通信系统的主要性能指标.ppt

2020 2 13 1 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 2020 2 13 2 项目准备信息量的公式和单位 检索有效性与可靠性的概念 探讨模拟通信系统用什么指标来衡量其通信质量 2020 2 13 3 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 2020 2 13 4 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 5 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 项目任务 6 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 7 模拟信号 数字信号 数字信号 t t t t 模拟信号和数字信号 2020 2 13 8 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 项目任务 9 制定度量信息的方法 消息 量 信息量 例 明天降雨量将有1mm 信息量小 明天降雨量将达到1m 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 10 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 log2M比特若M 2k 则I k比特 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 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 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 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 任务三 可靠性 16 有效性和可靠性的关系 速度 质量 传输速率 码元速率RB 波特 Baud 信息速率 Rb 比特 秒 b s 对M进制 Rb RBlog2M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 任务四 有效性和可靠性的关系 17 误字率Pw 错误接收字数 总传输字数误码率和误比特率的关系Pb PexM 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 2020 2 13 18 合作愉快 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 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 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 4 已知某八进制数字通信系统的传信率为12000b 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 3 1 2 项目符号格式 提交形式 每个小组提交一份作业 作业word文档命名方式 1 项目X X 第X组