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数据通信系统中主要质量指标的概念

浏览:17874  来源:通信人在线  日期:2018-04-06

对于一个通信系统的评价,往往涉及到许多质量指标,这些指标从各方面评价了通信系统的质量。对于一个数据通信系统也是这样,它主要包括有效性指标可靠性指标等。

一、数据通信系统的有效性指标

一个数据通信系统有效性的描述可从以下三个指标来说明,这三个指标是码元传输速率、信息传输速率及系统的带宽利用率。

1、码元传输速率RB

它又称传码率,是单位时间(每秒)所传送的码元(即脉冲)数目,单位为波特(Baud)Bd

2、信息传输速率Rb

它又称传信率,是单位时间系统所传送的信息量,单位为比特/(bit/s)bit/s可进一步简写为b/s或用bps(bit per second)来表示。

传码率RB和传信率Rb统称为系统的传输速率。在二进制码元的传输中,每个码元代表一个比特的信息量,所以这时码元的传输速率和信息的传输速率在数值上是相等的,RB = Rb,只是单位不同。而在多进制脉冲的传输中,码元的传输速率与传信率是不相等的。如在M进制中,每个码元脉冲代表log2 M个比特的信息量。这样传信率和传码率之间的关系是:

Rb RB log2 M   比特/

例如在四进制中(M=4),已知码元的传输速率RB= 600 Baud,则信息的传输速率Rb1200bps

3、系统的频带利用率

在比较两个通信系统的有效性时,单看它们的传输速率是不够的。即使两个系统的传输速率完全相同,它们的系统效率也可能是不一样的,起因是这两个系统可能具有不同的带宽。所以有必要引入衡量系统效率的另一个重要指标--系统的频带利用率。通信系统的频带利用率ρ,指单位时间、单位频带上传输信息量的多少,单位为比特//赫兹(bit/s/Hz)。在二进制基带系统中最高频带利用率ρ = 2bit/s/Hz。在多进制基带系统中频带利用率可以大于2bit/s/Hz。在频带系统中,不同的调制方式可能有不同的频带利用率,如二进制调幅系统频带利用率仅等于0.5bit/s/Hz,而多进制的调幅、调相系统频带利用率目前可达到6bit/s/Hz。总之,系统的单位频带利用率越高,系统的有效性发挥得越好。

二、数据通信系统的可靠性指标

在数据通信系统中(尤其是在信道中)存在着噪声干扰,接收到的数字码元可能发生错误,从而使通信的可靠性受到影响。对于数据通信系统的可靠性指标主要用差错率来衡量,差错率又包括误码率Pe、误信率Pb、和误组率Pg来衡量。

1、误码率Pe

误码率是指通信过程中系统传输出错码元的数目与所传输的总码元数目之比,也就是传错码元的概率,即

Pe = 传错码元个数/传输码元的总数

2、误比特率Pb

误比特率又称误信率,是指传错信息的比特数目与所传送的总信息比特数之比。

Pb = 传错的比特数/传输的总比特数

3、误组率Pg

在某些数据通信系统中是以码组为信息单元进行传输的,此时用误组率更为直观。误组率指在发生差错的码组数目与所传输的码组总数之比。

Pg = 传错的码组数/传输的码组总数

现在,我们来讨论误码率与误信率之间的关系。误码率是指由于码元在传输过程中受到干扰致使接收端错误判决而造成的误码比例,而误信率是指由于码元的错判而造成传送信息错误的比例。在二进制系统中,显然误码数目就等于错传输信息量的比特数,所以这时Pe = Pb。而在多进制传输中,由于每错一个码元并不等于传错一个比特的信息量,所以说这时误码率与误信率是不相等的。具体的误信率计算要看多进制脉冲传错的程度。可以证明,M进制中平均误比特率与误码率有以下关系:

Pb =M Pe /2M-1))≈ Pe / 2

4、关于差错率的说明

对于通信系统的可靠性,关于上述相关差错率还需说明如下表2-4所示的三点,以利于差错率相关指标的使用。

2-4:关于差错率的说明

有效性和可靠性是两种最重要的数据通信系统的质量指标。我们总是希望一个系统它的效率和可靠性都很高。但对于实际的通信系统,这两者是相互制约、相互矛盾的。为了做到两种性能相互兼顾,必须在满足一定可靠性的基础上尽量提高效率。同时还应注意到,不同的通信,对可靠性的要求是不一样的,所以我们在设计通信系统时,应根据对这两种性能的不同要求进行合理的安排。

三、其他质量指标

除了有效性和有靠性指标,数据通信系统的主要质量指标还包括以下几种:

1、适应性。适应性是指系统对外界条件变化的适应能力。例如,对环境温度、湿度等的变动以及震动、加速度等的适应能力。

2、经济性。经济性就是通常所说的性能价格比指标。这项指标除了与系统中设备的生产成本有关外,还和频带利用率、信号功率利用率等技术性能有关。

3、可维护性。可维护性是指系统维修简单方便的程度。一个可维护的系统应有必要的性能指示及故障报警装置,可以做到故障的自动检测;同时一旦发生故障,应能迅速排除。此外还要求体积小、重量轻。

4、标准性。系统的标准性是缩短研制周期、降低生产成本、便于用户选购、便于维修的重要措施。特别是在数据通信技术飞速发展的今天,对标准化的要求就更为迫切。

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附录
本文的附表2018-04-06
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