【正文】 輸信息的工作方式 ， 如圖 15（ c） 所示 。 例如普通電話 、 計算機通信網(wǎng)絡(luò)等采用的就是全雙工通信方式 。 《 通信原理課件 》 圖 15 通信方式示意圖 《 通信原理課件 》 按數(shù)字信號碼元排列方式劃分通信方式 在數(shù)字通信中按照數(shù)字碼元排列順序的方式不同 ， 可將通信方式分為串行傳輸和并行傳輸 。 《 通信原理課件 》 并行傳輸是將代表信息的數(shù)字信號碼元序列分割成兩路或兩路以上的數(shù)字信號序列同時在信道上傳輸 ， 則稱為并行傳輸通信方式 ， 如圖 16（ a）所示 。 并行傳輸?shù)膬?yōu)點是 : 《 通信原理課件 》 速度快 、 節(jié)省傳輸時間 ， 但需占用頻帶寬 ， 設(shè)備復(fù)雜 ， 成本高 ， 故較少采用 ， 一般適用于計算機和其他高速數(shù)字系統(tǒng) ， 特別適用于設(shè)備之間的近距離通信 。 串行傳輸是將代表信息的數(shù)字信號碼元序列按時間順序一個接一個地在信道中傳輸 ， 如圖 16（ b） 所示 。 通常 ， 一般的遠距離數(shù)字通信都采用這種傳輸方式 。 《 通信原理課件 》 圖 16 并行和串行通信方式 《 通信原理課件 》 按照網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)劃分通信方式 通信系統(tǒng)按照網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為線型、星型、樹型、環(huán)型等類型。專門為兩點之間設(shè)立傳輸線的通信稱之為點對點通信。多點間的通信屬于網(wǎng)通信。網(wǎng)通信的基礎(chǔ)仍是點對點通信。因此，本書重點討論點對點通信的原理。 《 通信原理課件 》 信息及其度量 通信的目的在于信息的傳遞和交換 。人們常將語言 、 文字 、 圖像和數(shù)據(jù)等信息的傳遞俗稱消息的傳遞 。 信息與消息在概念上相近 ， 但信息一詞對通信來說 ，更貼切 、 更具普遍性 ， 信息可理解為消息中所含有的特定內(nèi)容 。 各種各樣的消息 ， 其中有意義的特定內(nèi)容 ， 均可用信息一詞來表述 。 《 通信原理課件 》 如鐵路系統(tǒng)運送貨物量多少采用“ 貨運量 ” （ 不管運送什么貨物 ） 來度量 ， 通信系統(tǒng)中傳輸信息的多少采用 “ 信息量 ” 來度量 。 當(dāng)人們在通信中獲得消息之前 ， 對它的特定內(nèi)容有一種 “ 不確定性 ” ， 事件的不確定程度只能就其出現(xiàn)的概率來描述 。 《 通信原理課件 》 信息量與消息的種類 、 特定內(nèi)容及重要程度無關(guān) ， 它僅與消息中包含的不確定度有關(guān) 。 也就是說消息中所含信息量與消息發(fā)生的概率密切相關(guān) 。 消息發(fā)生概率愈小 ， 愈使人感到意外和驚奇 ， 則此消息所含的信息量愈大 。 例如 ， 一方告訴另一方一件幾乎不可能發(fā)生的消息包含的信息量比可能發(fā)生的消息包含的信息量大 。 如果消息發(fā)生的 概率趨于零（ 不可能事件 ), 《 通信原理課件 》 則它的信息量趨于無窮大；如果消息發(fā)生的概率為 1（ 必然事件 ） ， 則此消息所含的信息量為零 。 在信息論中 ， 消息所含的信息量 I與消息 x出現(xiàn)的概率 P(x)的關(guān)系式為 )(l og)(1l og xpxpI aa ???（ ） 《 通信原理課件 》 I代表兩種含義：當(dāng)事件 X發(fā)生以前 ，表示事件 x發(fā)生的不確定性；當(dāng)事件 x發(fā)生以后 ， 表示事件 x所含有 （ 或所提供 ）的信息量 。 《 通信原理課件 》 信息量的單位由對數(shù)底的取值決定 。若對數(shù)以 2為底時單位是 “ 比特 ”（ bit — binary unit的縮寫 ） ；若以 e為底時單位是 “ 奈特 ” （ nat—nature unit的縮寫 ） ；若以 10為底時單位是 “ 哈特 ” （ Hart — Hartley的縮寫 ） 。 通常采用 “ 比特 ” 作為信息量的實用單位 。 《 通信原理課件 》 [例 ] 某信息源的符號集由 A， B，C， D和 E組成，設(shè)每一符號獨立出現(xiàn)，其出現(xiàn)概率分別為 1/4， 1/8， 1/8，3/16和 5/16。試求該信息源符號的平均信息量。 《 通信原理課件 》 解：該信息源符號的平均信息量為 21( ) ( ) l og ( )niiiH x p x p x??? ?2 2 2 21 1 1 1 3 3 5 5l o g 2 l o g l o g l o g 2 . 2 3 /4 4 8 8 1 6 1 6 1 6 1 6 b it? ? ? ? ? ? ? 符 號《 通信原理課件 》 以上我們討論了離散消息的度量 。 類似 ， 關(guān)于連續(xù)消息的信息量可用概率密度來描述 。 可以證明 ， 連續(xù)消息的平均信息量 （ 相對熵 ） 為 ( ) ( ) l o g ( )caH x f x f x?????? ?（ ） 式中 , f(x)是連續(xù)消息出現(xiàn)的概率密度 。有興趣的讀者 ， 可參考信息論有關(guān)專著 。 《 通信原理課件 》 通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 設(shè)計和評價一個通信系統(tǒng) ， 往往要涉及到許多性能指標(biāo) ， 如系統(tǒng)的有效性 、 可靠性 、 適應(yīng)性 、 經(jīng)濟性及使用維護方便性等 。 這些指標(biāo)可從各個方面評價通信系統(tǒng)的性能 ， 但從研究信息傳輸方面考慮 ， 通信的有效性和可靠性是通信系統(tǒng)中最主要的性能指標(biāo) 。 《 通信原理課件 》 所謂有效性 ， 是指消息傳輸?shù)?“ 速度 ” 問題 ， 而可靠性主要是指消息傳輸?shù)?“ 質(zhì)量 ” 問題 。 在實際通信系統(tǒng)中 ， 對有效性和可靠性這兩個指標(biāo)的要求經(jīng)常是矛盾的 ， 提高系統(tǒng)的有效性會降低可靠性 ， 反之亦然 。 因此在設(shè)計通信系統(tǒng)時 ， 對兩者應(yīng)統(tǒng)籌考慮 。 《 通信原理課件 》 標(biāo) 模擬通信系統(tǒng)的有效性指標(biāo)用所傳信號的有效傳輸帶寬來表征 。 當(dāng)信道容許傳輸帶寬一定 ， 而進行多路頻分復(fù)用時 ，每路信號所需的有效帶寬越窄 ， 信道內(nèi)復(fù)用的路數(shù)就越多 。 《 通信原理課件 》 顯然 ， 信道復(fù)用的程度越高 ， 信號傳輸?shù)挠行跃驮胶?。 信號的有效傳輸帶寬與系統(tǒng)采用的調(diào)制方法有關(guān) 。同樣的信號用不同的方法調(diào)制得到的有效傳輸帶寬是不一樣的 。 《 通信原理課件 》 模擬通信系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)用整個通信系統(tǒng)的輸出信噪比來衡量 。 信噪比是信號的平均功率 S與噪聲的平均功率 N之比 。 信噪比越高 ， 說明噪聲對信號的影響越小 。 顯然 ， 信噪比越高 ，通信質(zhì)量就越好 。 《 通信原理課件 》 輸出信噪比一方面與信道內(nèi)噪聲的大小和信號的功率有關(guān) ， 同時又和調(diào)制方式有很大關(guān)系 。 例如寬帶調(diào)頻系統(tǒng)的有效性不如調(diào)幅系統(tǒng) ， 但是調(diào)頻系統(tǒng)的可靠性往往比調(diào)幅系統(tǒng)好 。 《 通信原理課件 》 一 、 有效性指標(biāo) 數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性指標(biāo)用傳輸速率和頻帶利用率來表征。 傳輸速率 傳輸速率有兩種表示方法：碼元傳輸速率 和信息傳輸速率 。 BR bR《 通信原理課件 》 碼元傳輸速率 簡稱傳碼率，又稱符號速率等。它表示單位時間內(nèi)傳輸碼元的數(shù)目，單位是波特（ Baud）記為 B。 信息傳輸速率 簡稱傳信率，又稱比特率等。它是指系統(tǒng)每秒鐘傳送的信息量，單位是比特 /秒，常用符號“ bit/s”表示。 BRbR《 通信原理課件 》 傳碼率和傳信率都是用來衡量數(shù)字通信系統(tǒng)有效性指標(biāo)的，但是注意二者既有聯(lián)系又有區(qū)別。 《 通信原理課件 》 在 N進制下，設(shè)信息速率為 （ bit/s），碼元速率為 RBN (Baud)，由于每個碼元或符號通常都含有一定比特的信息量，因此碼元速率和信息速率有確定的關(guān)系，即 () bR( ) ( / )b B NR R H x bit s?《 通信原理課件 》 式中， 為信源中每個符號所含的平均信息量（熵）。當(dāng)離散信源的每一符號等概率出現(xiàn)時，熵有最大值為 信息速率也達到最大，即 ()Hx（ ) （ ) 2l og ( /N bit 符 號 ）2l og ( / )b B NR R N bit s?2()l o g bBN RR B a u dN?《 通信原理課件 》 式中， N為符號的進制數(shù)，在二進制下，碼元速率與信息速率數(shù)值相等，但單位不同。 頻帶利用率 在比較不同通信系統(tǒng)的有效性時 ， 單看它們的傳輸速率是不夠的 ， 還應(yīng)看在這樣的傳輸速率下所占信道的頻帶寬度 。頻帶利用率有兩種表示方式：碼元頻帶利用率和信息頻帶利用率 。 《 通信原理課件 》 碼元頻帶利用率是指單位頻帶內(nèi)的碼元傳輸速率 ， 即 信息頻帶利用率是指每秒鐘在單位頻帶上傳輸?shù)男畔⒘?，? ( / )BR B a u d H zB? ?（ ) （ ) /( )bR b it s H zB? ??《 通信原理課件 》 二、可靠性指標(biāo) 數(shù)字通信系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)用差錯率來衡量 。 差錯率越小 ， 可靠性越高 。 差錯率也有兩種表示方法：誤碼率和誤信率 。 《 通信原理課件 》 誤碼率：指接收到的錯誤碼元數(shù)和總的傳輸碼元個數(shù)之比 ， 即在傳輸中出現(xiàn)錯誤碼元的概率 ， 記為 傳輸總碼元數(shù)接收的錯誤碼元數(shù)?eP（ ） 《 通信原理課件 》 誤信率：又叫誤比特率 ， 是指接收到的錯誤比特數(shù)和總的傳輸比特數(shù)之比 ， 即在傳輸中出現(xiàn)錯誤信息量的概率 ， 記為 傳輸總比特數(shù)接收的錯誤比特數(shù)?bP（ ） 《 通信原理課件 》 [例 ] 設(shè)一信息源的輸出由 128個不同符號組成。其中 16個出現(xiàn)的概率為1/32，其余 112個出現(xiàn)概率為 1/224。信息源每秒發(fā)出 1000個符號，且每個符號彼此獨立。試計算該信息源的平均信息速率。 《 通信原理課件 》 解：每個符號的平均信息量為 =已知碼元速率 RB=1000B，故該信息源的平均信息速率為 2211( ) 1 6 l o g 3 2 1 1 2 l o g 2 2 43 2 2 2 4Hx ? ? ? ?( ) 640 4 /bBR R H x bit s? ? ?《 通信原理課件 》 [例 ] 已知某八進制數(shù)字通信系統(tǒng)的信息速率為 3000bit/s ，在收端 10分鐘內(nèi)共測得出現(xiàn) 18個錯誤碼元，試求該系統(tǒng)的誤碼率。 解： 依題意 則 由式（ ）得系統(tǒng)的誤碼率 3 0 0 0 /bR b it s?82 /