第02章__数据通信基础

回顾 1 通信的基本概念信息 是对客观事物全部或部分特性的描述 可以是事物的形态 大小 结构 性能 还可以是相互关系等的描述 存在形式有多种 如文字 声音 图象等 数据 数字化的信息称为数据 数据是信息的载体 信息是数据的内涵 模拟数据 具有连续值的数据称为模拟数据 如声音的强度 灯光的强度等 数字数据 其值是离散的数据称为数字数据 如成绩 名次等 信号 是数据的电编码或电磁编码 模拟数据的编码是模拟信号 是连续变化的电磁波 数字数据的编码是数字信号 是一串电压脉冲序列 两种信号可以互相转换 2 通信系统目前构成计算机网络的计算机与终端设备都是数字式的 它们之间交换的信息均属于离散的数字序列 例如0101101 的形式 数据通信系统所要传输的数据信息 包括控制信息 就是这些二进制序列 而在通信线路上既可以传输模拟信号 也可以传输数字信号 数据传输系统的模型如图所示 两端的计算机 终端 是信息源或信息宿 编 译 码器是将计算机的并行数据转换成适合线路传送的串行数据序列 或将串行数据序列转换成并行数据 有时为了适应控制规程还需要加入其他代码 信号变换器是将编 译 码器输出的编码信号转换成适合于信道传输的模拟信号 或将信道传输的模拟信号变换为待译码信号 信号变换器通常为调制解调器 第2章数据通信基础 数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式 要在两地间传输信息必须有传输信道 根据传输媒体的不同 有有线数据通信与无线数据通信之分 但它们都是通过传输信道将数据终端与计算机联结起来 而使不同地点的数据终端实现软 硬件和信息资源的共享 本章主要讲述数据通信的相关概念 包括数据传输速率和相关的定理与计算 介绍数据通信的常见介质 包括有线通信和无线通信方式 描述数据传输的损耗和通信系统的性能衡量方法 第2章数据通信基础 2 1基础概念和计算2 2有线数据传输介质2 3无线传输媒介2 4数据传输损耗2 5通信系统的性能衡量本章小结 2 1基础概念和计算不同的通信系统有不同的性能指标 就数据通信系统而言 其性能指标主要有传输速率 频带利用率 差错率等 2 1 1数据传输速率传输速率是指在单位时间内传输信息的量 它是评价通信速度的重要指标 数据传输中 经常用到的指标有调制速率 数据信号速率和数据传输速率 1 码元传输速率码元传输速率简称传码率 又称符号速率 码元速率 波特率 调制速率 它表示单位时间内 每秒 信道上实际传输码元的个数 单位是波特 Baud 常用符号 B 来表示 2 1 其中T是周期 即传送单位调制信号波所用时间 单位是s 例2 1如图2 1所示的调频波 其中一个 0 或 1 状态的最短时间长度为400 10 6秒 试求调制速率 图2 1信号调频波解 根据公式2 1可以得到 值得注意的是码元速率仅仅表征单位时间内传送的码元数目而没有限定这时的码元应是何种进制的码元 但对于传信率 则必须折合为相应的二进制码元来计算 eg 设二进制码元速率为RB2 N进制码元速率为RBN 且有2k N 则二进制与N进制的码元速率有如下关系 2 数据信号速率信息传输速率简称传信率 又称信息速率 比特率 它表示单位时间 每秒 内传输实际信息的比特数 单位为比特 秒 记为bit s b s bps 比特在信息论中作为信息量的度量单位 一般在数据通信中 如使用 1 和 0 的概率是相同的 则每个 1 和 0 就是一个比特的信息量 若进行串行方式进行数据传输时 则数据信号速率可定义如下 其中 RB为波特率 M为调制信号波的状态数 T为单位调制信号波的时间长度 例2 2若采用串行传输方式 且单位调制信号波的时间长度为500 10 6s 试问在使用4状态调制时 数据信号速率为多少 解 RB 1 T 2000 Baud 根据公式 2 2 得Rb RBlog2M 2000 log24 2000 2 4000 bps 若进行并行方式进行数据传输时 则数据信号速率可定义如下 其中 n为并行传输中使用的传输通道的数量 Ti为第i条通道上一个单位调制信号波的长度 即周期 Mi为第i条通道上调制信号波的状态数 例2 3若采用6路并行传输方式 每路一个单位调制信号波的时间长度均为0 05s 且均采用4状态调制 试求数据信号速率 解 调制速率为RB 1 T 1 0 05 20 Baud 根据公式 2 3 20 16 2 640 bps 3 数据传输速率所谓数据传输速率是指在单位时间内数据的输送量 其单位可以是比特 字符等 时间单位可以是时 分 秒等 通常将 字符 min 作为它的单位 数据在实际传输时需要附加一定数量的比特位 计算时根据实际情况确定传输数据的长度及附加位数 此方面知识将在后文中提出 例2 4以异步方式传输汉字信息 停止位的长度为1位 每个汉字由2个ASCII码表示 已知数据信号速率为1080bps 试求该种传输方式下的数据传输速率 解 若以 字符 min 为单位 则数据传输速率为分母中两个 1 分别是附加在字符代码前面的起始位和停止位的长度 波特率即调制速率或码元速率 指的是单位时间内载波调制状态改变的次数 其单位为波特 Baud 波特率B与比特率C的关系用公式表示为 C Blog2M或C BL M表示为信号的状态个数 L表示传输所需要的二进制位数 比特率指的是数字信号的传输速率 它用单位时间内传输的二进制代码的有效位数来表示 其单位用比特每秒 bps 表示 2 1 2信噪比信噪比 SNR 是Signal To NoiseRatio的缩写 信号在传输过程中不可避免地要受到噪声的影响 信噪比是用来描述在此过程中信号受噪声影响程度的量 它是衡量传输系统性能的重要指标之一 信噪比通常是指某一点上的信号功率与噪声功率之比 用下面公式表示信噪比 2 4 其中 是信噪比 是信号的平均功率 是噪声的平均功率 为了方便使用通常采用分贝 dB 来表示信噪比 公式为 2 5 2 1 3香农定理香农定理指的是当信号与信道加性高斯白噪声的平均功率给定时 在具有一定频率宽度B的信道上 理论上单位时间内可能传输信息量的极限数值 香农定理的公式表示为 2 6 式中 B表示带宽 单位Hz S N为信噪比 S是平均信号功率 N是平均噪声功率 由公式2 5可以推导出 2 7 把公式2 7带入公式2 5可得到香农的公式的另外一种表达式 如公式2 8所表示 此种表达式在计算中大量使用 2 8 例2 5设高斯信道的带宽为4 信号与噪声的功率比为30 试计算此系统的信道容量 解 由香农公式得香农公式给出了通信系统所能达到的极限信息传输速率 达到极限信息速率的通信系统称为理想通信系统 它描述了有限带宽 有随机热噪声 信道的最大传输速率与信道带宽信号噪声功率比之间的关系 例 一条带宽为3kHz 信噪比为30dB的信道 其信道容量为多少 如传输一幅画面 有2 25 106个像素 256种颜色的图片 需要传输多长时间 解 1 根据香农定理C Blog2 1 S N 3 l03log2 1 1000 3 103 3 32log101001 29 9 103bps 2 256色使用二进制数需要8位 因此一幅图片要传输的信息量为 2 25 106 8 18 106比特传输时间为 需要传输的信息量 信道容量18 106 29 9 103 6 02 102秒 10分 由于信道上存在损耗 延迟 噪声 所以会引起信号强度减弱 导致信噪比S N降低 延迟会使接收端的信号产生畸变 噪声会破坏信号 产生误码 香农公式指出 对于一定的传输带宽和一定的信噪比 信息传输速率的最大值就确定了 要想提高信息的传输速率 或者提高传输线路的带宽 或者提高所传信号的信噪比 此外没有其它任何办法 但是 香农公式只证明了理想通信系统的 存在性 却没有指出这种通信系统的实现方法 这正是通信系统研究和设计者们所面临的任务 2 1 4奈奎斯特定理抽样是把时间上连续的模拟信号变成一系列时间上离散的抽样值的过程 能否由此样值序列重建原信号 是抽样定理要回答的问题 奈奎斯特定理奈奎斯特定理的具体内容如下 一个频带限制在 0 fH 内的时间连续信号x t 如果以不大于1 2fH 秒的间隔对它进行等间隔抽样 则x t 将被所得到的抽样值完全确定 也可以这么说 如果以fs 2fH的抽样速率进行均匀抽样上述信号 x t 可以被所得到的抽样值完全确定 而最小抽样速率被称奈奎斯特速率 1 2fH 这个最大抽样时间间隔称奈奎斯特间隔 抽样定理告诉我们 如果对某一带宽有限的时间连续信号 模拟信号 进行抽样 且抽速率达到一定数值时 那么根据这些抽样值就能准确地确定原信号 也就是说 若要传输模拟信号 不一定要传输模拟信号本身 只需传输满足抽样定理要求的抽样值即可 因此 该定理就为模拟信号的数字传输奠定了理论基础 用图解法也可以证明抽样定理的正确性 假设任意低通信号x t 的频谱函数为x 如图 a 所示 在0到fH范围内频谱函数可以是任意的 为作图方便假设它是三角形 图 b 是周期性冲激函数的频谱函数图 在整个频率范围内每隔fs就有一个幅度相同的冲击函数 脉冲 图 c 是抽样后输出信号的频谱函数图 2 2有线数据传输介质 传输介质是在数据传输系统中位于发送端和接收端之间的物理通路 传输介质大体可分为导向性传输介质和非导向性传输介质 双绞线 同轴电缆和光纤均属于导向性传输介质 这种传输介质将引导信号的传播方向 其中双绞线和同轴电缆采用金属导体传输电流形式的信号 光纤则是采用玻璃或塑料传输光波形式的信号 而非导向传输介质一般通过空气传播信号 它不为信号引导传播方向 2 2 1双绞线传统的计算机网络大都用导线连接 这是因为导线既便宜又易于安装和维护 在用来连接计算机网络的导线中 用的最多是铜质导线 这是因为铜电阻低 价格便宜 在铜导线中 用得最多的导线有两种 双绞线和同轴电缆 双绞线 TP twistedpairwire 是网络布线中最常用的传输介质 它由两根具有绝缘保护层的铜导线组成 把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起 一根导线在传输带辐射的电波时会被另一根导线上发出的电波抵消 这样就降低了信号干扰的程度 双绞线一般由两根22 26号绝缘铜导线相互缠绕而成 如图所示 把一对或多对双绞线放在一个绝缘套中便成了双绞线电缆 与其他传输介质相比 双绞线在传输距离 信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制 但价格较为低廉 目前 双绞线可分为无屏蔽双绞线 UTP unshieldedtwistedpair 和屏蔽双绞线 STP shieldedtwistedpair 双绞线主要用来传输模拟声音信息 但同样适用于数宇信号的传输 特别适用于较短距离的信息传输 在传输期间 信号的衰减比较大 并且会产生波形畸变 不过 在传输低频信号时 双绞线衰减相对较小 波形也不会发生大的畸变 非屏蔽双绞线电缆具有无屏蔽外套 直径小 节省所占用的空间 重量轻 易弯曲 易安装 将串扰减至最小或加以消除 具有阻燃性 具有独立性和灵活性 适用于结构化综合布线 但是 利用非屏蔽双绞线传输信息时要向周围辐射 信息很容易被窃听 因此要花费额外的代价加以屏蔽 屏蔽双绞线价格相对较高 安装时要比非屏蔽双绞线电缆困难 类似于同轴电缆 它必须配有支持屏蔽功能的特殊连接器和相应的安装技术 用双绞线传输数据时距离通常是100米 数据误码率为10 5 2 2 2同轴电缆同轴电缆是一种用途广泛的传输媒介 这种传输媒介由一根空心的外圆柱导体和一根位于中心轴线的内导线组成 内导线和圆柱导体及外界之间用绝缘材料隔开 如图2 5所示 图2 5同轴电缆结构图 与双绞线相比 同轴电缆的抗干扰能力强 屏蔽性能好 传输数据稳定 价格也便宜 它不用连接在集线器或交换机上即可使用 同轴电缆的带宽取决于电缆长度 1km的电缆可以达到1Gbps到2Gbps的数据传输速率 它可以使用更长的电缆 但是传输率要降低或使用中间放大器 目前 同轴电缆大量被光纤取代 但仍广泛应用于有线电视和某些局域网中 2 2 3光纤光导纤维 opticalfiber 是一种传输光束的细微而柔韧的介质 通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝 由纤芯和包层构成双层通信圆柱体 纤芯用来传输光波 包层有较低的折射率 当光线从高折射率的介质射向低折射率的介质时 其折射角将大于入射角 因此 如果折射角足够大 就会出现全反射 即光线碰到包层时就会折射回纤芯 这个过程不断重复 光也就沿着光纤传输下去 如图所示 a 光纤外部构造 b 光纤内部构造图2 7光纤结构图 现代的生产工艺可以制造出超低损耗的光纤 即做到光线在纤芯中传输好几公里而基本上没有什么损耗 这乃是光纤通信得到飞速发展的最关键因素 在光纤中 只要射到光纤表面的光线的入射角大于一个临界角度 就可以产生全反射 因此 可以存在许多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输 这种光纤就称为多模光纤 但是 若光纤的直径减小到只有一个光的波长 则光纤就像一根波导一样 可使得光线一直向前传播 而不会有多次反射 这样的光纤就称为单模光纤 光纤的类型由模材料 玻璃或塑料纤维 及芯和外层尺寸决定 芯的尺寸大小决定光的传输质量 常用的光纤有 8 3 m芯 125 m外层 单模 62 5 m芯 125 m外层 多模 50 m芯 125 m外层 多模 光导纤维电缆由一捆纤维组成 简称为光缆 光缆是数据传输中最有效的一种传输介质 它有以下几个优点 1 频带宽 单模可达3 3GHz 2 衰减较小 可以说在较长距离和范围内信号是一个常数 3 不受电源冲击 电磁干扰和电源故障的影响 电磁绝缘性能好 4 细 重量轻 5 无光泄漏 抽头很难 因而保密性能好 6 中继器的间隔较大 因此可以减少整个通道中中继器的数目 以降低成本 根据贝尔实验室的测试 当数据的传输速率为420Mbps且距离为ll9km无中继时 其误码为10 8 而同轴电缆和双绞线每隔几千米就需要接一个中继器 当然 光纤也有缺点 首先 抽头困难 因为割开的光缆需要再生和重发信号 光纤接口也比较昂贵 其次 由于光传输是单向的 要实现双向传输则需要有两种光纤或一根光纤上有两个频段 2 2 4PLC电力线通信PLC PowerLineCommunication 即电力线通信 它是依托电线作为传输介质 用电线替代网线实现布线通信的目的 用电线替代传统的网线作为传输介质 再结合电力线猫实现数据的转换 保证用户访问网络 电力线上网的优势是省去了布线的烦恼 省去了布线花费的精力和财力 通过利用传输电流的电力线作为通信载体 使得PLC具在极大的便捷性 只要在房间任何有电源插座的地方 不用拨号 即可进行网络通信服务 目前 PLC主要是作为一种接入技术 适用于居民小区 学校 酒店 写字楼等领域 不过 目前普遍认为电力线上网在技术方面还存在着一些障碍 即中继器 路由器 中压线与低压线用耦合器等基础设施所需设备的安全性与性能标准尚未制定 因此 电力线上网目前在全球都还处于试验阶段 另外由于电力线走向和规格都不符合标准 所以线路虚接线路串扰的现象非常普遍 电压不稳定 对PLC上网影响巨大 2 3无线传输媒介前面所讲述的都属于有线传输 但有线传输并不是在任何时候都能实现的 例如 通信线路要通过一些高山或岛屿 有时就很难施工 当通信距离很远时 敷设电缆既昂贵又费时 而且 我们的社会正处于一个信息时代 人们无论何时何地都需要及时的信息 这就不可避免地要用到无线传输 无线传输介质 无线传输介质是利用可以穿越外太空的大气电磁波来传输信号的 由于无线信号不需要物理的媒体 它可以克服线缆限制引起的不便 解决某些布线有困难的区域联网问题 无线传输介质具有不受地理条件的限制 建网速度快等特点 目前应用于计算机无线通讯的手段主要有无线电短波 超短波 微波 红外线 激光以及卫星通信等 电磁波是发射天线感应电流而产生的振荡波 这些电磁波在空中传播 最后被感应天线接收 在真空中 所有的电磁波以相同的速度传播 与频率无关 大约为3 108m s 电磁波可运载的信息量与它的带宽有关 无线电波 微波 红外线和可见光都可以通过调节振幅 频率或相位来传输信息 紫外线 X射线和伽玛射线也可以用来传输信息且可以获得更好的效果 但它们难以生成和调制 穿过建筑物的特性不好 且对生物有害 如图2 9所示的电磁波的辐射频率 图2 9电磁波频率 1 短波通信利用无线电短波电台进行数据通信是可行的 一般来说 又称高频通信 短波的信号是指波长为100 10m 频率为3 30MHz 它主要靠电离层的反射来实现通信 而电离层的不稳定所产生的衰落现象和电离层反射所产生的多径效应使得短波信道的通信质量较差 因此 使用短波无线电台传输数据时 一般都是低速传输 速率为一个模拟话路每秒传输几十至几百个比特 只有在采用复杂的调制解调技术后 才能使数据的传输速率达到几千bps 短波通信系统配置简单 机动性大 广泛应用于电话 电报 传真和广播等业务 但是该通信系统载频较低 稳定性较差 2 微波通信微波通信在数据通信中占有重要地位 微波的频率范围为300MHz 300GHz 但主要使用2 4GHz的频率范围 由于微波在空间主要是直线传播 且会穿透电离层进入宇宙空间 因此它不像短波那样可以经电离层反射传播到地面上很远的地方 这样 微波通信就有两种主要的方式 地面微波接力通信和卫星通信 由于微波在空间是直线传播 而地球表面是个曲面 因此其传播距离受到限制 一般只有50km左右 但若采用100m的天线塔 则距离可增大至100km 为了实现远距离通信 必须在一条无线电通信信道的两个终端之间建立若干中继站 见图 中继站把前一站送来的信号经过放大后再送到下一站 微波通信可传输电话 电报 图像 数据等信息 其主要特点是 微波波段频率高 其频段范围也很宽 因此其通信信道的容量很大 因为工业干扰和天电干扰的主要频谱成分比微波频率低得多 对微波通信的危害比对短波通信小得多 因而微波传播质量较高 微波接力信道能够通过有线线路难于通过或不易架设的山区 如高山 水面等 故有较大的机动灵活性 抗自然灾害的能力也较强 因而可靠性较高 相邻站之间必须直视 不能有障碍物 隐蔽性和保密性较差 3 卫星通信卫星通信是指利用人造卫星进行中转的通信方式 通信卫星一般被发射在赤道上方3 6万公里的同步轨道上 与地球的自转同步运行 轨道的平面与赤道平面的夹角保持为零度 使卫星相对地面静止不动 因此称为同步卫星 卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成 卫星在空中起中继站的作用 把地球站发上来的电磁波放大后回送另一地球站 地球站是卫星系统形成的链路 由于每一颗通信卫星可俯视地球1 3的面积 所以利用在定点同步轨道上等距离分布的三颗卫星 就能同全球进行通信 此外 也可使用红外线 毫米波或光波进行通信 但它们频率太高 波长太短 不能穿透固体物体 且很大程度上受天气的影响 因而只能在室内和近距离使用 2 4数据传输损耗 在计算机通信技术飞速发展的今天 各种数据传输系统在性能等诸多方面得到了不断完善 然而在任何传输系统的信号传输过程中一定会出现传输损耗 因为对于各种传输系统接收端得到的信号不可能与发送端传送出的信号完全一致 这些损耗会随机地引起模拟信号的改变 或使数字信号出现差错 它们也是影响数据传输速率和传输距离的一个重要因素 2 4 1衰损信号在传输中将会有部分能量转化为热能或者被传输介质吸收 从而造成信号强度不断减弱 这就是衰损 衰损在远距离通信时尤为明显 通常采用放大器或中继器来增加信号强度 如图2 10显示的是信号强度和距离之间的关系 图2 10信号强度与传输距离 衰损的计算公式如下 2 10 其中表示衰损值 其单位为分贝 dB 为源信号功率 为测量点信号功率 根据下面公式 2 11 可以把衰损的计算公式推到为如下的两个等价公式 即 2 12 例2 6假设在传输系统上传输的信号具有15mW的功率 而在一定距离远的某处测得功率为8mW 试计算这段路上信号的衰损 解 根据公式 其中P1 7 P2 12代入数据可得在远距离传输系统中 信号绕过一系列的电缆和设备后会出现衰损或增益 为了便于进行各点间的比较 通常在系统中选择一个称为传输电平的参考点 由于在求出用分贝表示的一个点上的增益代数和之后 就可以确定该点的相对电平 其中这个代数和的值就是该点的传输电平 而绝对电平却是由信号自身决定的 因此一般参考点被定为0dB传输点 简称零电平点 2 4 2失真信号不同频率的分量在传输过程中受到不同程度的衰减和延迟的影响 最终使到达接收端的信号与发送端送出的初始信号在波形上有所差异 把这种传输过程中信号波形的变化称为失真 根据产生的原因不同分为振幅失真 延迟失真 振幅失真 由各个频率分量振幅值发生不同变化而引起的失真 是由传输设备和线路引起的衰损造成的 如图2 11为振幅失真的信号波形 图2 11失真的信号波形延迟失真 由各频率分量的传播速度不一致所造成的失真 容易造成码间串扰 2 4 3噪声噪声是指传输和接收之间的某处插入的不必要的信号 它是通信系统性能 特别是带宽的使用效率 的主要制约因素 数据通信中可能出现的噪声主要有以下四类 1 热噪声热噪声是在电阻一类导体中 自由电子的布朗运动引起的噪声 电子由于热能而产生的这种布朗运动会产生一个交流电流成分 这个交流成分称为热噪声 热噪声是由带电粒子在导电媒介中进行的分子热运动造成的 它是绝对存在的 因而无法被消除的 噪声功率密度可作为热噪声的度量 它以瓦 赫 W Hz 为单位 1Hz带宽内存的噪声值可由下列公式计算 2 13 式中 N0为噪声功率密度 K为玻耳兹曼常数 其值是1 3805 10 23焦耳 开 J K T为热噪声源的热力学温度 其单位是K 例2 7若系统带宽为 试求在40 的温度下热噪声源的噪声功率 解 根据公式 2 13 求出噪声功率密度为 于是当带宽为w时 噪声功率为将其换算成单位 根据公式可得 值得一提的是 热噪声是一种高斯白噪声 所谓高斯白噪声是指n维分布都服从高斯分布的噪声 而白噪声是指功率谱密度在这个频率范围内分布均匀的噪声 于是在服从高斯分布的同时功率谱密度又是均匀分布的噪声被称为高斯白噪声 而热噪声恰恰具有这两项特性 2 交调噪声交调噪声指的是多个不同频率的信号共享一个传输媒介时可能产生的噪声 通常是通信系统中存在非线性因素造成的 这些信号的频率是某两个频率和 差或倍数 这些非线性因素通常是由元件故障引起的 通常情况下 发送端和接收端是以线性系统模式工作的 即输出为输入的常数倍 3 串扰串扰又叫串音 它是指一个信道中的信号对另一个信道中的信号产生的干扰 串扰分为边带线性串扰和边带非线性串扰两种 边带线性串扰指的是 当单边带通信中的边带滤波器对另一边带的衰减不够大时 上边带信号窜入下边带或下边带信号窜入上边带所造成的可懂干扰 边带非线性串扰指的是 当单边带接收机的某一个边带在工作时 位于另一个边带内的两个高频信号形成的互调产物落到工作边带内所造成的不可懂干扰 4 脉冲噪声脉冲噪声是一种由突发的振幅很大持续时间很短 耦合到信号通路中的非连续尖峰脉冲引起的干扰 通常是由一些无法预知的因素造成的 如电火花 雷电 该噪声是非连续的 在短时间里具有不规则的脉冲或噪声峰值 脉冲噪声对模拟数据传输不会造成明显影响 但数字数据传输中脉冲噪声是产生差错的主要来源 脉冲噪声造成的干扰是不易被消除的 必须通过差错控制手段来确保数据传输的可靠性 如图2 12为脉冲噪声对数字信号传输造成的影响 图2 12噪声对传输的影响 2 5通信系统的性能衡量 一般通信系统的性能指标归纳起来有以下几个方面 1 有效性 指通信系统传输消息的 速率 问题 即快慢问题 2 可靠性 指通信系统传输消息的 质量 问题 即好坏问题 3 适应性 指通信系统适用的环境条件 4 经济性 指系统的成本问题 5 保密性 指系统对所传信号的加密措施 这点对军用系统尤为重要 6 标准性 指系统的接口 各种结构及协议是否合乎国家 国际标准 7 维修性 指系统是否维修方便 8 工艺性 指通信系统各种工艺要求 有效性和可靠性是评价通信系统优劣的主要性能指标 一般情况下 要增加系统的有效性 就得降低可靠性 对于模拟通信来说 系统的有效性和可靠性具体可用系统频带利用率和输出信噪比 或均方误差 来衡量 对于数字通信系统而言 系统的可靠性和有效性具体可用误码率和传输速率来衡量 数字通信系统的有效性可用传输速率来衡量 传输速率越高 系统的有效性越好 关于传输速率的相关知识在2 1节已经做了说明 在此不在阐述 由于数据信息都由离散的二进制数字序列来表示 因此在传输过程中 不论它经历了何种变换 产生了什么样的失真 只要在到达接收端时能正确地恢复出原始发送的二进制数字序列 就是达到了传输的目的 所以衡量数据通信系统可靠性的主要指标是差错率 差错率越大 表明系统可靠性愈差 表示差错率的方法常用以下三种 误码率 误信率 l 码元差错率码元差错率简称误码率 是指发生差错的码元数在传输总码元数中所占的比例 更确切地说 误码率就是码元在传输系统中被传错的概率 误码率指某一段时间的平均误码率 对于同一条数据电路由于测量的时间长短不同 误码率就不一样 在日常维护中 ITU T规定测试时间内数据传输误码率一般都低于10 10 误码率用表达式可表示成 2 14 2 信息差错率信息差错率简称误信率 或误比特率 是指发生差错的信息量在信息传输总量中所占的比例 或者说 它是码元的信息量在传输系统中被丢失的概率 用表达式可表示成 2 15 3 频带利用率在比较不同的通信系统的效率时 只看它们的传输速