第1章緒論使用

通信原理1<<通信原理>>是電子信息類專業的必修專業基礎課。課程介紹本課程主要講授信息傳輸的基本概念、基礎理論和典型技術。課程分析模擬與數字通信的方法與過程、效率與性能，噪聲與干擾對通信的影響、結合有線及無線通信系統的工作原理，使學生系統地了解和掌握現代通信的基礎理論、實現技術和設計思想。2課程特點系統性強、數學含量大。概念多、理論抽象、知識體系繁雜。分析推導的方法往往從時域和頻域同時展開,要求我們從時域和頻域的不同側面全面、準確、方便地理解信號,掌握系統處理的特點和結果。3

前續課程后續課程《高等數學》《各種通信主干課程》《線性代數》《數字電視》《復變函數》《數字圖象處理》《模電、數電、高頻》《信息論》

《信號與系統》本課程為必修的考試課，也是某些專業的研究生入學考試課。建議同學們在課程中復習或補習一下基礎知識。課程位置4對學好本課程的要求課堂要求：不曠課，不遲到早退學習要求：及時獨立完成作業；（根據作業批改次數）注重課后學習，多作習題；加強自學能力的培養。5評分標準平時+期末二部分構成6樊昌信等《通信原理》國防工業出版社曹志剛《現代通信原理》清華大學出版社李白萍,吳東梅《通信原理與技術》人民郵電出版社張傳生等《數字通信原理》西安交通大學出版社徐臺松等《數字通信原理》電子工業出版社參考教材7《通信原理》學習網站

通信原理網絡課程/zskj/5017/txyl/index.htm

現代通信系統原理網絡課程/jp2004/16/wangluokecheng/index.htm

《通信原理》擴展知識網站

移動通信在線/techfield/systech/ss/main.htm

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/參考網站8信息論基礎信源編碼基帶傳輸系統調制與解調差錯控制技術同步技術學習內容9掌握數字通信的基本原理，對信息的表示、信道的通信能力、信源的編碼、信道的編碼以及同步原理有基本的了解。對通信系統的有效性和可靠性的分析，并能根據一定的參數要求，設計相應的數字通信系統。學習目的10

1.1引言

1.2通信系統的基本模型

1.3通信系統分類與通信方式

1.4信息及其度量

1.5通信系統的主要性能指標

習題

本章重點

本章思考第1章緒論11常用通信術語模擬信號與數字信號的區別通信系統的組成和分類、通信方式數字通信系統的主要特點離散消息的信息量，平均信息量（信源熵）通信系統的主要性能指標學習目標121.1引言

通信:信息（或消息）的傳輸和交換。（要求可靠、有效）

1、幾個概念消息：信息的物理表現形式。如語言、文字、數據或圖像等。

信息：消息的內涵，即信息是消息中所包含的人們原來不知而待知的內容。13消息信息1.1引言14

電通信：是利用電（電流或電波，包括光）來傳遞信息。現代通信一般均是指“電通信”。1.1引言信號：消息的電的表示形式。在電通信系統中，電信號是消息傳遞的物質載體。

通信系統：是完成傳遞信息任務所需要的一切技術設備和傳輸媒介所構成的總體。15語言文字

印刷術

計算機網絡

網格計算2、通信的發展不可存儲；速度低；廣泛性低。可存儲；廣泛性低。

表情動作可存儲；速度低；廣泛性高。

電報電話在任何時刻可以在網上獲得有效信息。1.1引言16隨著超級計算機的不斷發展，它已經成為復雜科學計算領域的主宰。但以超級計算機為中心的計算模式存在明顯的不足。超級計算機雖然是一臺處理能力強大的“巨無霸”，但它造價極高，通常只有一些國家級的部門，如航天、氣象等部門才有能力配置這樣的設備。隨著人們日常工作遇到的商業計算越來越復雜，人們越來越需要數據處理能力更強大的計算機，而超級計算機的價格顯然阻止了它進入普通人的工作領域。于是，人們開始尋找一種造價低廉而數據處理能力超強的計算模式，最終科學家們找到了答案—GridComputing(網格計算)。GridComputing17通信的發展簡史和展望

通信技術和通信產業是20世紀80年代以來發展最快的領域之一。是人類進入信息社會的重要標志之一。

1837年莫爾斯發明電報。

1875年，貝爾發明了電話，成為模擬通信的先驅。

1901年，馬克尼（Marconi)利用電磁波實現了從英國到紐芬蘭的2700km的跨大西洋無線電信號傳輸。

20世紀初,出現了電子管,之后又出現了晶體管,20年代開始相繼出現了廣播、傳真、電視。通信由點對點通信發展到點對面通信。18通信的發展簡史和展望一方面,隨著集成電路的發展,大規模、超大規模集成電路問世，使通信設備小型化,價格降低，性能可靠,促進了通信理論和通信方式的大步躍進。另一方面,在通信理論方面，1948年,仙農(香農)(Shannon)發表了著名的論文《通信的數學理論》,提出了通信系統的一般模型和信息熵、信道容量等概念,為信息論----信息系統的基本理論----奠定了理論基礎。之后出現的調制理論、糾錯編碼理論、信號與噪聲理論、信號檢測理論等等,進一步促進了通信技術的發展。在這兩方面的影響下,在其它相關學科發展的促進下,電信技術和電信產業取得了長足進展,實現了微波通信、光纖通信、衛星通信、計算機通信。形成了各種通信網1920現代通信技術微電子技術——現代通信技術的基礎電子學，特別是微電子學是信息技術的關鍵，是現代通信產業的重要基礎，它在很大程度上決定著硬件設備的運行能力。衡量微電子技術發展程度的一個重要指標，是在指甲大小的硅芯片上能集成的元件數目。計算機技術——現代通信技術的核心電話交換技術與計算機技術緊密結合，使交換技術數字程控化。通信與計算機融為一體，這使通信技術得到了飛躍發展，我們把數字通信與計算機的融合稱為現代通信。光子技術——光通信的基礎隨著光子技術的發展，出現了電子—光子芯片。在這種芯片上，電子與光子產生了復雜的相互作用，提供了速率為幾十到上百千兆比特的光波通信能力，使光波通信系統從PDH向SDH光傳輸系統發展。21現代通信技術空間技術——衛星通信技術的基礎現在人們已經利用同步衛星獲取了大量信息，并將這些信息廣泛應用于航天、航海、氣象、定位、救災等方面。衛星通信、衛星電視已經遍及全世界。通信衛星正向大容量、長壽命方面發展。低軌道衛星通信系統的利用，將使地面、空間的通信系統連成一體。這意味著真正的全球個人通信，即人們在地球上任何地方(包括陸地、森林、沙漠、湖泊、高山、海洋、空間)都可隨時與任何人和機器進行信息交流。22現代通信的發展方向□數字化

□遠程與大容量化

□網絡與綜合化

□移動與個人化。數字化:數字化可從脈碼調制(PCM)說起。1937年里夫提出用脈碼調制對語聲信號編碼。第二次世界大戰期間，美軍曾開發并使用過24路PCM系統，取得優良的保密效果。但在商業上應用還要等到20世紀70年代，才逐漸取代當時普遍采用的載波系統。我國是在70年代初期決定采用30路的一次群標準，80年代逐步引入商用，并開始了通信數字化的方向。接著數字程控交換機投入使用，從此開始用數字信號來交換和傳遞信息，信息傳遞發生了根本變革——數字通信。23現代通信的發展方向計算機通信的發展是數字化的另一個動力。移動通信領域中的GSM系統的引入。它是一種時分多址接人的數字通信系統。數字通信系統正在逐步替代原來廣泛使用的模擬調頻方式。通信系統中的信息傳輸已基本數字化。在廣播系統中當前還是以模擬方式為主，但數字化的趨向也已明顯，為了改進質量，數字聲頻廣播和數字電視廣播都已提到日程上來，預計2l世紀初會逐步替代現有的模擬系統。尤為甚者，設備的數字化，更是日新月異。近年來提出的軟件無線電技術，試圖在射頻進行模數變換(A／D)，把調制解調和鎖相等模擬運算全部數字化，這將使設備超小型化并具有多種功能。所以數字化的進程還在發展。

24現代通信的發展方向網絡化與綜合化:網絡化:如模擬通信網,數字通信網;計算機通信網:局域網,廣域網,互聯網;寬帶網;有線網,無線網等等。綜合化:無論是傳輸、交換還是通信處理功能都采用數字技術，實現數字傳輸與數字交換的綜合，使網絡技術，如電話網、數據網、電視網一體化。遠程與大容量化:有線傳輸系統中傳輸線由明線、同軸電纜、發展到光纖,使信道容量由單路、13200路、到每條光纖的10Gbit／s。光纖通信迅猛發展，為超遠程和大容量通信創造條件，也進一步促進了通信的數字化。在無線通信方面，由容量不大的短波遠程通信，到大容量的微波中繼通信，至衛星通信。25現代通信的發展方向衛星通信的遠程性是顯著的，而且靜止衛星所中轉的信號是穩定的，通信質量良好，通信容量大。衛星通信的使用范圍已遍及全球，僅國際衛星通信組織就擁有數十萬條話路。衛星通信的廣泛應用，使國際間重大活動能及時得以實況轉播，它使全世界人與人之間的“距離”縮短。現代數字通信寬帶化。高速數據、高速文件、可視電話、會議電視、寬帶可視圖文、高清晰度電視以及多媒體、多功能終端等促進了新的寬帶業務的發展。移動與個人化:船舶上用的短波電報通信到無線電話。陸地上的警車中裝有的無線電臺調度系統。可大范圍漫游的蜂窩移動電話系統。時分多址(TDMA)的GSM系統，碼分多址(CDMA)的IS-95系統，最近又在醞釀寬帶多媒體的第三代移動通信的標準。26現代通信的發展方向手機越做越小，充分發揮了移動性的優點，因此有些系統被稱為個人通信系統。個人通信一般理解為任何人,在任何時間,任何地點,可與任何對象(人或計算機)互通任何信息。這五個任何在英文中都以W為第一字母，所以個人通信也可稱為5W通信。當前的技術條件還做不到這樣的通信，所以個人通信只是通信發展的目標和發展趨勢。

總之，大約只有一百余年的時間，人類已從對電磁波的粗淺了解發展到現代的光纖通信、衛星通信，建立了現代通信網,其發展速度驚人,前景廣闊。271.2.1通信系統的一般模型1.2通信系統的基本模型圖1–1通信系統的一般模型信道28

信源是消息的產生地，其作用是把各種消息轉換成原始電信號(基帶信號)。電話機、電視攝像機和電傳機、計算機等各種數字終端設備就是信源。前者屬于模擬信源，輸出的是模擬信號；后者是數字信源，輸出離散的數字信號。1.2.1通信系統的一般模型29發送設備的基本功能是將信源和信道匹配起來，即將信源產生的消息信號變換成適合在信道中傳輸的信號(如已調信號）。1.2.1通信系統的一般模型

信道是指傳輸信號的物理媒質。在無線信道中，信道可以是大氣（自由空間），在有線信道中，信道可以是明線、電纜、光纖。30返回電梯用綜合電纜75Ω射頻同軸電纜室外非金屬光纜布線金屬光纜31

噪聲源是通信系統中各種設備以及信道中噪聲與干擾的集中表現。1.2.1通信系統的一般模型

接收設備的基本功能是完成發送設備的反變換，它的任務是從帶有干擾的接收信號中正確恢復出相應的原始基帶信號來。32

信宿是傳輸信息的歸宿點，其作用是將復原的原始信號轉換成相應的消息。1.2.1通信系統的一般模型圖1-1概括地描述了一個通信系統的組成，它反映了通信系統的共性，因此稱之為通信系統的一般模型。33

連續消息：是指消息的狀態連續變化或是不可數的，如語音、圖像等。

離散消息：是指消息的狀態是可數的或離散的，如符號、數據、文字等。1、連續消息和離散消息1.2.2模擬通信系統模型與數字通信系統模型34按信號參量的取值方式不同可把信號分為模擬信號和數字信號.2、模擬信號和數字信號1.2.2模擬通信系統模型與數字通信系統模型35

（1）模擬信號

取值是連續的或取無窮多個值的信號。如電話機送出的語音信號、電視攝像機輸出的圖像信號等。連續是指信號的某一參量可以連續變化或取無窮多個值，而不一定在時間上也連續，如圖1-2(b)所示的脈沖振幅調制抽樣信號脈沖振幅調制信號。1.2.2模擬通信系統模型與數字通信系統模型36圖1–2模擬信號波形(a)連續信號；(b)抽樣信號1.2.2模擬通信系統模型與數字通信系統模型37只能取有限個值的信號。如電報信號、計算機輸入/輸出信號等。幅度離散、時間離散。即函數形式表現為自變量和函數值都離散取值的函數。1.2.2模擬通信系統模型與數字通信系統模型（2）數字信號38按照信道中傳輸的是模擬信號還是數字信號，可相應地把通信系統分為模擬通信系統和數字通信系統。1.2.2模擬通信系統模型與數字通信系統模型39模擬通信系統是傳輸模擬信號的通信系統。信源發出的原始電信號是基帶信號，基帶的含義是指信號的頻譜從零頻附近開始，如語音信號為300~3400Hz，圖像信號為0~6MHz。模擬信號具有頻率很低的頻譜分量，一般不宜直接傳輸，需要把基帶信號變換成適合在信道中傳輸的頻帶信號，并可在接收端進行反變換。完成這種變換和反變換作用的通常是調制器和解調器。3、模擬通信系統模型1.2.2模擬通信系統模型與數字通信系統模型40已調信號有三個基本特征：攜帶有信息適合在信道中傳輸信號的頻譜具有帶通形式且中心頻率遠離零頻，因而已調信號又稱頻帶信號。1.2.2模擬通信系統模型與數字通信系統模型41模擬通信系統模型可由圖1-1略加演變而成，如圖1-3所示。圖中的調制器和解調器就代表圖1-1中的發送設備和接收設備。圖1-3模擬通信系統模型1.2.2模擬通信系統模型與數字通信系統模型424、數字通信系統模型圖1–4數字通信系統模型數字通信系統是傳輸數字信號的通信系統，如圖1-4所示。1.2.2模擬通信系統模型與數字通信系統模型43數字通信涉及的技術問題很多，其中主要有信源編碼/譯碼、信道編碼/譯碼、數字調制/解調、數字復接、同步以及加密等。1.2.2模擬通信系統模型與數字通信系統模型44

信源編碼的作用：一是將模擬信號轉換成數字信號，即模/數轉換。第7章中將討論模擬信號數字化傳輸的兩種方式：脈沖編碼調制(PCM)和增量調制(ΔM)。二是設法減少碼元數目和減少冗余信息，即數據壓縮。1.2.2模擬通信系統模型與數字通信系統模型（1）信源編碼與譯碼45信源譯碼是信源編碼的逆過程。碼元：數字通信中傳輸的一個接一個按節拍傳送的數字信號單元。1.2.2模擬通信系統模型與數字通信系統模型46數字信號在信道傳輸時，由于噪聲、衰落以及人為干擾等，將會引起差錯。為了減少差錯，信道編碼器對傳輸的信息碼元按一定的規則加入保護成分（監督元），組成所謂“抗干擾編碼”。接收端的信道譯碼器按一定規則進行解碼，從解碼過程中發現錯誤或糾正錯誤，從而提高通信系統抗干擾能力，實現可靠通信。1.2.2模擬通信系統模型與數字通信系統模型（2）信道編碼與譯碼47在需要實現保密通信的場合，為了保證所傳信息的安全，人為將被傳輸的數字序列擾亂，即加上密碼，這種處理過程叫加密。在接收端利用與發送端相同的密碼復制品對收到的數字序列進行解密，恢復原來信息，叫解密。1.2.2模擬通信系統模型與數字通信系統模型（3）加密與解密48數字調制就是把數字基帶信號的頻譜搬移到高頻處，形成適合在信道中傳輸的頻帶信號。S(t)Acos(ωt+φ)S(t)Acos(ωt+φ)信源載波信號已調信號1.2.2模擬通信系統模型與數字通信系統模型（4）數字調制與解調49同步是保證數字通信系統有序、準確、可靠工作的不可缺少的前提條件。同步是使收、發兩端的信號在時間上保持步調一致。按照同步的功用不同，可分為載波同步、位同步、群同步和網同步。1.2.2模擬通信系統模型與數字通信系統模型（5）同步50圖1-4是數字通信系統的一般化模型，實際的數字通信系統不一定包括圖1-1中的所有環節。如在某些有線信道中，若傳輸距離不太遠且通信容量不太大時，數字基帶信號無需調制，可以直接傳送，稱之為數字信號的基帶傳輸，其模型中就不包括調制與解調環節。1.2.2模擬通信系統模型與數字通信系統模型51模擬信號經過數字編碼后可以在數字通信系統中傳輸，數字信號也可以在模擬通信系統中傳輸，可見，模擬通信與數字通信的區別僅在于信道中傳輸的信號種類。1.2.2模擬通信系統模型與數字通信系統模型52抗干擾能力強，可消除噪聲積累；差錯可控，可以采用信道編碼技術使誤碼率降低，提高傳輸的可靠性；易于與各種數字終端接口，用現代計算技術對信號進行處理、加工、變換、存儲，從而形成智能網；易于集成化，從而使通信設備微型化；易于加密處理，且保密強度高。5、數字通信的主要優點1.2.2模擬通信系統模型與數字通信系統模型536、數字通信的主要不足占用帶寬大；模擬電話4KHz,數字電話20-64KHz

需要同步。1.2.2模擬通信系統模型與數字通信系統模型541.3通信系統分類1、按通信業務分類

按通信業務分，通信系統有話務通信和非話務通信。非話務通信主要是分組數據業務、計算機通信、數據庫檢索、電子信箱、電子數據交換、傳真存儲轉發、可視圖文及會議電視、圖像通信等。55視頻會議系統

返回56視頻會議終端連接圖

57視頻會議終端硬件主要功能邏輯圖

58根據是否采用調制，可將通信系統分為基帶傳輸和頻帶（調制）傳輸。基帶傳輸是將未經調制的信號直接傳送，如音頻市內電話。頻帶傳輸是對各種信號調制后傳輸的總稱。調制方式很多，表1-1列出了一些常見的調制方式。1.3通信系統分類

2、按調制方式分類59表1-1常見的調制方式（略）調制方式用途連續波調制線性調制常規雙邊帶調幅廣播抑制載波雙邊帶調幅立體聲廣播單邊帶調幅SSB載波通信、無線電臺、數傳殘留邊帶調幅VSB電視廣播、數傳、傳真非線性調制頻率調制FM微波中繼、衛星通信、廣播相位調制PM中間調制方式數字調制幅度鍵控ASK數據傳輸相位鍵控數據傳輸60調制方式用途脈沖調制數字調制相位鍵控PSK、DPSK、QPSK等數據傳輸、數字微波、空間通信其他高效數字調制QAM、MSK等數字微波、空間通信脈沖模擬調制脈幅調制PAM

中間調制方式、遙測脈寬調制PDM(PWM)中間調制方式脈位調制PPM遙測、光纖傳輸脈沖數字調制脈碼調制PCM市話、衛星、空間通信增量調制DM軍用、民用電話差分脈碼調制DPCM電視電話、圖像編碼其他語言編碼方式ADPCM、APC、LPC中低速數字電話續表（1）61按照信道中所傳輸的是模擬信號還是數字相應地把通信系統分成模擬通信系統和數字通信系統。1.3通信系統分類3、按信號特征分類62可分為有線通信系統和無線通信系統兩大類。

有線通信是用導線（如架空明線、同軸電纜、光導纖維、波導等）作為傳輸媒質完成通信的，如市內電話、有線電視、海底電纜通信等。

無線通信是依靠電磁波在空間傳播達到傳遞消息的目的的，如短波電離層傳播、微波視距傳播、衛星中繼等。

4、按傳輸媒質分類1.3通信系統分類63按通信設備的工作頻率不同可分為長波通信、中波通信、短波通信、微波通信、遠紅外線通信等。表1-2列出了通信使用的頻段、常用的傳輸媒質及主要用途。

工作波長和頻率的換算公式為；

λ=λ為工作波長，f為工作頻率，c為光速5、按工作波段分類1.3通信系統分類64表1–2通信波段與常用傳輸媒質頻率范圍波長符號傳輸媒質用途3Hz~30kHz104~108m甚低頻VLF有線線對長波無線電音頻、電話、數據終端、長距離導航、時標30~300kHz103~104m低頻LF有線線對長波無線電導航、信標、電力線通信300kHz~3MHz102~103m中頻MF同軸電纜短波無線電調幅廣播、移動陸地通信、業余無線電3~30MHz10~102m高頻HF同軸電纜短波無線電移動無線電話、短波廣播定點軍用通信、業余無線電30~300MHz1~10m甚高頻VHF同軸電纜米波無線電電視、調頻廣播、空中管制、車輛、通信、導航65續表（2）頻率范圍波長符號傳輸媒質用途300MHz~3GHz10~100cm特高頻UHF波導分米波無線電微波接力、衛星和空間通信、雷達3~30GHz1~10cm超高頻SHF波導厘米波無線電微波接力、衛星和空間通信、雷達30~300GHz1~10mm極高頻EHF波導毫米波無線電雷達、微波接力、射電天文學107~108GHz3×10-5~3×10-4cm紫外可見光紅外光纖激光空間傳播光通信6667686970717273蜂窩網移動交換中心電話交換中心74常見傳輸多路信號有兩種復用方式，即頻分復用、時分復用。頻分復用是用頻譜搬移的方法使不同信號占據不同的頻率范圍。時分復用是用脈沖調制的方法使不同信號占據不同的時間區間。1.3通信系統分類6、按信號復用方式分類751、什么是模擬通信，什么是數字通信？2、數字通信有哪些優點？3、數字通信系統模型。作業第1章緒論761.4信息及其度量信號是消息的載體，而信息是其內涵。任何信源產生的輸出都是隨機的，信息含量就是對消息中這種不確定性的度量，是用統計方法來定性的。下面，讓我們從常識的角度來感覺三條消息：①明天太陽將從東方升起；－信息量零②明天降雨量將有1mm；－信息量小③明天降雨量將有1m。－信息量大由此可見，對接收者來說，事件越不可能，越是使人感到意外和驚奇，信息量就越大。消息出現的概率越小，消息中包含的信息量就越大。

77（1）信息量是概率的函數，即I=f［P(x)］（2）P(x)越小，I越大；反之，I越小，且P(x)→1時，I→0P(x)→0時，I→∞假設P(x)是一個消息發生的概率（3）若干個互相獨立事件構成的消息，所含信息具有相加性:I［P(x1)P(x2)…］=I［P(x1)］+I［P(x2)］+…1.4信息及其度量78信息量I與消息出現的概率P(x)之間的關系應為：1、信息量的計算信息量的單位與對數底數a有關。a=2時，信息量的單位為比特(bit)；a=e時，信息量的單位為奈特(nit)；a=10時，信息量的單位為哈特萊（Hartly）。目前廣泛使用的單位為比特。1.4信息及其度量79可見，傳送等概率的二進制波形之一（P=1/2）的信息量為1比特。[例1–1]設二進制離散信源，以相等的概率發送數字0或1，則信源每個輸出的信息含量為多少？1.4信息及其度量80P：每一個波形出現的概率M：傳送的波形數。對于離散信源，M個波形等概率（P=1/M）發送，且每一個波形的出現是獨立的，即信源是無記憶的，則傳送M進制波形之一的信息量為：1.4信息及其度量81例1-1中，如果傳送等概率的四進制波形之一（P=1/4）的信息量為2比特，這時每一個四進制波形需要用2個二進制脈沖表示；傳送等概率的八進制波形之一（P=1/8）的信息量為3比特，這時至少需要3個二進制脈沖。1.4信息及其度量82設離散信源是一個由n個符號組成的符號集，其中每個符號xi(i=1，2，3，…，n)出現的概率為P(xi)，且有2、非等概情況的信息量的計算則x1,x2,…，xn所包含的信息量分別為-log2P(x1)，-log2P(x2)，…，-log2P(xn)。1.4信息及其度量83該消息的信息量為：1.4信息及其度量84[例1–2]一離散信源由0，1，2，3四個符號組成，它們出現的概率分別為3/8，1/4，1/4，1/8，且每個符號的出現都是獨立的。試求某消息201020130213001203210100321010023102002010312032100120210的信息量。解：此消息中，0出現23次，1出現14次，2出現13次，3出現7次，共有57個符號，故該消息的信息量為：1.4信息及其度量853、平均信息量(信息源的熵)每個符號所含信息量的統計平均值，即平均信息量H為：1.4信息及其度量86由于H同熱力學中的熵形式一樣，故通常又稱它為信息源的熵。

當信源中每個符號等概獨立出現時，式1.4-5即成為式(1.4-3)，此時信源的熵有最大值。1.4信息及其度量87每個符號的算術平均信息量為：若用熵的概念來計算，由式（1.4-5）得：4、算術平均信息量1.4信息及其度量88可見，兩種算法的結果有一定誤差，但當消息很長時，用熵的概念來計算比較方便。而且隨著消息序列長度的增加，兩種計算誤差將趨于零。1.4信息及其度量89一離散信源由A，B，C，D四個符號組成，它們出現的概率分別為1/2，1/4，1/8，1/8，且每個符號的出現都是獨立的。試求某消息{AAAAABBACCDDB}的信息量及熵。1.4信息及其度量90解：此消息中，A出現6次，B出現3次，C出現2次，D出現2次，共有13個符號，故該消息的信息量及熵分別為：1.4信息及其度量911、設有四個消息A、B、C、D分別以概率為1/4，1/8，1/8，和1/2傳送，每一消息的出現是相互獨立的，試計算其平均信息量。2、某信息源的符號集由息A、B、C、D和E組成，每一符號獨立出現，其出現概率分別為1/4，1/8，1/8，3/16和5/16。，試計算其平均信息量。1.4信息及其度量作業921.5通信系統的主要性能指標通信的任務是快速、準確地傳遞信息。評價一個通信系統優劣的主要性能指標是系統的有效性和可靠性。有效性是指在給定時間內所傳輸的信息內容的多少，或者說是傳輸的“速度”問題；可靠性是指接收信息的準確程度，也就是傳輸的“質量”問題。931、模擬通信系統有效性指標：用單位時間傳送的信息量來衡量，傳送信息量越大，有效性越好；可靠性指標：用接收端最終輸出信噪比來度量，信噪比越大，可靠性越好。1.5通信系統的主要性能指標94（1）信道容量B:帶寬S/N:信噪比1.5通信系統的主要性能指標951.5通信系統的主要性能指標96（2）信噪比1.5通信系統的主要性能指標97數字通信系統的有效性用傳輸速率來衡量；可靠性用差錯率來衡量。2、數字通信系統指標1.5通信系統的主要性能指標98（1）傳碼率RB1.5通信系統的主要性能指標碼元傳輸速率RB簡稱傳碼率，又稱符號速率。它表示單位時間內傳輸碼元的數目，單位是波特（Baud），記為B。例如，若1秒內傳2400個碼元，則傳碼率為2400B。99在數字通信中常用時間間隔相同的符號來表示一位二進制數字，這個間隔被稱為碼元長度數字信號有多進制和二進制之分，但碼元速率與進制數無關，只與傳輸的碼元長度TB有關(2)碼元長度TB1.5通信系統的主要性能指標100信息傳輸速率Rb簡稱傳信率，又稱比特率等。它表示單位時間內傳遞的平均信息量或比特數，單位是比特/秒，可記為bit/s，或b/s，或bps。（3）傳信率Rb1.5通信系統的主要性能指標Rb=RB·H(b/s)(1.5-3)H：信源中每個符號所含的平均信息量（熵）101例如：碼元速率為1200B，采用八進制（N=8）時，信息速率為3600b/s；采用二進制（N=2）時，信息速率為1200b/s。或Rb=RBlog2N(b/s)（等概率情況下）(1.5-4)N：每個碼元可能采用的符號數二進制的碼元速率和信息速率在數量上相等，有時簡稱它們為數碼率。1.5通信系統的主要性能指標102在保證信息速率不變的情況下，M進制的碼元速率RBM與二進制的碼元速率RB2之間有以下轉換關系：若有信號x1x2….x256（共N種信號）用2進制描述需8位用4進制描述需4位用8進制描述需3位用M進制描述，需logMN位RB2=RBMlog2M(B)(1.5-2)1.5通信系統的主要性能指標103[例題]某信息源的符號集由A，B，C，D和E組成，設每一個符號獨立出現，其出現概率分別為1/4，1/8，1/8，3/16和5/16。如果信息源以1000B速率傳送信息，則傳送1小時的信息量為多少？傳送1小時可能達到的最大信息量為多少？信息速率：Rb=RB·H(b/s)1.5通信系統的主要性能指標104解:(1)傳送1小時的信息量I=T×Rb=3600×2230=8.028×106bit（2）等概率時，其信息量最大。傳送1小時的最大信息量I=T×Rbmax=3600×2320=8.352×106bit105（4）頻帶利用率η數字信號的傳輸帶寬B取決于碼元速率RB，而碼元速率和信息速率Rb有著確定的關系。為了比較不同系統的傳輸效率，又可定義頻帶利用率為：