文档介绍：数字通信系统的主要性能指标
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:指通信系统使用时的环境条件。
(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,这点对军用系统显得更加重要。
(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。
模拟通信系统的有效性可用有效传输频带来度量,同样的消息用不同的调制方式,则需要不同的频带宽度。可靠性用接收端最终输出信噪比来度量。不同调制方式在同样信道信噪比下所得到的最终解调后的信噪比是不同的。如调频信号抗干扰能力比调幅好,但调频信号所需传输频带却宽于调幅。
信息及其度量
通信系统中传输的具体对象是消息,但通信的最终目的是传递信息,因此有必要明确信息的含义。
1 信息的含义
消息:有待于传输的文字、符号、数据和语言、活动图片等。
信息:可理解为消息中所包含的有意义的内容,不同的消息可以包含相同的信息。有如下特征:
1)能被摄取;
2)可以传输(信息的本质特征)
3)能够转换和再生(信息的处理、变换)
4)能共享(通信的必要)
信息的定义:信息是事物的运动状态和规律(自然信息不肯定度的描述),它可以被传输、摄取、处理和利用。
信息、信号、消息的区别和联系
信号:是信息的物理表达层,是三个层次中最具体的层次。它是一个物理量,是一个载荷信息的实体,可测量、可描述、可显示。
消息:(或称为符号)是信息的数学表达层,它虽不是一个物理量,但是可以定量地加以描述,它是具体物理信号的进一步数学抽象,可将具体物理信号抽象为两大类型:
离散(数字)消息,是一组未知量,可用随机序列来描述:U=(U1… Ul … UL)
连续(模拟)消息,也是未知量,它可用随机过程来描述:U(t,ω)
信息:它是更高层次哲学上的抽象,是信号与消息的更高表达层次。三个层次中,信号最具体,信息最抽象。它们三者之间的关系是哲学上的内涵与外延的关系。
理解:信息可以认为是具体的物理信号、数学描述的消息的内涵,即信号具体载荷的内容、消息描述的含义。而信号则是抽象信息在物理层表达的外延;消息则是抽象信息在数学层表达的外延。同一信息,可以采用不同的信号形式(比如文字、语言、图象等)来载荷;同一信息,也可以采用不同的数学表达形式(比如离散或连续)来定量描述。同样,同一信号形式,比如“0”与“1”可以表达不同形式的信息,比如无与有、断与通、低与高(电平)等等。
香农的论点
形式化假说
通信的任务只是在接收端把发送端发出的消息从形式上复制出来,对消息的语义内容的处理和判断,是接收者自己的事。
大胆的去掉了消息的语义、语用因素,保留了能用数学描述的形式因素。
非决定论
一切有通信意义的消息的发生都是随机的,设计者事先无法预料。消息传递过程中遇到的噪声干扰也是随机的。所以,必须用概率论、随机过程、数理统计等数学工具,从大量不可预料的随机消息(包括噪声)中,寻求其统计规律,用非决定论观点揭示信息的本质。
对通信活动的总的认识观,它从原则上解决了用什么样的数学工具解决信息度量问题·
不确定性
通信前对某事件可能发生的若干结果不能做出明确的判断,存在某种知识上的“不确定性”。通信后,通过消息的传递,由原先的“不知道”到“知道”,或由“知之不多”到“知之甚多”。即,通信后,消除了或部分消除了通信前存在的不确定性。所以通信的作用就是通过消息的传递,使接收者从收到的消息中获取了一定的“信息”,消除了原先存在的“不确定性”。
所以,信息就是用来消除不确定性的东西。通信后接收者获取的信息,在数量上等于通信前后不确定性的消除量。
“不确定性”与“可能性”的联系
“可能性”的大小在数学上可用概率的大小来表示。
“可能性”大就意味着“不确定性”小; “可能性”小就意味着“不确定性”大
“不确定性”就与消息发生的概率密切相关。根据香农关于信息的定义,通信中获取的“信息”,从数量上等于通信前后“不确定性”的消除,也与消息发生的概率密切相关。
这样,就从理论上解决了信息的度量问题。
2 离散消息的信息量
对接收者来说,只有消息中不确定的内容才构成信息;否则,信源输出已确切知晓,就没有必要再传输它了。因此,信息含量就是对消息中这种不确定性的度量。