通 信 原 理
夏 平 主 讲
2004,2
,通信原理, 参考书
? 张 辉 等, 现代通信原理与技术, 西安电子科技大学出版社,
? 曹志刚 等, 现代通信原理, 清华大学出版社,
? 周炯磐 等,通信原理 (上、下 ),北京邮电大学出版社,
? 徐家恺 等, 通信原理教程, 科学出版社,
? 张 辉 等, 通信原理学习指导, 西安电子科技大学出版社,
? 钱学荣 等, 通信原理学习指导, 电子工业出版社,
? 吴祁耀, 随机过程, 国防工业出版社,
? 罗鹏飞, 随机信号分析, 国防科技大学出版社,
? John G,Proakis,Masoud Salehi 著,刘树棠 译, 现代通信
系统 —— 使用 MATLAB,西安交通大学出版社,
第一章 绪论
1.1引言
1.2通信系统的组成
1.3通信系统的分类及通信方式
1.4信息及其度量
1.5通信系统的主要性能指标
1.1引言
? 通信按照传统的理解就是信息的传输与交换。
? 在当今信息社会，通信则与传感、计算技术紧密结
合，成为整个社会的高级“神经中枢”。
? 一般来说，用语言、图象、数据或文字等不同的形
式表达信息，通过光（电）等信号将信息由一方传
输到另一方称之为通信。
? 本教材讨论信息的传输、交换及通信网的基本原理，
但侧重信息传输原理。
1.2通信系统的组成
信源 信宿传输系统
噪声与干扰
通信系统的一般模型
噪声源
发送
设备
接收
设备信息源 受信者信道
(发送端 ) (接收端 )
? 信息源 的作用是把各种可能消息转换成原始电信号。
? 发送设备 对原始信号完成某种变换，使之适合在信道
中传输。
? 信道 是信号传输的通道，可能是一条简易的传输线路,
也可能是一个复杂的网络。
? 接收设备 的功能与发送设备相反，它从接收信号中恢
复出原始信号。
? 受信者 是将复原的原始信号转换成相应的消息，又称
信宿。
? 噪声源 是信道中的噪声及分散在通信系统其它各处噪
声的集中表示。
模拟通信系统模型
? 信道中传输的是模拟信号。
噪声源
调制器 解调器模拟信息源 受信者信 道
1.3 模拟通信系统和数字通信系统
调制 /解调器的作用：
调制器
解调器模拟信号
模拟信号
模拟信号
模拟信号
数字信号
数字信号
数字通信系统模型
? 信道中传输的是数字信号。
噪声源
编码 器 解码 器信息源 受信者信道
信源编码, 对模拟信号作为 A/D和数据压缩，对数字信号进行压缩。
信道编码, 提高通信系统抗干扰能力，实现可靠通信。
调制器, 数字调制是把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合
在信道中传输的频带信号。
同步器, 使收发信机步调一致地工作以正确传输信息。
编码 /解码器的作用：
编码器
解码器
模拟信号
模拟信号
数字信号
数字信号
数字信号
数字信号
数字信号
?数字通信的主要特点：
1．抗干扰能力强；
2．差错可控；
3,易于与各种数字终端接口，用现代计算技
术对信号进行处理、加工、变换、存储，从
而形成智能网；
4,易于集成化，从而使通信设备微型化；
5,易于加密处理，且保密强度高；
1.4.1通信系统分类
?按消息的物理特征分类
?按调制方式分类
?按信号特征分类
?按传输媒介分类
?按信号复用方式分类
?按工作波段分：长波通信、中波通信、短波
通信、远红外通信等。
(1)按消息的物理特征分类：
?语音通信系统
如电话系统、广播系统等。
?图像通信系统
如电视广播系统、可视电话系统、会议电视系统、
远程教学系统等。
?数据通信系统
如电报系统、计算机网络
(2)按调制方式分类：
从是否采用调制、是否搬移数据信号的频带角度
出发，通信传输系统可以分为以下两类：
?基带传输系统
直接传送未调制的信号，如数字信号、音频市内
电话等。
?频带传输系统
主要有连续（模拟）调制和数字脉冲调制两种。
(3)按信号特征分类：
?模拟通信系统
若通信信道中传送的是模拟信号，则称
该通信系统为模拟通信系统。
?数字通信系统
若通信信道中传送的是数字信号，则称
该通信系统为数字通信系统。
(4)按传输媒介分类：
?有线通信系统
? 电缆通信系统
? 光纤通信系统
?无线通信系统
? 微波通信系统
? 卫星通信系统
? 无线电及移动通信系统
(5)按信号复用方式分类
? 频分复用系统
用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率
范围。
? 时分复用系统
用抽样或脉冲调制方法使不同信号占据不同的
时间区间。
? 码分复用系统
用一组包含互相正交的码字的码组携带多路信
号。
频率范围 波 长 符 号 传输媒质 用 途
3Hz~30kHz 104~108m 甚低频 VLF 有线线对长波无线电 音频、电话、数据终端长距离导航、时标
30~300kHz 103~104m 低频 LF 有线线对长波无线电 导航、信标、电力线通信
300kHz~3MHz 102~103m 中频 MF 同轴电缆短波无线电 调频广播、移动陆地通信、业余无线电
3~30MHz 10~102m 高频 HF 同轴电缆短波无线电 移动无线电话、短波广播定点军用通信,业余无线电
30~300MHz 1~10m 甚高频 VHF 同轴电缆米波无线电 电视、调频广播、空中管制、车辆、通信,导航
300M~3GHz 10~100cm 特高频 UHF 波导分米波无线电 微波接力、卫星和空间通信、雷达
3~30GHz 1~10cm 超高频 SHF 波导厘米波无线电 微波接力、卫星和空间通信、雷达
30~300GHz 1~10mm 极高频 EHF 波导毫米波无线电 雷达、微波接力、射电天文学
107~108GHz 3*10-5~3*10-4cm 紫外可见光 红外 光纤激光空间传播 光通信
(5) 按工作波段分
1.4.2通信方式
?对于点与点之间的通信，按消息传送的方向
与时间关系，通信方式可分为单工通信、半
双工通信及全双工通信。
?在数字通信中，按照数字信号码元排列方法
不同，有串行传输与并行传输之分。
?实际的通信系统按信道的占用方式分为专线
和通信网两类。
单工通信
?所谓单工通信，是指消息只能单方向传输的
工作方式。如广播、电视、遥控等。
发端 收端信道
半双工通信
? 所谓半双工通信，是指通信双向都能收发消息，但
不能同时进行收发的工作方式。如使用同一载频工
作的无线电对讲机。
发端
收端
信道
发端
收端
全双工通信
?所谓全双工通信，是指通信双向可同时进行
收发消息的工作方式。如普通电话。
发端 收端
信道
发端收端
信道
串行传输
? 所谓串行传输，是将数字信号码元序列按时间顺序
一个按一个地在信道中传输。这种方式只需占用一
条通路。一般的远距离数字通信大都采用串行传输
方式。
发
送
设
备
接
收
设
备
1 0 1 0 0
并行传输
? 如果将数字信号码元序列分割成两路或两路以上同
时在多个信道中传输，则称为并行传输。一般在计
算机内部或近距离数字通信中采用。如打印机连接
线。
发
送
设
备
接
收
设
备
······
专线和通信网
?专门为两点之间设立传输线的通信，称之为
专线通信，有时简称为点与点通信。
?多点间的通信属于网通信。网通信的基础仍
是点与点的通信。
?在通信网中可通过设置专用通信信道的方式
实现专线通信。
1.5 信息及其度量
信息一词在概念上与消息的意义相似，
但它的含义却更普遍化、抽象化。 信息 可以
理解为消息（事件）中包含的有意义的内容，
虽不可见，但能使大脑发生一定的思维活动，
即有认知发生。信息可以光、电信号的形式
表示、传输。通信系统传输信息的多少使用
,信息量,去衡量。
信息的特点
?不同形式的消息可以包含相同的信息。如分
别用话音和文字发送的天气预报，所含信息
内容相同。
?消息中所含信息量的多少与消息的重要程度
无关。
?对接收者来说，消息（事件）越不可能，包
含的信息量越大。
消息中所含的信息量 I与消息 x发生的概率 P(x)
有以下关系：
(1)消息中所含的信息量是出现该消息的概率的
函数。即,I=I[P(x)]
(2)消息出现的概率越小，所含的信息量越大；
反之，信息量愈小。即,I∝ 1/P(x)，且当
P(x)=1,I=0；当 P(x)=0,I=∞。
(3)若干个相互独立事件构成的消息，所含的信
息量等于各独立事件信息量的和。即：
I[P(x1)P(x2)…]=I[P(x1)]+I[P(x2)]+…
信息量的定义：
?设有消息 x发生的概率为 P（ x），则所带来的
信息量为：
I（ x） =㏒ a (1/ P（ x） )= -㏒ a P（ x）
其中：若对数的底取 2，则 I的单位为比特
（ bit），若对数的底取 e，则 I的单位为奈特
（ Net），若对数的底取 10，则 I的单位为哈
特莱（ Hatle）。
例 1.4.1计算等概率发生的离散消息的信息
量。
?二进制符号消息,P(0)=P(1)=1/2
I2=㏒ 22=1 (bit)
? M进制符号消息,P(0)=P(1)=…=P(M)=1/M
IM=㏒ 2M (bit)
若 M=2K(K=1,2,3,…),则
IM=㏒ 22K=K(bit)
信息熵的概念
设离散信息源是一个由 n个符号组成的集合，各
个符号 xi(i=1,2,…,n) 在消息中按概率 P(xi)独立出现，
且有 ∑P(xi)=1，则定义信息熵为该离散信息源各符
号的统计平均信息量，以 H(x)表示：
H(x)=∑ P( xi)I(xi)= -∑P(xi)㏒ 2P(xi) (bit/符号 )
x1,x2,…,xn
P(x1),P(x2),…,P(xn)〔 〕
例 1.4.2一信息源由 4个符号 0,1,2,3组
成，它们出现的概率分别为 3/8,1/4,1/4、
1/8，求该信息源的熵（统计平均信息量）。
解,H=∑ P( xi)I(xi)= -∑P(xi)㏒ 2P(xi)
=3/8·㏒ 2(8/3)+ 1/4·㏒ 24 + 1/4·㏒ 28 +
1/8·㏒ 28
=1.906(bit/符号 )
可以证明：离散信息源的最大熵发生在每一
符号等概率出现时，即 P(xi)=1/n,I=1,2,…,n,
而最大熵值等于㏒ 2n(bit/符号 )。
例 1.4.3对例 1.4.2中同一信息源，试求某个
消息 20102,01302,13001,20321,01003,
21010,02310,20020,10312,03210,
01202,10的信息量。
解,方法一：
H=1.906(bit/符号 )
I=57× 1.906≈108.64 (bit)
方法二：
I=23㏒ 28/3＋ 14㏒ 24＋ 13㏒ 24＋ 7㏒
28 =107.55 (bit)
连续消息的平均信息量
连续消息的信息量可用概率密度来描述。
可以证明，连续消息的平均信息量（相对熵）
为
H1(x)=-∫∞-∞f(x) ㏒ 2f(x)dx
式中,f(x) — 连续消息出现的概率密度。
1.6 通信系统的主要性能指标
通信的任务是传递信息。从信息传输的
角度来说，最基本也是最主要的性能指标是
信息传输的有效性和可靠性。
通信的有效性是指在给定的信道内传输
信息的数量，即信息传输的速度问题；而通
信的可靠性是指在给定的信道内接收信息的
准确程度，即信息传输的质量问题。
模拟通信系统的主要性能指标
?有效频带
传输给定的信号所需要的有效传输频带越窄，
或者说，在给定传输带宽的信道中，能同时传输的
信号路数越多，则系统的传输有效性就越高。即信
号的复用程度越高，有效性越好。
?信噪比
信噪比越高，信息传输的准确性就越高，通信
质量就越好。
数字通信系统的主要性能指标 (1)
（ 1）有效性和传码率、传信率
? 码元传输速率（简称传码率）是指系统每秒传送
的码元数目，其单位为波特（ Baud,常用 B表
示），又称为波特率。
? 信息传输速率（简称传信率）是指系统每秒内传
输的平均信息量。单位为比特 /秒（ bit/s）。
?若设码元传输速率为 RB，信息传输速率为 Rb，则
对二进制码元有,Rb=RB
对 M进制码元有,Rb=RB㏒ 2M
例 1.5.1一传输系统每秒传送 1200个码元，
对等概发生的离散信息源，若采用四进制，
其拟信率为多少？若采用十六进制，其传
信率又为多少？
解：该系统的波特率为 1200B，若采用四进制,
则每个码元携带 2比特信息，其传信率为
2400bit/s;若采用十六进制,则每个码元携带 4
比特信息，其传信率为 4800bit/s。
数字通信系统的主要性能指标 (2)
（ 2）可靠性和差错率
? 误码率，是指错误接收的码元数在传送总
码元数中所占的比例，或者更确切地说，误
码率即是码元在传输系统中被传错的概率。
? 误信率，又称误比特率，是指错误接收的信
息量在传送信息总量中所占的比例，或者说，
它是码元的信息量在传输系统中被丢失的概
率。
例 1.5.2
一段程序 10000行，平均每行 10字节,1
字节 8比特，共有 800000比特。要保证该段
程序在传输过程中不出错，则其误信率（ 误
比特率）必须小于 1/800000 ≈10-6。
1,7 本书的总体结构
? 通信原理是研究通信系统和通信网各构成部分的
基本理论和基本分析方法。
? 本书第二章讨论信号的性质、数学表示和通过电
路系统，主要是线性系统的分析方法；
? 在第三章到第六章中阐述各种信道的构成技术和
它们的性能分析。第三章介绍信道的一般知识；要
利用具有带通特性的有线、无线等信道，必须把携
带信息的基带信号转换成频带信号。这就需要调制
技术；第四章讨论各种模拟调制方式，并分析它们
的性能，包括所占带宽和信噪比等；
?
? 第五章讨论数字基带信号的特性和在传输中遇到的
问题，如码间干扰、抗噪性等；第六章介绍各种数
字调制方式及其性能。
? 下面各章讨论的通信的基本理论问题，也就是仙农
信息论的主要内容。第七章讨论信源编码；第八章
讨论数字信号的最佳接收问题；第九章是信道中的
差错控制编码，介绍分组码和卷积码等的基本概念；
第十章介绍正交编码和伪随机序列的基本概念及其
应用。
? 最后第十一章通信中的一个重要问题：同步理论。
作业：
? P.11
1-1
1-2
1-4
?熟悉 SystemView软件的使用。
夏 平 主 讲
2004,2
,通信原理, 参考书
? 张 辉 等, 现代通信原理与技术, 西安电子科技大学出版社,
? 曹志刚 等, 现代通信原理, 清华大学出版社,
? 周炯磐 等,通信原理 (上、下 ),北京邮电大学出版社,
? 徐家恺 等, 通信原理教程, 科学出版社,
? 张 辉 等, 通信原理学习指导, 西安电子科技大学出版社,
? 钱学荣 等, 通信原理学习指导, 电子工业出版社,
? 吴祁耀, 随机过程, 国防工业出版社,
? 罗鹏飞, 随机信号分析, 国防科技大学出版社,
? John G,Proakis,Masoud Salehi 著,刘树棠 译, 现代通信
系统 —— 使用 MATLAB,西安交通大学出版社,
第一章 绪论
1.1引言
1.2通信系统的组成
1.3通信系统的分类及通信方式
1.4信息及其度量
1.5通信系统的主要性能指标
1.1引言
? 通信按照传统的理解就是信息的传输与交换。
? 在当今信息社会，通信则与传感、计算技术紧密结
合，成为整个社会的高级“神经中枢”。
? 一般来说，用语言、图象、数据或文字等不同的形
式表达信息，通过光（电）等信号将信息由一方传
输到另一方称之为通信。
? 本教材讨论信息的传输、交换及通信网的基本原理，
但侧重信息传输原理。
1.2通信系统的组成
信源 信宿传输系统
噪声与干扰
通信系统的一般模型
噪声源
发送
设备
接收
设备信息源 受信者信道
(发送端 ) (接收端 )
? 信息源 的作用是把各种可能消息转换成原始电信号。
? 发送设备 对原始信号完成某种变换，使之适合在信道
中传输。
? 信道 是信号传输的通道，可能是一条简易的传输线路,
也可能是一个复杂的网络。
? 接收设备 的功能与发送设备相反，它从接收信号中恢
复出原始信号。
? 受信者 是将复原的原始信号转换成相应的消息，又称
信宿。
? 噪声源 是信道中的噪声及分散在通信系统其它各处噪
声的集中表示。
模拟通信系统模型
? 信道中传输的是模拟信号。
噪声源
调制器 解调器模拟信息源 受信者信 道
1.3 模拟通信系统和数字通信系统
调制 /解调器的作用：
调制器
解调器模拟信号
模拟信号
模拟信号
模拟信号
数字信号
数字信号
数字通信系统模型
? 信道中传输的是数字信号。
噪声源
编码 器 解码 器信息源 受信者信道
信源编码, 对模拟信号作为 A/D和数据压缩，对数字信号进行压缩。
信道编码, 提高通信系统抗干扰能力，实现可靠通信。
调制器, 数字调制是把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合
在信道中传输的频带信号。
同步器, 使收发信机步调一致地工作以正确传输信息。
编码 /解码器的作用：
编码器
解码器
模拟信号
模拟信号
数字信号
数字信号
数字信号
数字信号
数字信号
?数字通信的主要特点：
1．抗干扰能力强；
2．差错可控；
3,易于与各种数字终端接口，用现代计算技
术对信号进行处理、加工、变换、存储，从
而形成智能网；
4,易于集成化，从而使通信设备微型化；
5,易于加密处理，且保密强度高；
1.4.1通信系统分类
?按消息的物理特征分类
?按调制方式分类
?按信号特征分类
?按传输媒介分类
?按信号复用方式分类
?按工作波段分：长波通信、中波通信、短波
通信、远红外通信等。
(1)按消息的物理特征分类：
?语音通信系统
如电话系统、广播系统等。
?图像通信系统
如电视广播系统、可视电话系统、会议电视系统、
远程教学系统等。
?数据通信系统
如电报系统、计算机网络
(2)按调制方式分类：
从是否采用调制、是否搬移数据信号的频带角度
出发，通信传输系统可以分为以下两类：
?基带传输系统
直接传送未调制的信号，如数字信号、音频市内
电话等。
?频带传输系统
主要有连续（模拟）调制和数字脉冲调制两种。
(3)按信号特征分类：
?模拟通信系统
若通信信道中传送的是模拟信号，则称
该通信系统为模拟通信系统。
?数字通信系统
若通信信道中传送的是数字信号，则称
该通信系统为数字通信系统。
(4)按传输媒介分类：
?有线通信系统
? 电缆通信系统
? 光纤通信系统
?无线通信系统
? 微波通信系统
? 卫星通信系统
? 无线电及移动通信系统
(5)按信号复用方式分类
? 频分复用系统
用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率
范围。
? 时分复用系统
用抽样或脉冲调制方法使不同信号占据不同的
时间区间。
? 码分复用系统
用一组包含互相正交的码字的码组携带多路信
号。
频率范围 波 长 符 号 传输媒质 用 途
3Hz~30kHz 104~108m 甚低频 VLF 有线线对长波无线电 音频、电话、数据终端长距离导航、时标
30~300kHz 103~104m 低频 LF 有线线对长波无线电 导航、信标、电力线通信
300kHz~3MHz 102~103m 中频 MF 同轴电缆短波无线电 调频广播、移动陆地通信、业余无线电
3~30MHz 10~102m 高频 HF 同轴电缆短波无线电 移动无线电话、短波广播定点军用通信,业余无线电
30~300MHz 1~10m 甚高频 VHF 同轴电缆米波无线电 电视、调频广播、空中管制、车辆、通信,导航
300M~3GHz 10~100cm 特高频 UHF 波导分米波无线电 微波接力、卫星和空间通信、雷达
3~30GHz 1~10cm 超高频 SHF 波导厘米波无线电 微波接力、卫星和空间通信、雷达
30~300GHz 1~10mm 极高频 EHF 波导毫米波无线电 雷达、微波接力、射电天文学
107~108GHz 3*10-5~3*10-4cm 紫外可见光 红外 光纤激光空间传播 光通信
(5) 按工作波段分
1.4.2通信方式
?对于点与点之间的通信，按消息传送的方向
与时间关系，通信方式可分为单工通信、半
双工通信及全双工通信。
?在数字通信中，按照数字信号码元排列方法
不同，有串行传输与并行传输之分。
?实际的通信系统按信道的占用方式分为专线
和通信网两类。
单工通信
?所谓单工通信，是指消息只能单方向传输的
工作方式。如广播、电视、遥控等。
发端 收端信道
半双工通信
? 所谓半双工通信，是指通信双向都能收发消息，但
不能同时进行收发的工作方式。如使用同一载频工
作的无线电对讲机。
发端
收端
信道
发端
收端
全双工通信
?所谓全双工通信，是指通信双向可同时进行
收发消息的工作方式。如普通电话。
发端 收端
信道
发端收端
信道
串行传输
? 所谓串行传输，是将数字信号码元序列按时间顺序
一个按一个地在信道中传输。这种方式只需占用一
条通路。一般的远距离数字通信大都采用串行传输
方式。
发
送
设
备
接
收
设
备
1 0 1 0 0
并行传输
? 如果将数字信号码元序列分割成两路或两路以上同
时在多个信道中传输，则称为并行传输。一般在计
算机内部或近距离数字通信中采用。如打印机连接
线。
发
送
设
备
接
收
设
备
······
专线和通信网
?专门为两点之间设立传输线的通信，称之为
专线通信，有时简称为点与点通信。
?多点间的通信属于网通信。网通信的基础仍
是点与点的通信。
?在通信网中可通过设置专用通信信道的方式
实现专线通信。
1.5 信息及其度量
信息一词在概念上与消息的意义相似，
但它的含义却更普遍化、抽象化。 信息 可以
理解为消息（事件）中包含的有意义的内容，
虽不可见，但能使大脑发生一定的思维活动，
即有认知发生。信息可以光、电信号的形式
表示、传输。通信系统传输信息的多少使用
,信息量,去衡量。
信息的特点
?不同形式的消息可以包含相同的信息。如分
别用话音和文字发送的天气预报，所含信息
内容相同。
?消息中所含信息量的多少与消息的重要程度
无关。
?对接收者来说，消息（事件）越不可能，包
含的信息量越大。
消息中所含的信息量 I与消息 x发生的概率 P(x)
有以下关系：
(1)消息中所含的信息量是出现该消息的概率的
函数。即,I=I[P(x)]
(2)消息出现的概率越小，所含的信息量越大；
反之，信息量愈小。即,I∝ 1/P(x)，且当
P(x)=1,I=0；当 P(x)=0,I=∞。
(3)若干个相互独立事件构成的消息，所含的信
息量等于各独立事件信息量的和。即：
I[P(x1)P(x2)…]=I[P(x1)]+I[P(x2)]+…
信息量的定义：
?设有消息 x发生的概率为 P（ x），则所带来的
信息量为：
I（ x） =㏒ a (1/ P（ x） )= -㏒ a P（ x）
其中：若对数的底取 2，则 I的单位为比特
（ bit），若对数的底取 e，则 I的单位为奈特
（ Net），若对数的底取 10，则 I的单位为哈
特莱（ Hatle）。
例 1.4.1计算等概率发生的离散消息的信息
量。
?二进制符号消息,P(0)=P(1)=1/2
I2=㏒ 22=1 (bit)
? M进制符号消息,P(0)=P(1)=…=P(M)=1/M
IM=㏒ 2M (bit)
若 M=2K(K=1,2,3,…),则
IM=㏒ 22K=K(bit)
信息熵的概念
设离散信息源是一个由 n个符号组成的集合，各
个符号 xi(i=1,2,…,n) 在消息中按概率 P(xi)独立出现，
且有 ∑P(xi)=1，则定义信息熵为该离散信息源各符
号的统计平均信息量，以 H(x)表示：
H(x)=∑ P( xi)I(xi)= -∑P(xi)㏒ 2P(xi) (bit/符号 )
x1,x2,…,xn
P(x1),P(x2),…,P(xn)〔 〕
例 1.4.2一信息源由 4个符号 0,1,2,3组
成，它们出现的概率分别为 3/8,1/4,1/4、
1/8，求该信息源的熵（统计平均信息量）。
解,H=∑ P( xi)I(xi)= -∑P(xi)㏒ 2P(xi)
=3/8·㏒ 2(8/3)+ 1/4·㏒ 24 + 1/4·㏒ 28 +
1/8·㏒ 28
=1.906(bit/符号 )
可以证明：离散信息源的最大熵发生在每一
符号等概率出现时，即 P(xi)=1/n,I=1,2,…,n,
而最大熵值等于㏒ 2n(bit/符号 )。
例 1.4.3对例 1.4.2中同一信息源，试求某个
消息 20102,01302,13001,20321,01003,
21010,02310,20020,10312,03210,
01202,10的信息量。
解,方法一：
H=1.906(bit/符号 )
I=57× 1.906≈108.64 (bit)
方法二：
I=23㏒ 28/3＋ 14㏒ 24＋ 13㏒ 24＋ 7㏒
28 =107.55 (bit)
连续消息的平均信息量
连续消息的信息量可用概率密度来描述。
可以证明，连续消息的平均信息量（相对熵）
为
H1(x)=-∫∞-∞f(x) ㏒ 2f(x)dx
式中,f(x) — 连续消息出现的概率密度。
1.6 通信系统的主要性能指标
通信的任务是传递信息。从信息传输的
角度来说，最基本也是最主要的性能指标是
信息传输的有效性和可靠性。
通信的有效性是指在给定的信道内传输
信息的数量，即信息传输的速度问题；而通
信的可靠性是指在给定的信道内接收信息的
准确程度，即信息传输的质量问题。
模拟通信系统的主要性能指标
?有效频带
传输给定的信号所需要的有效传输频带越窄，
或者说，在给定传输带宽的信道中，能同时传输的
信号路数越多，则系统的传输有效性就越高。即信
号的复用程度越高，有效性越好。
?信噪比
信噪比越高，信息传输的准确性就越高，通信
质量就越好。
数字通信系统的主要性能指标 (1)
（ 1）有效性和传码率、传信率
? 码元传输速率（简称传码率）是指系统每秒传送
的码元数目，其单位为波特（ Baud,常用 B表
示），又称为波特率。
? 信息传输速率（简称传信率）是指系统每秒内传
输的平均信息量。单位为比特 /秒（ bit/s）。
?若设码元传输速率为 RB，信息传输速率为 Rb，则
对二进制码元有,Rb=RB
对 M进制码元有,Rb=RB㏒ 2M
例 1.5.1一传输系统每秒传送 1200个码元，
对等概发生的离散信息源，若采用四进制，
其拟信率为多少？若采用十六进制，其传
信率又为多少？
解：该系统的波特率为 1200B，若采用四进制,
则每个码元携带 2比特信息，其传信率为
2400bit/s;若采用十六进制,则每个码元携带 4
比特信息，其传信率为 4800bit/s。
数字通信系统的主要性能指标 (2)
（ 2）可靠性和差错率
? 误码率，是指错误接收的码元数在传送总
码元数中所占的比例，或者更确切地说，误
码率即是码元在传输系统中被传错的概率。
? 误信率，又称误比特率，是指错误接收的信
息量在传送信息总量中所占的比例，或者说，
它是码元的信息量在传输系统中被丢失的概
率。
例 1.5.2
一段程序 10000行，平均每行 10字节,1
字节 8比特，共有 800000比特。要保证该段
程序在传输过程中不出错，则其误信率（ 误
比特率）必须小于 1/800000 ≈10-6。
1,7 本书的总体结构
? 通信原理是研究通信系统和通信网各构成部分的
基本理论和基本分析方法。
? 本书第二章讨论信号的性质、数学表示和通过电
路系统，主要是线性系统的分析方法；
? 在第三章到第六章中阐述各种信道的构成技术和
它们的性能分析。第三章介绍信道的一般知识；要
利用具有带通特性的有线、无线等信道，必须把携
带信息的基带信号转换成频带信号。这就需要调制
技术；第四章讨论各种模拟调制方式，并分析它们
的性能，包括所占带宽和信噪比等；
?
? 第五章讨论数字基带信号的特性和在传输中遇到的
问题，如码间干扰、抗噪性等；第六章介绍各种数
字调制方式及其性能。
? 下面各章讨论的通信的基本理论问题，也就是仙农
信息论的主要内容。第七章讨论信源编码；第八章
讨论数字信号的最佳接收问题；第九章是信道中的
差错控制编码，介绍分组码和卷积码等的基本概念；
第十章介绍正交编码和伪随机序列的基本概念及其
应用。
? 最后第十一章通信中的一个重要问题：同步理论。
作业：
? P.11
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?熟悉 SystemView软件的使用。
