通信原理学习笔记（一）：通信系统基本概念和组成

通信原理

通信系统基本概念和组成

通信

把消息从一地有效地传输到另一地，包含消息传递的全过程。

消息

通信系统要传送的对象，表达形式由语言，文字，图像，数据等。

信号

为了传送消息而对消息进行变换后在通信系统中传输的某种物理量，即消息的物理载体。

信息

消息中包含的有意义的的内容。

信息量

对接收者来说，只有消息中的不确定内容才构成信息，而这种不确定程度可以用概率描述，因此，消息中所包含的信息量与消息发生的概率密切相关，消息出现的概率越小，所包含的信息量就越大。

离散信息

• 信息量
  设某离散信息发生的概率为P(x),则它所携带的信息量为
  
  信息量的单位与对数的底a有关：a=e时，单位为奈特(nit);a=10时，单位为哈特莱(Hartly);
  a=2时，单位为比特(bit)，简写为b。
• 平均信息量
  设离散信源为
  
  则信源中每个符号所含的平均信息量（又称熵）为
  
  熵的意义：表示信源的不确定性。当每个符号等概率独立出现时候，不确性最大，此时熵有最大值，即
• 总信息量
  设信源的熵为H(x)，则该信源发送一条信息（含n个符号）的平均总信息量为
  

通信系统的主要性能指标

通信系统的任务是快速，准确的传递信息，相应的评价指标是有效性和可靠性。

• 有效性：指传输一定信息量所占用的信道资源。
• 可靠性：指传输信息的准确程度。

模拟通信系统

有效性指标：信号带宽。传送同样的消息（可用不同的调制方式），所占用的信道带宽越小，有效性越好。
可靠性指标：输出信噪比$S_0$/$N_0$。$S_0$指的是输出信号的平均功率，$N_0$指的是输出噪声的平均功率。

数字通信系统

有效性指标

有效性指标：频带利用率。它定义为单位带宽（每赫兹）内的传输速率，即

式中，$R_B$ 为码元传输速率（简称传码率，又称波特率），定义为单位时间（每秒）内传输码元的数目，单位为波特（Bound）。$R_B$与码源的进制数无关，仅取决于每个码源的持续时间（ 码元宽度）$T_B$，即有

$R_b$ 为信息传输速率（简称传输率，又称比特率），定义为每秒传输的平均信息量，单位为 比特/秒。$R_b$不仅与码源宽度有关，还与进制数M以及信源的统计特性有关。设每个码元所含的平均信息量为H，即 $R_b$ = $R_B$ * H,(H = $lo{g}_2$M)

可靠性指标

可靠性指标：差错概率，包括误码率和误信率

• 码元差错率$P_e$称为误码率
  

• 信息差错率$P_b$称为误信率