通信原理緒論篇

數字通信系統

優點:

• 抗噪聲能力強，且噪聲不積累;
• 傳輸差錯可控;
• 易於處理、變換、存儲;
• 易於集成;
• 易於加密;
• 易於將來自不同信源的信號綜合傳輸。

缺點:

• 可能需要較大的傳輸帶寬;
• 對同步要求高。

信息的度量

1. 信息量I：反映單個符號的不確定性。

• 信息量：不確定性的多少，可以用概率衡量。概率越小，信息量越大。

  相互獨立的事件的信息量是相加的關係。

• 信息量是概率的函數：
  

• 等概分佈時，多進制符號帶的信息量大。二進制1bit，四進制2bit。

2. 信源熵H：反映信源的平均不確定性。

• 若M個符號的離散信源統計獨立，且概率和爲1：

  信源中每個每個符號的平均信息量——熵（概率加權的統計平均值）：

• 等概時，熵最大。

通信系統的性能指標

有效性

模擬通信：傳輸帶寬

數字通信：傳輸速率、頻帶利用率

可靠性

模擬通信：輸出信噪比

數字通信：差錯概率

一. 數字通信系統的有效性指標

• 碼元傳輸速率R^B（波特率、傳碼率）

  • 定義：每秒傳輸的碼元符號個數。
  • 單位：波特（Baud）
  • 計算：若碼元的持續時間（碼元長度）爲TB秒，則RB=1/TB。

• 信息傳輸速率Rb（比特率、傳信率）

  • 定義：每秒傳遞的比特數（信息量）。
  • 單位：bit/s，簡記爲b/s，bps。

• RB與Rb的關係：Rb=RB·H（熵）

• 頻帶利用率：單位帶寬內的傳輸速率。

  計算：n=RB/B(Baud/Hz)，nb=Rb/B(bps/Hz)

二. 數字通信系統的可靠性指標

• 誤碼率Pe：錯誤碼元數佔傳輸總碼元數的比例。
• 誤信率Pb：錯誤比特數佔傳輸總比特數的比例。
• 二進制下，Pe=Pb；M進制時，Pb<Pe。

碼率Pe：錯誤碼元數佔傳輸總碼元數的比例。

• 誤信率Pb：錯誤比特數佔傳輸總比特數的比例。
• 二進制下，Pe=Pb；M進制時，Pb<Pe。