数字通信系统的基本概念

信息是以电信号或者电磁波信号为载体在传输媒介中传输的,根据频率以及媒介的不同,可以分为基带传输和频带传输。频率较低的,信道的传递函数是低通型的传输系统是基带传输,频率较高并且信道的传递函数是带通型的是频带传输。一般有线传输是基带传输为主,无线传输是频带传输为主。

信息量

一个二进制的符号是0和1的概率相等,这个二进制符号携带的信息量为1bit。当0和1不是等概率分布时,二进制符号携带的信息量小于1;

信息传输速率 R_b

传输系统每秒传输的信息量是信息传输速率,单位是bit/s。例如,每秒传输2400个二进制符号,则信息传输速率是2400bit/s;

码元传输速率 R_s

在M进制的传输系统中,每秒传输的M进制符号的个数成为码元传输速率,单位是Baud/s。码元传输速率和信息传输速率可以相互转换,转换公式是 R_s=\frac{R_b}{log_2M}

误比特率

接收到的二进制符号与发送的二进制符号不相等的概率P(\hat{b}\neq b);

误符号率

接收到的M进制符号不等于发送的M进制符号的概率P(\hat{s}\neq s)

频带利用率

传输系统的信息传输速率与传输系统利用的频带之间的比值,单位是bit/s/Hz。

信息传输速率R_b和码元传输速率R_s都是表示传输系统传输信息的速度,R_b,R_s越大则表示通信系统的信息传输效率越高,是度量效率的最直接的指标。频带资源,时间资源,能量资源等可以看做通信系统传输信息的开销,在传输相同的信息量时,这些资源的开销越小越好。例如,时间资源开销越小则R_b,R_s越大,系统效率越高;频带资源越小则表示系统频率利用率越高,能量资源消耗越少则能量转化率越高;可以理解为更加省电(因为目前都是电力作为能量进行供给)。

数字信号的调制

假设有一些信息需要传递,这些信息被表示成一些二进制符号\{b_i\},这些信号会在某一种通信系统中传递,通信系统会通过改变电信号的一些参数来表示这些二进制符号,例如,电信号的幅度,电信号的相位等。根据传输信息符号改变电信号或者电磁信号的参数,使电信号或者电磁信号能够表示传输的符号的这个过程,被成为调制。

PAM调制

PAM通过改变载波(电信号或者电磁信号)的幅度表示信息符号
二进制信息序列\{b_i\} ---> M进制信息序列\{s_i\} --> M进制PAM信号 s(t)=\Sigma^{\inf}_{n=-inf}a_ng_T(t-nT_s),其中a_n表示调制的幅度,g_T(t-nT_s)表示符号的调制波形,T_s表示符号间隙或者M进制码元周期。

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