1-3通信系统的主要性能指标(课件PPT)
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通信系统概述(共22张PPT)精选
① 基带信号(xìnhào)特性
② 调制、解调原理
③ 信道与噪声统计特性及其对信号(xìnhào)传输
影响
④ 各类调制方式系统的抗干扰性能
第五页，共22页。
UP
二、数字(shùzì)通信系统模型 1、数字(shùzì)频带通信系统模型
(Model for Digital Band Communication
x1, x2, ..., xn p(x1),p(x2),…,p(xn)
n
且∑p(xi) = 1
i=1
n
H(x) =-∑p(xi)log2 p(x2) i=1
H(x)-----信息源的熵.
bit/符号(symbol)
注意(zhù yì)单位!
第十六页，共22页。
上一页
讨论：H(x)的性质:
(1) H(x)是非(shìfēi)负的
第二十页，共22页。
上一页
(Capacity of Channel)
含义: 信道容量背景下,且信道带宽与有用信号功率 受限下,调制信道无差错(差错率趋于0)地传输数据信 号的极限速率(极限速率趋于∞)称~
定义: 设①双边(shuāngbiān)加性噪声为 Pi( )=n0/2的G.W ②信道工作频带为B(Hz) ③有用 信号功率为S(W),则信道容量由香农公式决定:
5、按工作频率
6、按通信(tōng xìn)业务
FDM TDM CDM
长波通信
中波通信
短波通信
微波通信
光波通信
电报
电话：可视电话
TV 雷达
已派生出来
第十一页，共22页。
一、信息(xìnxī)与消息(information and message)
② 调制、解调原理
③ 信道与噪声统计特性及其对信号(xìnhào)传输
影响
④ 各类调制方式系统的抗干扰性能
第五页，共22页。
UP
二、数字(shùzì)通信系统模型 1、数字(shùzì)频带通信系统模型
(Model for Digital Band Communication
x1, x2, ..., xn p(x1),p(x2),…,p(xn)
n
且∑p(xi) = 1
i=1
n
H(x) =-∑p(xi)log2 p(x2) i=1
H(x)-----信息源的熵.
bit/符号(symbol)
注意(zhù yì)单位!
第十六页，共22页。
上一页
讨论：H(x)的性质:
(1) H(x)是非(shìfēi)负的
第二十页，共22页。
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(Capacity of Channel)
含义: 信道容量背景下,且信道带宽与有用信号功率 受限下,调制信道无差错(差错率趋于0)地传输数据信 号的极限速率(极限速率趋于∞)称~
定义: 设①双边(shuāngbiān)加性噪声为 Pi( )=n0/2的G.W ②信道工作频带为B(Hz) ③有用 信号功率为S(W),则信道容量由香农公式决定:
5、按工作频率
6、按通信(tōng xìn)业务
FDM TDM CDM
长波通信
中波通信
短波通信
微波通信
光波通信
电报
电话：可视电话
TV 雷达
已派生出来
第十一页，共22页。
一、信息(xìnxī)与消息(information and message)
通信系统原理PPT课件
(1)按业务不同可分为：电话网、电报网、数据通信网、传真通信网、图像 通信网、有线电视网、IP网、综合业务数字网（ISDN）等。
(2)按信号形式不同可分为：模拟通信网、数字通信网、数字/模拟混合网 等。
(3)按服务范围不同可分为：本地电信网、农村电信网、长途电信网、国际 电信网等。
(4)按传输媒质不同可分为：架空明线网、电缆通信网、光纤通信网、卫星 通信网、移动通信网等。
(5)按交换方式分为：电路交换网、报文交换网、分组交换网、宽带交换网 等。
(6)按网络结构形式不同可分为：网状网、星形网、环形网、总线网等。 (7)按服务对象不同可可分：公用网和专用网，在某种公共网络平台之上，
还可以开展虚拟专用网VPN（Vital Private Network）业务。 (8)按功能不同可分为：传输网、时钟网、信令网、管理网。 (9)按网络层次分：其一纵向分层，可将网络分为应用层、业务网、和传送
模拟通信系统的一般模型如下图 ：
信源
调制器
信道
解调器
信宿
噪声源
第14页/共76页
数字通信系统的构成
数字通信系统的一般模型
信
信
信
源
加
道
调
编
编制
源
码
密
码
器
信 道
信
信
解
道
解源
信
调 器
译 码
密
译 码
宿
噪声源
数字频带传输系统模型
信源
基带信号 形成器
信
接收
抽样
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
道
滤波器
判决器
信宿
噪声
数字基带传输系统模型
第15页/共76页
(2)按信号形式不同可分为：模拟通信网、数字通信网、数字/模拟混合网 等。
(3)按服务范围不同可分为：本地电信网、农村电信网、长途电信网、国际 电信网等。
(4)按传输媒质不同可分为：架空明线网、电缆通信网、光纤通信网、卫星 通信网、移动通信网等。
(5)按交换方式分为：电路交换网、报文交换网、分组交换网、宽带交换网 等。
(6)按网络结构形式不同可分为：网状网、星形网、环形网、总线网等。 (7)按服务对象不同可可分：公用网和专用网，在某种公共网络平台之上，
还可以开展虚拟专用网VPN（Vital Private Network）业务。 (8)按功能不同可分为：传输网、时钟网、信令网、管理网。 (9)按网络层次分：其一纵向分层，可将网络分为应用层、业务网、和传送
模拟通信系统的一般模型如下图 ：
信源
调制器
信道
解调器
信宿
噪声源
第14页/共76页
数字通信系统的构成
数字通信系统的一般模型
信
信
信
源
加
道
调
编
编制
源
码
密
码
器
信 道
信
信
解
道
解源
信
调 器
译 码
密
译 码
宿
噪声源
数字频带传输系统模型
信源
基带信号 形成器
信
接收
抽样
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
道
滤波器
判决器
信宿
噪声
数字基带传输系统模型
第15页/共76页
通信原理 课件 ppt
信号与系统之间存在密切的关系。一个系统通常由输入、输出和系统本身组成，而信号 则是通过系统传输的物质。系统对信号具有处理、变换和传输等功能。在通信原理中， 信号需要通过系统进行传输，因此信号与系统的关系是密不可分的。信号的特性和系统
的特性相互影响，决定了通信系统的性能和传输质量。
03
模拟通信原理
模拟信号的调制与解调
无线电波传播方式
无线电波通过直射、反射、折射 、散射等方式传播，受到地形、 建筑物、气候等因素的影响。
无线电波传播损耗
无线电波在传播过程中会受到空 气阻力、地面吸收等因素的影响 ，导致能量逐渐衰减。
无线电波频段
无线电波根据频率可分为长波、 中波、短波等不同频段，不同频 段的无线电波具有不同的传播特 性和应用场景。
调频的特点
调频信号的带宽较大，抗干扰能力强，能够 传输更多的信息。
调相的特点
调相信号的相位信息可以携带信息，具有较 高的保密性。
模拟通信系统的性能分析
信噪比
误码率
信噪比是衡量通信系统性能的重要指标， 表示信号功率与噪声功率的比值。
误码率是衡量数据传输质量的重要指标， 表示传输过程中出现误码的概率。
带宽效率
抗干扰能力
带宽效率是指通信系统传输速率与带宽的 比值，反映了系统的传输效率。
抗干扰能力是指通信系统在存在噪声和干 扰的情况下，能够正常传输信号的能力。
04
数字通信原理
数字信号的调制与解调
数字信号调制
将数字信号转换为适合传输的信 号形式，如调频、调相和调幅等
。
数字信号解调
将已调制的信号还原为原始数字信 号的过程。
通信原理 课件
目录
• 通信系统概述 • 信号与系统基础 • 模拟通信原理 • 数字通信原理 • 无线通信原理 • 通信原理实验与案例分析
的特性相互影响，决定了通信系统的性能和传输质量。
03
模拟通信原理
模拟信号的调制与解调
无线电波传播方式
无线电波通过直射、反射、折射 、散射等方式传播，受到地形、 建筑物、气候等因素的影响。
无线电波传播损耗
无线电波在传播过程中会受到空 气阻力、地面吸收等因素的影响 ，导致能量逐渐衰减。
无线电波频段
无线电波根据频率可分为长波、 中波、短波等不同频段，不同频 段的无线电波具有不同的传播特 性和应用场景。
调频的特点
调频信号的带宽较大，抗干扰能力强，能够 传输更多的信息。
调相的特点
调相信号的相位信息可以携带信息，具有较 高的保密性。
模拟通信系统的性能分析
信噪比
误码率
信噪比是衡量通信系统性能的重要指标， 表示信号功率与噪声功率的比值。
误码率是衡量数据传输质量的重要指标， 表示传输过程中出现误码的概率。
带宽效率
抗干扰能力
带宽效率是指通信系统传输速率与带宽的 比值，反映了系统的传输效率。
抗干扰能力是指通信系统在存在噪声和干 扰的情况下，能够正常传输信号的能力。
04
数字通信原理
数字信号的调制与解调
数字信号调制
将数字信号转换为适合传输的信 号形式，如调频、调相和调幅等
。
数字信号解调
将已调制的信号还原为原始数字信 号的过程。
通信原理 课件
目录
• 通信系统概述 • 信号与系统基础 • 模拟通信原理 • 数字通信原理 • 无线通信原理 • 通信原理实验与案例分析
《通信原理》第六版课件(全)
发送设备：产生适合于在信道中传输的信号。 信道：将来自发送设备的信号传送到接收端的物理
媒质。分为有线信道和无线信道两大类。 2021/8/18 噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。
第1章 绪论
接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电 信号。
受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如 扬声器等。
x3,…,
1
xM
所包含的信息量分别为
log2 P(x1) ， log2 P(x2 ) ， ， log2 P(xM )
于是，每个符号所含平均信息量为
H (x) P(x1)[ log2 P(x1)] P(x2 )[ log2 P(x2 )] P(xM )[ log2 P(xM )]
M
P(xi )lo g2 P(xi ) (比特 / 符号） i 1
2021/8/18
第1章 绪论
若用熵的概念来计算：
H
3 8
log
2
3 8
1 4
log 2
1 4
1 4
log 2
1 4
1 8
log
2
1 8
1.906 （比特 / 符号）
则该消息的信息量
I 57 1.906 108.64 (b)
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。
(1.4 6)
2021/8/由18 于H(x)同热力学中的熵形式相似，故称它为信息源的熵
第1章 绪论
【例1】 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
媒质。分为有线信道和无线信道两大类。 2021/8/18 噪声源：集中表示分布于通信系统中各处的噪声。
第1章 绪论
接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电 信号。
受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如 扬声器等。
x3,…,
1
xM
所包含的信息量分别为
log2 P(x1) ， log2 P(x2 ) ， ， log2 P(xM )
于是，每个符号所含平均信息量为
H (x) P(x1)[ log2 P(x1)] P(x2 )[ log2 P(x2 )] P(xM )[ log2 P(xM )]
M
P(xi )lo g2 P(xi ) (比特 / 符号） i 1
2021/8/18
第1章 绪论
若用熵的概念来计算：
H
3 8
log
2
3 8
1 4
log 2
1 4
1 4
log 2
1 4
1 8
log
2
1 8
1.906 （比特 / 符号）
则该消息的信息量
I 57 1.906 108.64 (b)
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。
(1.4 6)
2021/8/由18 于H(x)同热力学中的熵形式相似，故称它为信息源的熵
第1章 绪论
【例1】 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
新编第3章数据通信系统PPT课件
数据通信系统
公用电话网
源系统
传输系统
目的系统
输入 信息
源点
发送器
传输系统
接收器
输入 数据
发送的信号
接收的信号
输出 数据
终点
输出 信息
通信系统的模型
3.1.3 数据通信中的主要性能指标
• 在数据通信系统中，为了描述数据传输速率的大小和传输质量的 好坏，需要运用波特率和比特率等技术指标。波特率和比特率是 用不同的方式描述系统传输质量的参量。
• ① 比特率S 比特率又称为信息速率，它反映一个数据通信系 统每秒所传输的2进制数据位数（bit），单位是：比特/秒（ bits/s）或bps。
• ② 波特率B 波特率是一种调制速率，又称波形速率。它是指 数字信号经过调制后的速率，即经过调制后的模拟信号每秒钟变 化的次数，也就是数据通信系统中线路上每秒传送的波形个数， 其单位为波特。
3.3.1 电路交换
电路交换最典型的例子就是电话通信系统。一百多年来，经过 了多次改革和更新，已经从电话交换机的人工转接，发展到了现 代程控交换机的自动转接。
用户线 中继线 A
交换机 C
交换机
中继线 交换机
D
电路交换示意图
交换机 B
用户线
3.3.1 电路交换
• 特点：在数据传送开始之前必须先设置一条专用的通 路。在线路释放之前，该通路由一对用户完全占用。 对于猝发式的通信，电路交换效率不高。
3.1.1 信息、数据和信号
模拟信号与数字信号
模拟数据 模拟数据 数字数据 模拟数据
放大器 调制器
PCM 编码器
调制器
数字 发送器
模拟信号 数字信号 模拟信号 数字信号
模拟数据、数字数据和模拟信号、数字信号
公用电话网
源系统
传输系统
目的系统
输入 信息
源点
发送器
传输系统
接收器
输入 数据
发送的信号
接收的信号
输出 数据
终点
输出 信息
通信系统的模型
3.1.3 数据通信中的主要性能指标
• 在数据通信系统中，为了描述数据传输速率的大小和传输质量的 好坏，需要运用波特率和比特率等技术指标。波特率和比特率是 用不同的方式描述系统传输质量的参量。
• ① 比特率S 比特率又称为信息速率，它反映一个数据通信系 统每秒所传输的2进制数据位数（bit），单位是：比特/秒（ bits/s）或bps。
• ② 波特率B 波特率是一种调制速率，又称波形速率。它是指 数字信号经过调制后的速率，即经过调制后的模拟信号每秒钟变 化的次数，也就是数据通信系统中线路上每秒传送的波形个数， 其单位为波特。
3.3.1 电路交换
电路交换最典型的例子就是电话通信系统。一百多年来，经过 了多次改革和更新，已经从电话交换机的人工转接，发展到了现 代程控交换机的自动转接。
用户线 中继线 A
交换机 C
交换机
中继线 交换机
D
电路交换示意图
交换机 B
用户线
3.3.1 电路交换
• 特点：在数据传送开始之前必须先设置一条专用的通 路。在线路释放之前，该通路由一对用户完全占用。 对于猝发式的通信，电路交换效率不高。
3.1.1 信息、数据和信号
模拟信号与数字信号
模拟数据 模拟数据 数字数据 模拟数据
放大器 调制器
PCM 编码器
调制器
数字 发送器
模拟信号 数字信号 模拟信号 数字信号
模拟数据、数字数据和模拟信号、数字信号
数字通信系统的主要性能指标
作业
P11 1-3 1-4 1-5
A 00 10 01 11 11 10 00 01 11 01
+3 +1
t 0 -1
-3 四电平数据信号
它共有四种电平：+3、+1、-1、-3。
有效性指标
信息传输速率 Rb （bit/s）
描
比特/秒
述
通信的 符号传输速率（传码率） “速度 Nhomakorabea参
RB(Bd)波特
”问题.
数 频带利用率 bit/s/Hz Bd/Hz
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 4、单位： bit/s 比特/秒
符号传输速率
1、定义：单位时间内传送的码元 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。
长、时间段应具有普遍性
信号抖动
1、、定义：信号抖动是指数字信号码相对于标准位 置的随机偏移
2、特点：数字信号位置的随机偏移，即信号抖动的 定量值的表示也是统计平均值，它与传输系统特性、 信道质量及噪声等有关。
3、多中继段链路传输时，信号抖动具有累积效应。
信号抖动示意图
小结
数字通信技术，是在通信 的可靠性和有效性这一对矛盾 的不断转化过程中发展起来的。 但它的发展是以新理论、新器 件、新技术为基础的。
1.2数字通信系统的主要性能指标
指标分类： 先进性------反映现代技术水平 可行性---------可以实现 可测性------利用现代的手段，仪器工具测量 有效性-----提高资源利用率 传输速率，信道利 用率 可靠性----尽可能准确无误 误码率，错误时间 率 抖动 漂移
通信原理课件第一章.pptx
第1章 绪 论
第三代移动通信系统是向未来个人通信发展的一个重要阶 段，具有里程碑和划时代的意义，让我们关注其发展态势， 迎接它的到来。
目前，我国电话网的规模和技术层次均有质的变化，已初 步建成了以光缆为主，微波、卫星综合利用，固定电话、移动 通信、多媒体通信多网并存，覆盖全国城乡，通达世界各地， 大容量、 高速度、 安全可靠的电信网。
通常，有线通信亦可进一步再分类，如明线通信、电缆通 信、光缆通信等。无线通信形式较多，常见的有微波通信、 短波通信、 移动通信、 卫星通信、 散射通信等。
第1章 绪 论
2. 按信道中传输的信号分类
凡信号的某一参量(如连续波的振幅、频率、 相位， 脉冲 波的振幅、宽度、位置等)可以取无限多个数值， 且直接与消 息相对应的，称为模拟信号。 模拟信号有时也称连续信号， 这个连续是指信号的某一参量可以连续变化(即可以取无限多个 值)， 而不一定在时间上也连续这里指的某一参量是指我们关 心的并作为研究对象的那一参量，绝不是仅指时间参量。当然， 对于参量连续变化、时间上也连续变化的信号，毫无疑问是模 拟信号，如强弱连续变化的语言信号、亮度连续变化的电视图 像信号等都是模拟信号。
用途
音频、电话、数据终端、长距离导航、 时标
导航、信标、电力线通信
调幅广播、移动陆地通信、业余无线电
移动无线电话、短波广播、定点军用通 信、业余无线电 电视、调频广
播、空中管制、车辆通信、导航、集群 通信、无线寻呼
300MHz~3GHz
100 10cm
特高频
波导
电视、空间遥测、雷达导航、点对点通
UHF 分米波无线电
第1章 绪 论
1.2 通 信 的 概 念
1.2.1 通信的定义
精品课件-数字通信原理PPT课件
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网 X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网) X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
微波中继通信的主要发展方向是数字微波,同时要不断增加 系统容量,增加容量的途径是向多电平调制技术发展。目前采用 的调制方式有16QAM和64QAM,并已出现256QAM、1024QAM 等超多电平调制的方式。采用多电平调制,在40 MHz的标准频道 间隔内,可传送1920至7680路PCM数字电话
C B
我国近几年来光纤通信已得到了快速发展,目前光缆长度累计近几 十万km。我国已不再敷设同轴电缆,新的工程将全部采用光纤通信新 技术。
1.2.3发展状况
数字通信 计算机技术 集成制造及发展 1、网络化 各类网络互换互通 2、高速化 信息处理,传输,交换,存储高速化 3、业务多元化 目前仍以语言通信为主,数据业务大大增加 4、标准化 制定国际通用标准的组织主要有
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网) X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
微波中继通信的主要发展方向是数字微波,同时要不断增加 系统容量,增加容量的途径是向多电平调制技术发展。目前采用 的调制方式有16QAM和64QAM,并已出现256QAM、1024QAM 等超多电平调制的方式。采用多电平调制,在40 MHz的标准频道 间隔内,可传送1920至7680路PCM数字电话
C B
我国近几年来光纤通信已得到了快速发展,目前光缆长度累计近几 十万km。我国已不再敷设同轴电缆,新的工程将全部采用光纤通信新 技术。
1.2.3发展状况
数字通信 计算机技术 集成制造及发展 1、网络化 各类网络互换互通 2、高速化 信息处理,传输,交换,存储高速化 3、业务多元化 目前仍以语言通信为主,数据业务大大增加 4、标准化 制定国际通用标准的组织主要有
《通信原理总复习》PPT课件
第一章 绪论
1、四元信源的四个符号出现的概率分别 为1/2、1/4、1/8、1/8，平均信息量 为（ ）。理论上，四元信源的最大
信息量为（ ）。
2、在四进制系统中每秒钟传输1000个四
进制符号，则此系统的码元速率为
（
），信息速率？
（ ）。乘性噪声是否还存在？
• 连续信道，B－信道带宽，信道噪声－高斯白
噪声，其容量
•
C B lo 2 (1 g S /N )b (/s i)t
• N－噪声的平均功率，S—信号的平均功率，S / N－信噪比， C－信道容量。
第一章 绪论
通信系统的主要性能指标：有效性、可靠性 数字通信系统的有效性用 码元速率和信息速率 二者关系: 设信息速率为-Rb ，N进制码元速率-
fc
Bf 2
fcB 2
其f它
精选ppt
22
• 自相关函数
R () P n(f)ej2fd f ffcc B 2 B 2n 2 0ej2fd f ffccB2B2
RBN：
R bR B Nlo2N g(b/s)
RBN
Rb (B) log2 N
第一章 绪论
模拟通信系统的可靠性用输出信噪比来衡量。 数字通信系统的可靠性用差错率来衡量。 差错率分为误码率和误比特率。
例、已知某八进制数字通信系统的信息速 率为12 000 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。
精选ppt
21
– 带通白噪声
• 定义：如果白噪声通过理想矩形的带通滤波器或理 想带通信道，则其输出的噪声称为带通白噪声。
• 功率谱密度
设理想带通滤波器的传输特性为
H(f) 1 0
1.4通信系统的主要性能指标
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
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。
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。
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• 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
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
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
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
内容要求：
1.衡量通信系统的性能指标
• 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
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。
• 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。
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
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。
• 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。
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？
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
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
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
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
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
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
• 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
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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
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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。
• 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。
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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
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。
• 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
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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。
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？
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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
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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