通信原理系列（1）——通信系统模型

[b]第一章 通信系统模型[/b]

1.1 通信系统模型





模拟通信系统模型

注：

消息基带信号：完成这种变换与反变换的是信源与信宿；

基带信号已调信号：完成这种变换与反变换的是调制器与解调器；

已调信号具有的特征：1）携带信息；2）适合在信道中传输。





数字通信系统模型

注：

信源编码的功能：1）完成模/数（A/D）转换；2）将数字信号进行压缩处理，以提高信息传输的有效性；

信道编码的功能：对传输的信息码元按照一定的规则添加保护成分，组成“抗干扰编码”，来减小差错；

加密的功能：提高传输信息的安全性；

数字调制的功能：将数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的带通信号。

1.2 信息量

说明：消息出现的概率越小，所包含的信息量就越大

离散消息的信息量

设某离散消息x发生的概率为

，则其所携带的信息量为：



信息量的单位与对数的底数a有关，当a=e时，单位为奈特（nit）；当a=10时，单位为哈特来（Hartly）；当a=2时，单位为比特（bit），这是当前广泛使用的单位。



——>

对于等概信源，二进制的每个码元含1bit的信息量；

对于等概信源，M进制的每个码元含有log2M比特信息量，因为每个M进制波形需要用log2M个二进制码元来表示。

离散信源的平均信息量（熵）

设离散信源为：



则离散信源的平均信息量（信源中的每个符号所含信息量的统计平均值）为：



——>

当每个符号等概独立出现（即P（xi）=1/M）时，信源的熵有最大值为：


总信息量

设某信源的熵为H(x)，则当该信源发送m个符号（构成一条信息）时，所发送的总信息量为：


1.3 性能指标

1.3.1 模拟通信系统

有效性指标：传输带宽（B）；

可靠性指标：输出信噪比（So/No）

1.3.2 数字通信系统

有效性指标：传输速率和频带利用率；

可靠性指标：差错率

注：

码元传输速率（RB）——单位时间传送码元的数目（单位：波特B），记为：RB =1/T (B);

信息传输速率（Rb）——单位时间内传递的平均信息量或比特数（单位：比特/秒，bit/s）

RB与Rb的关系：因为每个码元所含的平均信息量为H，所以有

Rb=RB*H （b/s）

特别的当进制数为二进制时有：Rb=RB

频带利用率——单位带宽内的传输速率，记为：