1、鐵道信號專業-現代通信原理課程1-3：通信系統的主要性能指標2022/8/141項目準備信息量的公式和單位?檢索有效性與可靠性的概念?探討模擬通信系統用什么指標來衡量其通信質量?2022/8/142項目目標理解信息量的計算方法掌握有效性與可靠性的基本概念掌握數字通信系統的主要性能指標2022/8/143項目任務任務一：信息量的計算任務二：有效性任務三：可靠性任務四：有效性與可靠性的關系2022/8/1445任務一：信息量的計算消息：語音、文字、圖形、圖像信息：消息的有效內容 不同消息可有相同內容信號：消息的載體 通信系統中傳輸的是信號信息量：用以衡量傳輸信息的多少項目任務56兩類信號： 模擬信

2、號：取值連續，例如語音 數字信號：取值離散，例如數據兩類通信系統： 模擬通信系統要求 高保真度準則 信號噪聲功率（電壓）比 (信噪比)手段 參量估值方法 數字通信系統要求 正確準則 錯誤率 (誤碼率與誤信率)手段 統計判決理論67碼元模擬信號模擬信號數字信號數字信號tttt模擬信號和數字信號7任務一：信息量的計算 信息量是消息出現的概率的P（x）函數。 消息中包含的信息量與消息發生的概率緊密相關，消息出現的概率越小，則消息中包括的信息量就越大。 如果事件是必然的(概率為1)，則它傳遞的信息量為零； 如果事件是不可能的(概率為0)，則它將有無窮的信息量。 如果得到的不是由一個而是由若干個獨立事件

3、構成的消息，那么，這時得到的總的信息量，就是若干個獨立事件的信息量的總和。項目任務2022/8/1489*制定度量信息的方法# 消息“量” 信息量# 例：“明天降雨量將有 1 mm” - 信息量小 “明天降雨量將達到1 m” - 信息量大 “明日太陽將從東方升起” - 信息量零 # 信息量 I = I P(x) ，P(x) - 發生概率 # 定義：I = loga 1/P(x) = -logaP(x) # 熵H（x）等于各個符號的信息量乘以各自出現的概率再相加，單位為bit/符號。910# 通常取 a = 2, 此時單位為“比特”。 # 對于一個等概率、二進制碼元： I = log2 1/P(

4、x) = log2 1/(1/2) = 1 比特# 對于一個等概率、M進制碼元： I = log2 1/P(x) = log2 1/(1/M) = log2 M比特 若 M = 2k ，則 I = k 比特10通信系統的性能指標是衡量一個通信系統好壞與否的標準。通信系統的性能涉及到系統的各個方面，諸如有效性、可靠性、適應性、標準性、經濟性、維修性、工藝性等。主要應從信息傳輸的有效性和可靠性兩方面來考慮。11任務二：有效性有效性是指信息傳輸的效率問題，即衡量一個系統傳輸信息的多少和快慢。兩個指標對系統的要求常常相互矛盾，但可以彼此互換。在模擬通信系統中，有效性一般用系統的有效傳輸頻帶來表示。在數

5、字通信系統中，一般用信息傳輸速率來衡量有效性。12比較兩個通信系統的有效性時，有的情況下單看傳輸速率是不夠的，因為兩個傳輸速率相同的系統可能具有不同的頻帶寬度，這時，帶寬窄的系統有效性顯然應該更高一些。所以，衡量有效性更全面的指標應是系統的頻帶利用率，即系統在單位時間、單位頻帶上傳輸的信息量，它的單位是比特/秒/赫茲。13可靠性是指系統接收信息的準確程度。即質量的好壞問題。可靠性是關于消息傳輸質量的指標，它衡量收、發信息之間的相似程度，取決于系統的抗干擾能力。模擬通信系統的可靠性通常用輸出信噪比來衡量。數字通信系統的可靠性用差錯率，即誤比特率和誤碼率來衡量。任務三：可靠性14一般在噪聲分析過程

6、中，主要考慮加性干擾的影響。這種影響造成的誤差可以用輸出信噪比來衡量，輸出信噪比越高，通信的質量就越好。輸出信噪比除了與信號功率和噪聲功率的大小有關以外，還與信號的調制方式有關，所以改變調制方式，也可以改善系統的可靠性。信噪比是指信號S與噪聲N之間的比值。誤碼率是指錯誤接收的碼元個數在傳輸的碼元總數中所占的比例。 任務三：可靠性1516有效性和可靠性的關系：速度質量 傳輸速率：碼元速率RB 波特(Baud)信息速率：Rb 比特/秒(b/s) 對M進制：Rb = RB log2 M消息速率：RM 錯誤率：誤碼率Pe = 錯誤接收碼元數/傳輸碼元總數誤比特率Pb = 錯誤接收比特數/傳輸總比特數任

7、務四：有效性和可靠性的關系1617誤字率Pw = 錯誤接收字數/總傳輸字數誤碼率和誤比特率的關系Pb = Pe x M / 2(M-1) Pe /2誤字率和誤比特率的關系對于二進制，若一個字由k比特組成，則Pw1 (1 Pe)k 頻帶利用率能量利用率17合作愉快！教師講授幾個項目任務學生完成下面的項目任務單內容要求：1.衡量通信系統的性能指標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232120120210的信息量。3.已知二進制數字信號在2min內共傳送泐2000個碼元，（1）問其傳碼率和傳信率各是多少？（2）如果傳碼率不變，但改為16進制，其傳碼率和傳信率又各是多少？ 4.已知某八進制數字通信系統的傳信率為12000 b/s，在收端半小時內共測得出現了216個錯誤碼元，試求系統的誤碼率？ 格式要求：A4紙打印，當天的項目名稱即為正文的標題名稱，標題的格式為：宋體四號加粗；正文部分格式為：宋體小四1.5倍行距；正文內的題目編號遵循1. 2. 3. /（1）（2）/項目符號格式。提交形式：每個小組提交一份作業。作業word文檔命名方式：1.項目X-X：第X組-X月X號（小組完成作