1-3通信系统的主要性能指标
通信系统原理教程(第二版)(王兴亮)第1-3章章 (1)
第1章 绪 论 图1-6 点对点的数字频带传输通信系统模型
第1章 绪 论 2. 数字基带传输通信系统 与频带传输系统相对应，我们把没有调制器/解调器的数字 通信系统称为数字基带传输通信系统， 其模型如图1-7所示。
图1-7 数字基带传输通信系统模型
第1章 绪 论
3.
上面论述的数字通信系统中，信源输出的信号均为数字基带 信号。实际上，在日常生活中，大部分信号(如语音信号)为连续 变化的模拟信号，要实现模拟信号在数字系统中的传输，则必须 在发送端将模拟信号数字化，即进行A/D转换；在接收端需进行相 反的转换，即D/A转换。实现模拟信号数字化传输的通信系统模型 如图1-8所示。
第1 章
绪论 表 1-3 常用的调制方式
第1章 绪 论
1.2.3 通信的方式
1. 按消息传送的方向与时间分类
通常，如果通信仅在点对点之间进行或一点对多点之间进行， 那么，按消息传送的方向与时间不同，通信的工作方式可分为单 工通信、 半双工通信及全双工通信。
所谓单工通信，是指消息只能单方向进行传输的一种通信方 式，如图1-1（a）所示。单工通信的例子很多，如广播、 遥控、 无线寻呼等。这里，信号(消息)只能从广播发射台、 遥控器和无 线寻呼中心分别传到收音机、 遥控对象和寻呼机上。
第1章 绪 论
图1-1 按消息传送的方向和时间划分的通信方式 （a） 单工方式； (b) 半双工方式； (c) 全双工方式
第1章 绪 论
2.
在数字通信中，按照数字信号排列的顺序不同， 可将通信 方式分为串序传输和并序传输。所谓串序传输，是指将代表信息 的数字信号序列按时间顺序一个接一个地在信道中传输的通信方 式，如图1-2(a)所示；如果将代表信息的数字信号序列分割成两 路或两路以上的数字信号序列同时在信道上传输， 则称为并序 传输， 如图1-2(b)所示。
通信原理(陈启兴版)第1章课后习题答案
第1章引言1.1 学习指导1.1.1 要点本章的要点有通信系统的数学模型，通信系统的分类及通信方式，信息及其度量，通信系统的主要性能指标。
1.通信系统的数学模型通信系统是指传递消息所需的一切技术设备（含信道）的总和。
通信系统的作用就是将信息从信源发送到一个或多个目的地。
（1）一般模型以图1-1所示的功能框图来表示。
图1-1通信系统的一般模型信息源。
信源所产生的信息可以是声音、图像或文本。
信息源一般包含变换器，将信源的输出变换成电信号。
例如，用作变换器的话筒，可以将语音信号变换成电信号，而摄像机则将图像信号变换成电信号。
这些设备输出的信号一般称为基带信号。
在接收端，使用类似的变换器就可以将接收到的电信号变换成适合用户的形式，如声音信号、图像等。
发送设备。
发送设备将原始基带电信号变换成适合物理信道或其他传输介质传输的形式。
例如在无线电和电视广播中，通信部门规定了各发射台的频率范围，因此，发射机必须将待发送的信息信号转换到适合的频率范围来发送，以便与分配给此发射机的频率相匹配。
这样，由多个无线电台发送的信号就不会彼此干扰。
又如果信道是光纤组成的，那么发送设备就要将处理好的基带信号转换光波信号再发送。
因此发送设备涵盖的内容很多，可能包含变换、放大、滤波、编码调制等过程。
对于多路传输系统，发送设备中还包括多路复用器。
信道。
信道用于将来自发送设备的信号发送到接收端的物理介质。
信道可以分为两大类：无线信道和有线信道。
在无线信道中，信道可以是大气、自由空间和海水。
有线信道有双绞电话线、同轴电缆及光纤等。
信道对不同种类的信号有不同的传输特性，但都会对在信道中传输的信号产生衰减，信道中的噪声和由不理想接收机引入的噪声会引起接收信号的失真接收设备。
接收设备的功能是恢复接收信号中所包含的消息信号。
使用和发送端相似的变换器将接收到电信号变换成适合用户的形式，如声音信号、图像等。
接收到的信号由于噪声的影响，出现某种程度的恶化，除了完成信号解调这一功能外，接收机还有完成包括信号滤波和噪声抑制等在内的其他一系列外围功能。
通信系统原理智慧树知到答案章节测试2023年济南大学
第一章测试1.数字通信相对于模拟通信具有（）特点。
A:占用频带小B:抗干扰能力强C:传输噪声小D:易于频分复用答案:B2.对于M进制的离散消息源消息源，其平均信息量最大时的概率分布为（）。
A:均匀分布B:正态分布C:指数分布D:瑞利分布答案:A3.事件出现的概率越大表示该事件的信息量越大。
（）A:对B:错答案:B4.在独立等概的条件下，M进制码元的信息量是二进制码元的log2M倍；在码元速率相同情况下，M进制码元的信息速率是二进制的log2M倍。
（）A:对B:错答案:A5.从传输的角度，通信系统的主要性能指标是（）。
A:有效性，可靠性B:可靠性，经济性C:有效性，经济性D:其余选项都不对答案:A第二章测试1.能量信号是持续时间有限的非周期信号，非周期信号一定就是能量信号。
（）A:错B:对答案:A2.所有的周期信号都是功率信号，而功率信号不一定都是周期信号。
（）A:对B:错答案:A3.对确知信号来说，只要知道时域表达式或者频域表达式中的一个，总能求出其能量谱密度或者功率谱密度。
（）A:对B:错答案:A4.功率信号的自相关函数与（）互为傅里叶变换对。
A:互相关B:其余选项都不对C:能谱密度D:功率谱密度答案:D5.时域的周期冲激序列，其功率谱密度形式为（）。
A:周期冲激序列B:其余选项都不对C:非周期连续波形D:非周期冲激序列答案:A第三章测试1.狭义平稳随机过程一定是广义平稳随机过程。
（）A:对B:错答案:A2.平稳随机过程一定具有“各态历经性”。
（）A:错B:对答案:A3.白噪声在任意两个不同时刻上的值是不相关的。
（）A:错B:对答案:B4.下面哪一个表示的是随机过程的直流功率（）。
A:R（∞）B:其余选项都不是C:R（0）D:R（0）- R（∞）答案:A5.一个平稳高斯随机过程经过一个线性通信系统传输，输出过程必然是（）。
A:瑞利分布B:高斯分布C:平稳过程D:非平稳过程答案:BC6.关于高斯随机过程，下面说法正确的有（）。
通信系统性能指标
3.数字通信系统的性能度量
可靠性
数字通信系统可靠性的指标是利用差错率来衡量。 差错率通常有两种表示方法：
（1） 码元差错率（误码率 ）
发生差错的码元数在传输总码元数中所占的比例，也就是说， 误码率就是码元在传输系统中被传错的概率。
符号： Rb ,它与N有关
3.数字通信系统的性能度量
（3）Rb 与 RB 之间的互换
它们之间在数值上有如下关系：
Rb RB log 2 N
Rb2 RB2 log 2 2 RB2
（4）多进制与二进制传输速率之间的关系
码元速率不变，二进制信息速率与多进制信息速率之间的关系：
RbN RBN log2 N RB2 log2 N log2 N Rb2
系统信息速率不变，多进制码元速率与二进制码元速率之间的关系：
RB2 Rb2 RbN log2 N RBN
RBN
RB 2 log2 N
3.数字通信系统的性能度量
（3）Rb 与 RB 之间的互换
它们之间在数值上有如下关系：
Rb RB log 2 N
Rb2 RB2 log 2 2 RB2
可靠性：传输信息的准确程度 这两个指标始终是矛盾的
2.模拟通信系统的性能度量
有效性
模拟通信系统的有效性是用有效带宽来度量。 频带宽度占用的越窄，效率越高，有效性越好。
可靠性
模拟通信系统的可靠性一般用接收端设备输出的信噪比来衡量。 信噪比越大，通信质量越高，可靠性越好。
3.数字通信系统的性能度量
通信原理练习题专科
第一章 绪论一、填空题1、数字通信系统的主要性能指标是 传输速率 和差错率。
码元速率R B 定义是每秒传送码元的数目，单位Baud 。
信息速率定义是每秒钟传送的信息量，单位bit/s 。
2、数字通信系统的有效性用 传输速率 衡量，可靠性用 差错率 衡量。
3、模拟通信系统的有效性用 传输带宽 衡量，可靠性用 信噪比 衡量。
4、在等概条件下，八元离散信源能达到最大熵是3bit/符号，若该信源每秒钟发送2000个符号，则该系统的信息速率为6k bit/s 。
5、通信系统的有效性衡量指标对于模拟通信系统为 传输带宽 ，对于数字通信系统为 传输速率 。
6、衡量通信系统可靠性的指标对于模拟通信系统为 信噪比 对于数字通信系统为差错率 。
7、一个M 进制基带信号，码元周期为T S 秒，则传码率为 1/T S 波特 ，若码元等概出现，一个码元所含信息量为 log 2M (bit) 。
8、通信系统模型中有两个变换，它们分别是 非电量与电量之间的变换和 基带信号与频带信号之间的变换 。
9、模拟信号是指信号的参量可 连 续 取值的信号，数字信号是指信号的参量可 离散 取值的信号。
10根据信道中所传输信号特征的不同，通信系统可分为 模拟 通信系统和 数字 通信系统。
二、画图1、画出模拟通信系统的一般模型。
2、画出通信系统的简化模型。
三、计算题1、现有一个由8个等概符号组成的信源消息符号集，各符号间相互独立，每个符号的宽度为0.1ms 。
计算：（1）平均信息量；（2）码元速率和平均信息速率；（3）该信源工作2小时后所获得的信息量；（4）若把各符号编成二进制比特后再进行传输，在工作2小时后发现了27个差错比特（若每符号至多出错1位），求传输的误比特率和误符号率。
解：（1）符号）/(38log log 22bit M H ===（2）T s =0.1ms ，所以B aud 10000R s T 1B ==30kbit/s 310000H R R B b =⨯=⋅=（3）216Mbit/s 3600210303=⨯⨯⨯=⋅=t R I b（4）误比特率 561025.11021627-⨯=⨯=b P 2小时传送的码元数为7B 107.23600210000t R N ⨯=⨯⨯== 误码率为：561075.3107227-⨯=⨯=e P 2、某消息源的符号集由32个等概的符号组成，每符号宽度为2ms ，编为5位。
通信系统主要性能指标
04
通信系统的应用与发展
移动通信系统
移动通信系统是现代通信技术的重要应用之一，具有广泛的应用场景，如手机通信、无线宽带接入等。
移动通信系统的主要性能指标包括覆盖范围、网络容量、传输速率、频谱利用率等，这些指标直接影响 着用户的使用体验和运营商的网络质量。
随着技术的发展，移动通信系统也在不断演进，从2G到5G，传输速率和频谱利用率不断提升，为用户 提供更加快速、稳定、可靠的服务。
全球覆盖与无缝连
接
6G将致力于实现全球覆盖和无缝 连接，为全球用户提供一致的高 质量通信服务。
通信系统的安全与隐私保护
1 2 3
数据加密与网络安全
随着通信技术的发展，数据加密和网络安全技术 也需要不断升级，以保障用户数据的安全性。
隐私保护法规与政策
制定和完善相关法规和政策，保护用户隐私不受 侵犯，同时要求通信企业履行相应的隐私保护责 任。
目的地
信息到达的终端或设 备。
通信系统的分类
有线通信系统
利用电缆、光缆等物理介质传输信号，如电话通信系 统、电视广播系统等。
无线通信系统
利用电磁波传输信号，如移动通信系统、卫星通信系 统等。
数据通信系统
以数据传输和交换为主要目的的通信系统，如计算机 网络系统等。
02
通信系统的主要性能指 标
数据传输速率
误码率
误码率
指通信系统传输数据时出现错误的概率，通常以比特错误率 （bit error rate, BER）表示。误码率越低，通信质量越高，数 据传输越可靠。
误码率的控制
为了降低误码率，需要采用高效的纠错编码技术、信号处理 技术等手段。此外，还需要保证信道质量、降低噪声干扰等 。
频谱效率
习题答案(第六版)
兰州交通大学《通信原理》精品课程第一章绪论本章主要内容：（1）通信系统的模型与基本概念（2）通信技术的现状与发展（3）信息的度量（4）通信系统的主要性能指标本章重点：1．通信系统的一般模型与数字通信系统模型2．离散信源的信息量、熵的计算3．数字通信系统的主要性能指标：码元传输速率与信息传输速率以及它们的关系、误码率与误信率本章练习题：1-1.已知英文字母e出现的概率为，x出现的概念为，试求e和x的信息量。
查看参考答案o1-2．某信源符号集由A,B,C,D和E组成，设每一符号独立出现，其出现概率分别为14，18，1 8，316和516。
试求该信息源符号的平均信息量。
查看参考答案o1-3.设有4个符号，其中前3个符号的出现概率分别为14，18，18，且各符号的出现是相对独立的。
试计算该符号集的平均信息量。
查看参考答案o1-4．一个由字母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代替A ，01代替B ，10代替C ，11代替D ，每个脉冲宽度为5ms .(1)不同的字母是等可能出现时，试计算传输的平均信息速率; (2)若每个字母出现的可能性分别为103,41,41,51====D C B A P P P P试计算传输的平均信息速率。
查看参考答案o1-5．国际摩尔斯电码用“点”和“划”的序列发送英文字母，“划”用持续3单位的电流脉冲表示，“点”用持续1个单位的电流脉冲表示；且“划”出现的概率是“点”出现概率的13。
(1)计算“点”和“划”的信息量； (2)计算“点”和“划”的平均信息量。
查看参考答案o1-6．设一信息源的输出由128个不同的符号组成，其中16个出现的概率为132，其余112个出现概率为1224。
信息源每秒发出1000个符号，且每个符号彼此独立。
试计算该信息源的平均信息速率。
查看参考答案o1-7．设一数字传输系统传送二进制码元的速率为2400B，试求该系统的信息速率；若该系统改为传送16进制信号码元，码元速率不变，则这时的系统信息速率为多少(设各码元独立等概率出现)查看参考答案o1-8．若题1―2中信息源以1000B速率传送信息。
《通信原理》作业答案
《通信原理（C）》作业解答1-1．以无线广播和电视为例，说明下图所示模型中，信息源、受信者及信道包含的具体内容是什么？答：（一）信息源的作用是将各种可能的消息转换成原始电信号。
（1）在无线广播中，信息源中包含的具体内容就是从声音等各种消息转换而成的原始电信号。
（2）在无线电视中，信息源中包含的具体内容就是从声音、图像等消息转换而成的原始电信号。
（二）受信者的作用就是将复原的原始电信号转换成相应的消息。
（1）在无线广播中，受信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换成的声音等消息。
（2）在无线电视中，受信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换而成的声音、图像等消息。
（三）信道的作用就是传送由原始电信号转换而来的信号。
在无线广播和电视中，信道中包括的具体内容就是无线电波，其中以某种方式表示原始电信号。
1-2．何谓数字信号？何谓模拟信号？两者的根本区别是什么？答：（1）数字信号：如果电信号的参量仅可能取有限个值，则称之为数字信号。
（2）模拟信号：如果电信号的参量取值连续（不可数、无穷多），则称之为模拟信号。
（3）两者的根本区别在于：电信号的参量取值是有限个值还是连续的。
1-3. 何谓数字通信？数字通信有哪些优缺点？答：数字通信即通过数字信号传输的通信，相对模拟通信，数字通信具有以下特点：（1）传输的信号是离散式的或数字的。
（2）强调已调参数与基带信号之间的一一对应。
（3）抗干扰能力强，因为数字信号可以再生，从而消除噪声积累。
（4）传输差错可以控制。
（5）便于使用现代数字信号处理技术对数字信号进行处理。
（6）便于加密，可靠性高。
（7）便于实现各种信息的综合传输。
1-5. 按调制方式，通信系统如何分类？答：根据是否采用调制，可将通信系统分为基带传输和频带（调制）传输。
（1）基带传输是将末经调制的信号直接传送，如音频市内电话。
（2）频带传输是对各种信号调制后传输的总称。
1-7. 按传送信号的复用方式，通信系统如何分类？答：传送多路信号有三种复用方式，即为频分复用（FDM）、时分复用（TDM）和码分复用（CDM）。
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码元
t 模拟信号
数字信号
t
模拟信号
t
数字信号
模拟信号和数字信号
t
7Leabharlann 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。
• 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：
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
• 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
• 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
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？
2020/6/6
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
2020/6/6
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
• 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
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• 误字率Pw = 错误接收字数/总传输字数
2020/6/6
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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。
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.
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
2020/6/6
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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?
2020/6/6
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
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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。
• 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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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