干扰。 上述系统模型中没有画出同步环节,因它的位置往往是不固定的。在数字通信中有码 元同步(位同步)、群同步(帧同步、句同步或码组同步)、载波同步三种 模拟信号的数字传输系统模
1－4 信 息 源 噪声源 (a) 数字调制通信系统模型 （发送端） （接收端） 信 源 编 码 信 道 编 码 加 密 器 数 字 调 制 信 道 解 调 器 解 密 器 信 道 译 码 信 源 译 码 码 受 信 者 信 息 源 噪声源 (b) 数字基带通信系统模型 （发送端） （接收端） 基带信号 形成器 信 道 接收 滤波器 受 信 者 图 1-3 数字通信系统模型 ⚫ 信息源：将发送端的离散消息变换成原始电信号（数字基带信号）。 ⚫ 信源编（译）码：为降低信号多余度进行的编（译）码。 ⚫ 信道编（译）码：信道编码又称为抗干扰编码（或纠错编码）。它是在数字基带 信号中人为地按照一定的规律加入多余码元，以便在接收端译码器中发现或纠正 码元在传输中的错误。是为降低误码率进行的编译码。 ⚫ 加（解）密器：在发送端加密器对基带信号人为地进行“扰乱”，以达到加密的 目的；而在接收端，根据通过解密器将扰乱的信号进行恢复。 ⚫ 调制（解调）器：数字调制器将数字基带信号变换成适合信道传输的频带信号； 数字解调器将接收到的频带信号还原成数字基带信号。 ⚫ 基带信号形成器（数字基带调制器）：把数字基带信号变换成适合于基带信道传 输的基带信号。 ⚫ 接收滤波器：用来接收信号和尽可能排除信道噪声和其他干扰。 上述系统模型中没有画出同步环节，因它的位置往往是不固定的。在数字通信中有码 元同步（位同步）、群同步（帧同步、句同步或码组同步）、载波同步三种。 4．模拟信号的数字传输系统模型
模拟信息源 AD及 数字通信 DA及 信源编码 系统 信源译码 图1-4模拟信号的数字传输系统模型 先把模拟信号通过AD变换器转换为数字信号,然后按照数字信号的方法进行传输, 接收端再把数字信号通过DA变换器转换为模拟信号即可。 5.数字通信系统与模拟通信系统的比较 数字通信系统与模拟通信系统相比,其主要优点在于: (1)抗噪声性能好 (2)数字接力通信(中继)时可以消除噪声的积累 (3)可以采用信道编码降低误码率,提高通信质量: (4)便于加密 (5)便于处理、存储、交换 (6)便于和计算机等连接,综合传递各种消息,使通信系统功能増强。 其主要缺点是占用的频带比较宽。 提问1:话音信号为模拟信号,所以传输话音信号的系统一定是模拟通信系统,此说 法正确吗?为何? 答:不对。因为语音信号可以转换为数字信号,然后通过数字通信系统进行传输。 提问2:数字电话与模拟电话有什么区别? 答:区别在于数字电话是数字通信系统,语音信号在信道中已经转换为数字信号:而 模拟电话是模拟通信系统,语音信号在信道中仍然为模拟信号 13通信系统的分类及通信方式 、通信系统的分类 1.有线通信和无线通信—按电信号的传输媒质分 有线通信:用导线作为传输媒质的通信方式 无线通信:利用无线电波在空间的传播来传递消息的通信方式 2.模拟通信和数字通信—按电信号在信道中的存在方式分
1－5 模拟信息源 A/D 及 信源编码 数字通信 系统 D/A 及 信源译码 受信者 图 1－4 模拟信号的数字传输系统模型 先把模拟信号通过 A/D 变换器转换为数字信号，然后按照数字信号的方法进行传输， 接收端再把数字信号通过 D/A 变换器转换为模拟信号即可。 5．数字通信系统与模拟通信系统的比较 数字通信系统与模拟通信系统相比，其主要优点在于： （1） 抗噪声性能好； （2） 数字接力通信（中继）时可以消除噪声的积累； （3） 可以采用信道编码降低误码率，提高通信质量； （4） 便于加密； （5） 便于处理、存储、交换； （6） 便于和计算机等连接，综合传递各种消息，使通信系统功能增强。 其主要缺点是占用的频带比较宽。 提问 1：话音信号为模拟信号，所以传输话音信号的系统一定是模拟通信系统，此说 法正确吗？为何？ 答：不对。因为语音信号可以转换为数字信号，然后通过数字通信系统进行传输。 提问 2：数字电话与模拟电话有什么区别？ 答：区别在于数字电话是数字通信系统，语音信号在信道中已经转换为数字信号；而 模拟电话是模拟通信系统，语音信号在信道中仍然为模拟信号。 1.3 通信系统的分类及通信方式 一、通信系统的分类 1．有线通信和无线通信——按电信号的传输媒质分 有线通信：用导线作为传输媒质的通信方式。 无线通信：利用无线电波在空间的传播来传递消息的通信方式。 2．模拟通信和数字通信——按电信号在信道中的存在方式分
3.基带传输与频带传输—按调制与否分 常用调制方式及用途:(P5) 4.按信号复用方式分 频分复用(FDM)、时分复用(TDM)、码分复用(CDM)。 5.按消息的物理特征分 符号(电报)通信、语音(电话)通信、图像图像与数据通信等。 6.其它分类 如长波、中波、短波及微波通信;卫星通信、光纤通信等。 、通信方式 1.按消息传输的方向与时间关系分 单工通信、半双工通信和全双工通信 2.按数字信号码元的排列方式分 串行通信和并行通信。 3.按连接的用户分 点对点通信和网络通信 14信息及其度量 、信息的定义 关于信息的定义目前已在百种之上,要给出信息的准确定义,在我们这门课来讨论 很难。在通信层次上,我们可以把信息理解为:是消息中包含的有意义的内容,即消息的 内核。而消息则是信息的外壳 区别消息与信息可以从两个方面来理解:(1)同样长短的消息包含的信息可能是不 样的。比如,“他是中国人”、“他是海南人”“我是海口人”三句话包含的信息是不一样 的,很显然,第一句话,在你们听来是一句废话,基本上没有什么信息;而第三句话的信 息量最大,因为众所周知海口是中国海南的一个城市,所以第三句话不仅说明了“他是海
1－6 3．基带传输与频带传输——按调制与否分 常用调制方式及用途：（P5） 4．按信号复用方式分 频分复用（FDM）、时分复用（TDM）、码分复用（CDM）。 5．按消息的物理特征分 符号（电报）通信、语音（电话）通信、图像图像与数据通信等。 6．其它分类 如长波、中波、短波及微波通信；卫星通信、光纤通信等。 二、通信方式 1．按消息传输的方向与时间关系分 单工通信、半双工通信和全双工通信。 2．按数字信号码元的排列方式分 串行通信和并行通信。 3．按连接的用户分 点对点通信和网络通信。 1.4 信息及其度量 一、信息的定义 关于信息的定义目前已在百种之上[1]，要给出信息的准确定义，在我们这门课来讨论 很难。在通信层次上，我们可以把信息理解为：是消息中包含的有意义的内容，即消息的 内核。而消息则是信息的外壳。 区别消息与信息可以从两个方面来理解：（1）同样长短的消息包含的信息可能是不一 样的。比如，“他是中国人”、“他是海南人”、“我是海口人”三句话包含的信息是不一样 的，很显然，第一句话，在你们听来是一句废话，基本上没有什么信息；而第三句话的信 息量最大，因为众所周知海口是中国海南的一个城市，所以第三句话不仅说明了“他是海
口人”,而且还包含了前两句话的信息。(2)不同的消息可能包含同样的信息。如用声音 和文字发送的同一天相同的天气预报 、信息量 信息量是信息多少的度量。信息量的大小与消息出现的概率有关:消息出现的概率越 大,则包含的信息量越小;消息出现的概率越小,则包含的信息量越大 (1)消息中所含的信息量/是出现该消息的概率P(x)的函数,即 =|[P(x) (2)P(x)=1时,l=0;P(x)=0时,=∞ (3)若干互相独立事件构成的消息,所含的信息量等于各独立事件信息量之和,即 =[P(x)P(x2)…]=[P(x)+[P(x2)+ (1-2) 信息量定义为: log p(x) 信息量的单位取决于底a,当a=2时,则信息量的单位为比特(bit);当c=e时,则 信息量的单位为奈特(mite);当a=10时,则信息量的单位为十进制单位(或哈特莱)。 1.等概率出现的离散消息的信息量 若需要传递的离散消息是在M个消息之中独立地选择其一,且认为每一消息的出现概 率相同,则传送每一消息的信息量为: Ⅰ=lo (1-4) M一传送的波形数;P一每一波形出现的概率 2.非等概率出现的离散消息的信息量 设离散信息源是一个由n个符号组成的集合,称符号集。符号集中的每个符号x在消 息中是按一定概率P(x)独立出现的,且∑P(x)=1,则每个符号所含的信息量的统计平 均值,即平均信息量(又称为信息源的熵)为: H(x)=P(xl-log2 P(x,]+P(x2)[-log2 P(x2)+.+P(n)[-log 2 P(,)] ∑P(x,)bg2P(x)(bht/号)
1－7 口人”，而且还包含了前两句话的信息。（2）不同的消息可能包含同样的信息。如用声音 和文字发送的同一天相同的天气预报。 二、信息量 信息量是信息多少的度量。信息量的大小与消息出现的概率有关：消息出现的概率越 大，则包含的信息量越小；消息出现的概率越小，则包含的信息量越大。 （1）消息中所含的信息量 I 是出现该消息的概率 P（x）的函数，即 I = IP(x) （1-1） （2）P（x）=1 时，I=0；P（x）=0 时，I=∞。 （3）若干互相独立事件构成的消息，所含的信息量等于各独立事件信息量之和，即 I = IP(x1 )P(x2 ) = IP(x1 )+ IP(x2 )+ （1-2） 则信息量定义为： log ( ) ( ) 1 log P x P x I = a = − a （1-3） 信息量的单位取决于底 a，当 a=2 时，则信息量的单位为比特（bit）；当 a=e 时，则 信息量的单位为奈特（nite）；当 a=10 时，则信息量的单位为十进制单位（或哈特莱）。 1． 等概率出现的离散消息的信息量 若需要传递的离散消息是在 M 个消息之中独立地选择其一，且认为每一消息的出现概 率相同，则传送每一消息的信息量为： M P x I 2 2 log ( ) 1 = log = （1-4） M—传送的波形数；P—每一波形出现的概率。 2． 非等概率出现的离散消息的信息量 设离散信息源是一个由 n 个符号组成的集合，称符号集。符号集中的每个符号 xi 在消 息中是按一定概率 P(xi)独立出现的，且 ( ) 1 1 = = n i i P x ，则每个符号所含的信息量的统计平 均值，即平均信息量（又称为信息源的熵）为： ( )[log ( )] ( / ) ( ) ( )[ log ( )] ( )[ log ( )] ( )[ log ( )] 1 2 1 2 1 2 2 2 2 P x P x bit 符号 H x P x P x P x P x P x P x n i i i n n = = − = − + − ++ − （1-5）
3.连续消息的平均信息量(相对熵) 若f(x)为连续消息出现的概率密度,则连续消息的平均信息量(相对熵)为: H, (x)=- f(x)loge f(x)dx (1-6) 1.5通信系统的质量指标 通信系统的质量指标主要有:有效性、可靠性、适应性、标准性、经济性及维护使用 等。其中最主要的是有效性和可靠性,它们二者是对立统一的:(P9) 模拟通信系统的质量指标 有效性 有效性可用单位时间内传送的信息量来衡量。模拟通信的有效性是指传输一定的信息 量所消耗的信道资源数(带宽或时间),通常用有效传输带宽来衡量。同样的消息采用不 同的调制方式,则需要不同的频带宽度。频带宽度越窄,则有效性越好。 2.可靠性 可靠性是指接收信息的准确程度,模拟通信用均方差来衡量发送的模拟信号与接收端 恢复的模拟信号之间的误差程度。在实际的模拟通信系统中,其可靠性是用接收终端的输 出信噪比来度量的,这是因为在信道是理想的情况下,误差是由信号传输时的加性噪声产 生的,而加性噪声一般用信噪比衡量。信噪比越大,通信质量越高。当然,在信道不是理 想的情况下,会产生乘性噪声,可以由保真度、可懂度、清晰度等指标进行衡量。本课程 主要讨论加性噪声的影响。 模拟通信系统对SN的要求:一般无线通信26dB以上;普通电话20dB以上:话音通 信听清95%以上,SN在40dB以上:电视图像4dB以上 信噪比是由信号功率和传输中引入的噪声功率决定的:不同的调制方式在同样的信道 条件下所得到的信噪比是不同的。 数字通信系统的质量指标 1.有效性 数字通信的有效性用传输速率来衡量。 (1)码元速率 码元及码元长(宽)度:在数字通信中常常用时间间隔相同的符号来表示一位N进制 信号,此时间间隔内的信号称为N进制码元,而时间间隔的长度称为码元长度。如图所示
1－8 3． 连续消息的平均信息量（相对熵） 若 f(x)为连续消息出现的概率密度，则连续消息的平均信息量（相对熵）为： − H x = − f x f x dx e ( ) ( )log ( ) 1 （1-6） 1.5 通信系统的质量指标 通信系统的质量指标主要有：有效性、可靠性、适应性、标准性、经济性及维护使用 等。其中最主要的是有效性和可靠性，它们二者是对立统一的：（P9） 一、模拟通信系统的质量指标 1．有效性 有效性可用单位时间内传送的信息量来衡量。模拟通信的有效性是指传输一定的信息 量所消耗的信道资源数（带宽或时间），通常用有效传输带宽来衡量。同样的消息采用不 同的调制方式，则需要不同的频带宽度。频带宽度越窄，则有效性越好。 2．可靠性 可靠性是指接收信息的准确程度，模拟通信用均方差来衡量发送的模拟信号与接收端 恢复的模拟信号之间的误差程度。在实际的模拟通信系统中，其可靠性是用接收终端的输 出信噪比来度量的，这是因为在信道是理想的情况下，误差是由信号传输时的加性噪声产 生的，而加性噪声一般用信噪比衡量。信噪比越大，通信质量越高。当然，在信道不是理 想的情况下，会产生乘性噪声，可以由保真度、可懂度、清晰度等指标进行衡量。本课程 主要讨论加性噪声的影响。 模拟通信系统对 S/N 的要求：一般无线通信 26dB 以上；普通电话 20dB 以上；话音通 信听清 95%以上，S/N 在 40dB 以上；电视图像 40dB 以上。 信噪比是由信号功率和传输中引入的噪声功率决定的；不同的调制方式在同样的信道 条件下所得到的信噪比是不同的。 二、数字通信系统的质量指标 1．有效性 数字通信的有效性用传输速率来衡量。 （1）码元速率 码元及码元长（宽）度：在数字通信中常常用时间间隔相同的符号来表示一位 N 进制 信号，此时间间隔内的信号称为 N 进制码元，而时间间隔的长度称为码元长度。如图所示
码元宽度均为Tb的二进制和四进制数字信号的码元序列 Tb 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb 7Tb &Tb 9T 3;10300 Tb 2Tb 3Tb 4Tb 51b 6Tb 7Tb 8Tb 9Tb t 图1-5二/四进制码元序列 码元速率是指单位时间传输的码元数,以RB表示,单位:baud(波特,简记Bd或B), RB=l/Tb,Tb为码元宽度 码元速率与数字信号的进制没有关系,只与码元宽度有关。 (2)信息速率(传信率) 单位时间传输的信息量为信息速率,以Rb表示,单位bits(比特/秒或bps) 对于一个N进制数字信号,RbN=RBN(log2N)。所以,信息速率与进制有关 对于二进制数字信号,R52=RB2,有时简称它们为数码率 (3)频带利用率 数字信号的传输带宽B取决于码元速率,而码元速率与信息速率有着确定的关系。为 了比较不同系统的传输效率,定义频带利用率 nb=RB/B 其物理意义为单位频带能传输的信息速率,单位:bit(sHz) [例1-1某二元码序列的信息速率是2400bis,着改用八元码序列传送该序列,试求 码元速率为多少? FRB2=Rb [例1-2]某消息用十六元码序列传送时,码元速率是300baud,问:其信息速率为多
1－9 码元宽度均为 Tb 的二进制和四进制数字信号的码元序列。 图 1－5 二/四进制码元序列 Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb 7Tb 8Tb 9Tb 0 1 0 1 0 1 1 0 0 t 1 Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb 7Tb 8Tb 9Tb 0 1 0 2 3 1 0 3 0 t 0 码元速率是指单位时间传输的码元数，以 RB 表示，单位：baud（波特，简记 Bd 或 B）， RB＝1/ Tb ，Tb 为码元宽度。 码元速率与数字信号的进制没有关系，只与码元宽度有关。 （2）信息速率（传信率） 单位时间传输的信息量为信息速率，以 Rb 表示，单位 bit/s（比特/秒或 bps）。 对于一个 N 进制数字信号，RbN=RBN（log2N）。所以，信息速率与进制有关。 对于二进制数字信号，Rb2=RB2，有时简称它们为数码率。 （3）频带利用率 数字信号的传输带宽 B 取决于码元速率，而码元速率与信息速率有着确定的关系。为 了比较不同系统的传输效率，定义频带利用率： ηb＝RB/B 其物理意义为单位频带能传输的信息速率，单位：bit/(s.Hz) [例 1-1]某二元码序列的信息速率是 2400bit/s，若改用八元码序列传送该序列，试求 码元速率为多少？ 2400( ) 解： RB8=RB2=Rb2= baud [例 1-2]某消息用十六元码序列传送时，码元速率是 300 baud，问：其信息速率为多
少?着改用二元码序列传送该消息,试求信息速率为多少? 解:Rb16=(kog216)×RB16=4×300=1200(bt/s) Rb2=RB2=rbls=300(bit /s) [例1-3]}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代表A,01代表B,10代表C,11代表D,每个脉冲宽度为5 (1)不同的字母是等概率出现的,试计算传输的平均信息速率。 (2)若每个字母出现的概率为 PA=1/5,PB=14,Pc=1/4,P=3/10 试计算传输的平均信息速率。 解:(1)I= log P(rys log2M=bog24=2(bn/符号) 传输每个符号占用的时间为:Mt=2×5(ms/符号)=10ms/符号) 则:R= =200(bt/s) 0×10 (2)H(x)=->P(x )[og2 P(x) 1.985(b/符号) 则:R r1985 =1985(b/s) 1t10×10 2.可靠性 数字通信的可靠性用差错率来衡量。 (1)误码率 P=lmHB(差错码元数) n→n2(传输的码元总数) 一般数字电话要求Pe不大于10-3,传输数据Pe在10-5~106以下
1－10 少？若改用二元码序列传送该消息，试求信息速率为多少？ 300( / ) (log 16) 4 300 1200( / ) 2 2 16 16 2 16 R R R bit s R R bit s b B B b B = = = 解： = = = [例 1-3]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 代表 A，01 代表 B，10 代表 C，11 代表 D，每个脉冲宽度为 5ms： （1） 不同的字母是等概率出现的，试计算传输的平均信息速率。 （2） 若每个字母出现的概率为 PA=1/5，PB=1/4，PC=1/4，PD=3/10 试计算传输的平均信息速率。 198.5( / ) 10 10 1.985 1.985 ( / ) 10 3 log 10 3 4 1 log 4 1 4 1 log 4 1 5 1 log 5 1 2 ( ) ( )[log ( )] 200( / ) 10 10 2 2 5 / 10 / log log 4 2( / ) ( ) 1 (1) log 3 2 2 2 2 1 2 3 2 2 2 bit s t I R bit H x P x P x bit s t I R t m s m s M bit P x I b n i i i b = = = − − − − = − = = = = = = = = = − = − 则： 符号 （ ） 则： 传输每个符号占用的时间为： （ 符号） （ 符号） 解： 符号 2．可靠性 数字通信的可靠性用差错率来衡量。 （1）误码率 （传输的码元总数） （差错码元数） B eB n e n n p B→ = lim 一般数字电话要求 Pe 不大于 10－3，传输数据 Pe 在 10－5～10－6 以下