數(shù)字通信第一章數(shù)字通信概論第3講數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能3通信系統(tǒng)的性能指標含義相關術語解析有效性指標可靠性指標示例12345內容提要有效性與可靠性的含義重點難點有效性度量及計算可靠性度量及計算本節(jié)學習重點與難點重點重點一、通信系統(tǒng)的主要性能指標通信系統(tǒng)的性能指標是一個十分復雜的問題，它涉及到通信系統(tǒng)的諸多方面，例如有效性、可靠性、保密性、標準性、維修性、工藝性等。從通信的目的和根本任務來看，傳輸?shù)挠行院涂煽啃允峭ㄐ畔到y(tǒng)最主要的兩個性能指標。通信的目的就是傳輸信息。一、通信系統(tǒng)的主要性能指標有效性是在給定信道內能傳輸信息內容的多少，說的是傳輸“速度”問題。可靠性是指接收信息的準確程度，說的是傳輸?shù)摹百|量”問題。

有效性和可靠性既相互矛盾，又相對統(tǒng)一，都體現(xiàn)了對通信系統(tǒng)最基本的要求。二、相關術語解析二進制數(shù)字（binarydigit）（比特）二進制數(shù)字是所有數(shù)字通信系統(tǒng)的基本信息單元。衡量比特的信息量有多種單位。比特流（bitstream）比特流是指二進制數(shù)據(jù)0和1流，比特流在數(shù)字通信中稱為基帶信號，基帶信號的頻譜范圍是從直流（或接近直流）到一個有限的頻率值。用二電平脈沖表示某一比特流，這里用理想的矩形脈沖表示。注意，實際系統(tǒng)中的脈沖不可能與圖中所繪的相同。

二、相關術語解析數(shù)字信號波形（digitalsignalwaveform）數(shù)字信號波形是指用于表示數(shù)字信號的電壓或電流波形（脈沖或正弦波），脈沖的波形參數(shù)包括脈沖的幅度、頻率和相位，正弦波的波形參數(shù)包括正弦波的幅度、頻率和相位。

注意，該波形雖然看起來具有模擬信號的特性，但由于它已被數(shù)字信息進行編碼，所以稱為數(shù)字信號波形。二、相關術語解析數(shù)字信息在一般情況下可以表示為一個數(shù)字序列：a0,a1,a2,…，簡記為{an}，an是數(shù)字序列的基本單元，稱為碼元。碼元不是一種物理符號，可以是多進制，因此碼元是一個邏輯概念。一個碼元由k個比特組成，該k個比特就是一個單元，用來表示一個有限碼元集中的消息碼元，其中k為碼元的比特數(shù)，M表示消息碼元是M進制碼元。碼元可以用一組波形表示，對于基帶傳輸，每個碼元mi用一組基帶脈沖波形表示；對于頻帶傳輸，每個脈沖gi(t)都由一組帶通波形之一表示。在無線通信中，碼元mi通過在Ts內發(fā)送的數(shù)字波形si(t)來實現(xiàn)，這里T為碼元持續(xù)時間。下一個碼元將在下一個Ts內發(fā)送，接收機僅需要判別發(fā)送的波形是M個波形中的哪一個。二、相關術語解析

答疑解惑“碼元”究竟代表什么？“碼元”又稱為“符號”，即symbol。碼元可以這樣理解：在一定持續(xù)時間內，具有一定相位或幅度的一段正（余）弦載波，就是碼元，如圖所示的每個虛線框都是一個碼元。三、有效性指標（速率問題）傳輸速率通常有多種描述方法，通常從信息傳輸速率、碼元傳輸速率和頻帶利用率等三個不同的角度來定義傳輸速率。

信息傳輸速率簡稱為信息速率（傳信率、比特率），信息傳輸速率用符號Rb表示。信息傳輸速率是指單位時間內（每秒）內傳送的信息量，單位為bit/s。模擬通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)有效性傳輸帶寬（系統(tǒng)帶寬）傳輸速率三、有效性指標（速率問題）傳輸速率通常有多種描述方法，通常從信息傳輸速率、碼元傳輸速率和頻帶利用率等三個不同的角度來定義傳輸速率。碼元傳輸速率簡稱為碼元速率（或傳碼率），用符號RB表示。碼元速率是指單位時間內（每秒）內傳送碼元的數(shù)目，單位為波特/秒（Baud/s），簡記為B。數(shù)字信號通常有二進制信號（或二電平信號）和多進制信號（或多電平信號），但碼元速率與信號的進制無關，只與碼元寬度有關。在數(shù)字通信中，用具有一些相同的時間間隔來表示一些數(shù)字信號，這個時間間隔就是碼元寬度（或碼元持續(xù)時間）Tb。碼元速率與碼元寬度的關系為

RB=1/Tb

三、有效性指標（速率問題）碼元速率和信息速率從兩個不同角度定義了傳輸速率，但碼元速率中的碼元可以是二進制的，也可以是多進制的，碼元速率不管所傳輸?shù)男盘枮槎嗌龠M制，都表示每秒鐘所傳輸?shù)拇a元個數(shù)。對于信息速率，則必須折合為相應的二進制碼元來計算。碼元速率和信息速率可以相互換算，它們的換算公式為

Rb=RBlog2N

（N為進制數(shù)）三、有效性指標（速率問題）數(shù)字信號的傳輸需要一定的頻帶，數(shù)字傳輸系統(tǒng)占用的頻帶越寬，傳輸信息的能力越大。因此，在比較不同的數(shù)字通信系統(tǒng)的效率時，不僅要考慮信息速率（或碼元速率），也要考慮它所占用的帶寬。頻帶利用率是用單位頻帶內允許的最大信息傳輸速率（或碼元速率）來衡量，單位是bit/s·Hz，即

在頻帶寬度相同的條件下，比特傳輸速率越高，則頻帶利用率越高，反之越低。三、可靠性指標（質量問題）誤碼率是指在傳輸過程中發(fā)生誤碼的碼元個數(shù)與傳輸?shù)目偞a元數(shù)之比，通常以Pe來表示，即誤碼率Pe是多次統(tǒng)計結果的平均量。誤碼率的大小由傳輸系統(tǒng)的特性、信道質量及系統(tǒng)噪聲等因素決定。模擬通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)有效性輸出信噪比誤碼率信號抖動三、可靠性指標（質量問題）在數(shù)字通信系統(tǒng)中，信號抖動是指數(shù)字信號相對于標準位置的隨機偏移。數(shù)字信號位置的隨機偏移，即信號抖動的定量值的表示也是統(tǒng)計平均值，它同樣與傳輸系統(tǒng)的特性、信道質量及系統(tǒng)噪聲等因素有關。若采用多中繼鏈路傳輸時，信號抖動也具有累計效應。誤碼率和信號抖動都反映了通信質量。如語音信號數(shù)字化傳輸，誤碼率和信號抖動都會對數(shù)—模變換后的語音質量產(chǎn)生直接影響。四、示例【例1-1】在一個數(shù)字通信系統(tǒng)中，已知二進制信號在4分鐘之內傳送了96

000個碼元。（1）試求碼元速率和信息速率；（2）若碼元寬度保持不變，改用八進制數(shù)字信號傳送，則其碼元速率是多少？信息速率又是多少？解：四、示例【例1-2】已知某八進制數(shù)字通信系統(tǒng)的信息傳輸速率為72

000bit/s，