作者：陶亚雄
出版社：电子工业出版社
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现代通信原理与技术(第2版)试读：
前言
本教材根据教育部关于高等院校通信专业教学大纲编写。鉴于教育部关于强化高校学生的实际动手能力训练、培养新一代综合应用型人才的精神，以及“通信原理”课程在通信、电子类专业的重要地位，教材在编写过程中以“内容实用、理论简练”为基本原则，在提供学生足够的专业基础理论和知识的同时，不过多强调理论推导和数学分析，而着眼于对知识的理解与应用，使其具有“通俗易懂、注重实用”的特点。
该书在内容选取、章节安排和编写上，具有如下特点：（1）内容选取上一方面强调“够用即可”，不追求多而全；另一方面注重实用，加入了大量专业相关技术的最新动态和发展趋势介绍，增加学生对专业应用的了解和专业自豪感，为后续课程学习进行铺垫。（2）编写行文中注重简练、准确。对重要的理论除进行详细公式推导外，还辅以过程图解或例题来加以阐述说明；其他理论的推导证明则着重介绍推导思路，仅对关键步骤进行推证，强调理论的实际意义及其应用价值。（3）习题形式多样化，以填空、单项/多项选择、判断题来部分取代常见的问答思考题，利于教师更好地引导学生复习、理解基本理论和概念，力求通过课后练习环节查缺补漏，保证学生全面掌握相关知识；思考题更偏向理论知识的实际综合应用，强调学生理论联系实际能力的训练。（4）免费提供配套的相关教学课件，并在课件中加入部分课程实验指导等内容，以便更好地协助、方便教师制作教学软件，提高教学质量，保证教学效果。
本书共11章，分为现代通信基础知识、基本通信理论、实用通信技术和通信协议四个部分。主要介绍现代通信的基本概念、体系和术语，现代通信系统的基本原理（如模拟调制原理、数字基带调制原理、模拟信号的数字化调制与传输原理、数字频带调制原理，以及提高通信质量的主流技术（如信道复用与多址技术、最佳接收技术、同步技术、编码技术等）。第11章则主要介绍了现代通信协议的基本概念及其作用。
该书参考学时72～90（含实验），是通信、电子类专业的本科教学用书，还可作为相关技术工程人员的参考用书。
该书由上海师范大学天华学院陶亚雄教授主编、同济大学王坚教授主审，天津大学戴居丰教授、河北工业大学夏克文教授、天津师范大学刘南平教授、同济大学凌卫青老师、天津电子信息职业技术学院刘松老师、上海师范大学天华学院朱国权、王永明、徐振、刘伟、徐会彬老师，以及西南大学刘博琴老师参与了该书的指导和编写工作。
本教材在编写过程中，得到了上述各位老师及其所在院校的大力支持和帮助，在此表示由衷的感谢；同时也对为本书付出辛苦劳动的电子工业出版社的编审人员，以及提供大量文献参考资料的专家学者表示深深的敬意。
由于能力与时间限制，疏漏甚至错误在所难免，欢迎各位读者批评指正。
编 者
2012年5月
第1章 绪论
在科学技术迅速发展的21世纪，随着人们对通信、信息量越来越大的需求，以及计算机技术、网络技术、自动化技术的迅猛发展，通信尤其是数字通信技术的发展非常迅速，应用领域也越来越广，与社会的联系越来越密切，在社会中的地位也越来越重要。从最初社会的补充到现在社会的基础设施，通信已逐渐成为经济发展、社会进步的支柱和先导产业。
本章主要介绍通信的概念及其发展史，通信系统的概念，通信的频段划分以及通信的发展方向和趋势等，为学习、理解和掌握现代通信系统的原理与技术奠定基础。
1.1 通信的概念及其发展简史
从远古时代到现在高度文明发达的信息社会，人类的各种活动都与通信密切相关。进入信息时代，技术的进步极大地扩展了通信的功能，使人们可以随时随地通过各种通信技术与手段获取、交换各种信息。1.1.1 通信的定义
一般地说，通信（communication）是指不在同一地点的双方或多方之间进行迅速有效的信息传递。我国古代的烽火传警、击鼓作战、鸣金收兵，以及古希腊用火炬位置表示字母等，就是人类最早利用光或声音进行通信的实例。当然，这些原始通信方式在传输距离的远近，以及速度的快慢等方面都不能和今天的通信相提并论。
各种各样的通信方式中，利用电磁波或光波来传递各种消息的通信方法就是我们通常所说的电信（telecommunication）。由于电信具有信息传递迅速、准确、可靠，而且几乎不受时间和空间距离限制等特点，电信技术得到了飞速发展和广泛应用。现在所说的“通信”在通常意义上都是指的“电信”，本书也是如此。因此，我们不妨在这里对现代通信的概念进行重新定义：利用光、电技术手段，借助光波或电磁波，实现从一地向另一地迅速而准确的信息传递和交换。
通信从本质上讲就是实现信息传递的一门科学技术。随着社会的发展，人们对信息的需求量日益增加，要求通信传递的信息内容已从单一的语音或文字转换为集声音、文字、数据、图像等多种信息融合在一起的多媒体信息，对传递速度的要求也越来越高。当今的通信网不仅能有效地传递信息，还可以存储、处理、采集及显示信息，实现了可视图文、电子信箱、可视电话、会议电视等多种信息业务功能。通信已经成为信息科学技术的一个重要组成部分。1.1.2 通信的方式
信号在信道中的传输方式从不同的角度考虑，可以有许多种。按照信息在信道中的传输方向，可以把通信方式分为单工通信、半双工通信和全双工通信；按照通信双方传输信息的路数，通信方式又可分为串行通信和并行通信；按照信息在信道中传输的控制方式，通信的方式可分为同步传输和异步传输；根据信源、信宿之间不同的线路连接与信号交互方式，通信又可以分为点到点的通信、点到多点的通信，以及多点到多点的通信等，不一而足。下面就这些传输方式进行简单介绍。
1.1.2.1单工传输、半双工传输和全双工传输
如果通信仅在两点之间进行，根据信号的传输方向与时间的关系，信号的传输方式可分为单工传输、半双工传输和全双工传输三类。
1.单工传输
信号只能单方向传送，在任何时候都不能进行反向传输的通信方式称作单工传输，如图1-1（a）所示。广播、电视系统就是典型的单工传输系统，收音机、电视机都只能接收信号，而不能向电台、电视台发送信号。图1-1 单工、半双工、全双工传输
2.半双工传输
半双工传输时，信号可以在两个方向上传输，但时间上不能重叠，即通信双方不能同时既发送信号又接收信号而只能交替进行。即同一时间内一方不允许向两个方向传送，即只能有一个发送方，一个接收方，如对讲机。这种方式使用的是双向通道，如图1-1（b）所示。
3.全双工传输
全双工传输方式中，信号可以同时在两个方向上传输，如图1-1（c）所示。这种方式使用的也是双向通道，这种通信方式使用最多。
1.1.2.2串行传输和并行传输
按照数字信息数据码元在信道中传递时是一个码元一个码元地依次传送还是一次同时并列地一起传几个码元，可将信号的传输方式分为串行传输和并行传输两类。
1.串行传输
在串行传输中，数据流的各个码元是一位接一位地在一条通道上传输的，如图1-2（a）所示。对采用这种通信方式的系统而言，同步极为重要，收发双方必须要保持位同步和字同步，才能在接收端正确恢复原始信息。串行传输中，收发双方只需要一条传输通道。因此，该传输方式实现容易，也是实际系统中比较常用的一种传输方式。
2.并行传输
在并行传输中，构成一个编码的所有码元都是同时传送的，码组中的每一位都单独使用一条通道，如图1-2（b）所示。并行传输通常用于现场通信，或计算机与外设之间的数据传输。
并行传输一次传送一个字符，收发之间不存在字同步问题。由于并行信道成本高，主要用于设备内部或近距离传输，长距离传输时一般多采用串行信道。所以串行传输存在着并/串、串/并变换问题，即发送端要将输入的字符通过并/串变换，形成一连串的单个字符才能进入串行信道；接收端再通过串/并变换，将收到的串行码元还原成原来的并行字符结构后输出。显然，并行传输的速率高于串行传输。图1-2 串行传输和并行传输
1.1.2.3两点间直通传输、分支传输和交换传输
按照信息在通信网中的传递方式，可以将信息传输方式分为两点间直通传输、分支传输和交换传输三种，如图1-3所示。直通方式是通信网中最简单的一种形式，终端A与终端B之间的线路是专用的，可以直接进行信息交流。在分支方式中，它的每一个终端（如A、B、C、…、N等）经过同一个信道与转接站相互连接，各终端之间不能直通信息，而必须经过转接站转接，此种方式只在数字通信系统中出现。交换方式是终端之间通过交换设备灵活地进行线路交换的一种通信方式，既可以把要求通信的两个终端之间的线路（自动）接通，也可以通过程序控制，先把发来的消息储存起来，然后再转发至收方。这种消息转发可以是实时的，也可以是延时的。图1-3 按网络形式划分的通信方式
分支方式及交换方式均属于网络通信的范畴。和点到点的直通方式相比，这两种网络通信方式既存在信息控制问题，也有网同步的问题。尽管如此，网络通信的基础仍是点到点的通信，因此，本篇主要讲述点到点的通信方式。
1.1.2.4异步传输和同步传输
按照信息传输过程中，采取不同的同步方式，可将信号的传输方式分为异步传输和同步传输两类。
1.异步传输
异步传输也叫起止式传输，它是利用起止法来达到收发同步的。异步传输每次只传送一个字符，用起始位和停止位来指示被传输字符的开始和结束。
在异步传输中，字符的传输由起始位（如逻辑电平1）引导，表示一个新字符的开始，占一位码元时间。在每个传送的信息码之后加一个停止位（如逻辑电平0），表示一个字符的结束，通常取停止位的宽度为1、1.5或2位码元宽度，可根据不同的需要选择。这样，接收端在收到下一个字符的起始位前，线路一直处于逻辑0状态，接收方就可以根据特定宽度的逻辑电平从0到1的跳变来识别一个新字符的开始，如图1-4所示。图1-4 异步传输
异步传输方式中每个字符的发送都是独立和随机的，以不均匀的速率发送，所以这种方式被称为异步传输。该传输方法简单，但每传输一个信码都要增加2～3位的附加位，故传输效率较低。例如，传输一个ASCII码字符，每个ASCII码有7位，若停止位用2位，再加上1位奇偶校验位和1位起始位，共计11位。11位传输码中只有7位是有用信息，其传输效率只有64%。
2.同步传输
同步传输不是以一个字符而是以一个数据块为单位进行信息传输的。为了使接收方能准确地确定每个数据块的开始和结束，需在数据块的前面加上一个前文（preamble），表示传输数据块的开始；在数据块的后面再加上一个后文（postamble），表示数据块的结束，通常把这种加有前文和后文的一个数据块称为一帧（frame）。前文和后文的具体格式视传输控制规程而定。图1-5画出了面向字符型和面向比特型的帧结构。面向字符型的方案中，每个数据块以一个或多个同步字符SYN作为开始，后文是一确定的控制字符。面向比特型的方案中，若采用高级数据链路控制（HDLC）规程，则前文和后文都采用标志字段01111110，以区分一帧的开始和结束。图1-5 同步传输
同步传输方式中，数据的传输是由定时信号控制的。定时信号可由终端设备产生，也可由通信设备（如调制解调器、多路复用器等）提供。在接收端，通常由通信设备从接收信号中提取定时信号。
实际通信过程中，常将同步传输称为同步通信，异步传输称为异步通信。显然，同步通信的效率要比异步通信的效率高，因此同步通信方式更适用于高速数据传输的场合。1.1.3 通信发展史
人类进行通信的历史由来已久，从远古时代的人类利用表情和动作进行信息交换，到现在的卫星通信、4G通信，可以说自从有了人类，就开始有通信。
在漫长的劳动进化过程中，人类创造了语言和文字，进而用它们进行消息传递，如古代的烽火狼烟、飞鸽传信、驿马邮递等。这一方式一直保留至今，如现代社会中的交警指挥手语、航海旗语等。这些通信方式所依靠的是人的视觉与听觉，都无法完成较远的两地间及时、准确的消息传递。
1800年伏特（Votta）发明了电源，开启了利用电磁波进行通信的历史，用电信号作为信息传递的载体，人类的通信终于开始脱离对视觉、听觉的依赖，传说中的“顺风耳”、“千里眼”都成为了现实，进入一个新的通信时代——现代通信时代。
下面我们从两个方面介绍现代通信的发展历程。
1.1.3.1有线通信发展史
1837年，美国人塞缪乐·莫尔斯（Samuel Morse）成功研制出世界上第一台电磁式电报机，通过导线中电流的有无来代表区别传号和空号（即点、划、空格），并利用这些点、划、空格编码成英文字母和数字，从而实现了长途电报通信，揭开了远距离有线传输的新篇章。
1850年，世界上第一条海缆由约翰和雅各布·布雷特兄弟俩在法国的格里斯—奈兹海角和英国的李塞兰海角之间的公海里铺设，并成功实现了电报拍发。
1875年，苏格兰青年亚历山大·贝尔（A.G.Bell）发明了世界上第一台电话机，用电信号进行语音传输，并于1876年获得专利。1878年，在相距300公里的波士顿和纽约两个城市之间，人类首次进行了长途电话实验并获得成功。
电磁波的发现促使了图像传播技术的诞生。1907年11月8日，法国发明家爱德华·贝兰在法国摄影协会大楼里表演了他的研制成果——相片传真。
1922年美国中学生菲罗·法恩斯沃斯设计出第一幅电视传真原理图，被裁定为电视机发明第一人。1928年美国的兹沃尔金发明了光电显像管，并与人合作实现了电视信号的扫描、发送和传输。1935年，美国纽约帝国大厦设立了一座电视台，次年就成功地把电视节目发送到70公里以外的地方。1946年，美国人罗斯·威玛发明了高灵敏度摄像管，同年日本八本教授解决了家用电视机接收天线问题，电视技术就迅速普及开来。
1956年，在英国和加拿大之间的大西洋海底铺设完成了电话电缆，使远距离的大陆之间电话通信成为现实。
1965年，第一部由计算机控制的程控电话交换机在美国问世，标志了程控电话通信时代的开始。随着世界上第一部程控数字交换机于1970年在巴黎开通，数字电话通信技术开始了全面投入使用的垄断时期。
1969年，美国国防部高级研究计划署（ARPA）提出了研制ARPA网的计划，并于同年建成投入运行，计算机通信开始进入人类的生活。
1.1.3.2无线通信发展史
1864年，英国物理学家麦克斯韦（J.C.Maxwell）建立了一套电磁理论，预言了电磁波的存在，说明了电磁波与光具有相同的性质，两者都是以光速传播的。
1888年，德国青年物理学家海因里斯·赫兹（H.R.Hertz）用电波环进行了一系列实验，发现了电磁波的存在，他用实验证明了麦克斯韦的电磁理论。这个实验轰动了整个科学界，成为近代科学技术史上的一个重要里程碑，导致了无线电的诞生和电子技术的发展。
电磁波的发现导致了无线通信的产生，其后不到6年，俄国的波波夫、意大利的马可尼分别发明了无线电报，实现了信息的无线传播。1904年英国电气工程师弗莱明发明了二极管，1906年美国物理学家费森登成功地研究出无线电广播技术。1920年，美国无线电专家康拉德在匹兹堡建立了世界上第一家商业无线电广播电台，广播事业从此在世界各地蓬勃发展。
20世纪初，幅度调制（AM）技术出现，它用消息的电信号控制高频正弦信号的振幅，使通信内容由单一的语音变为集语音、文字、图像于一体的多媒体信号，点对点通信发展为点对面通信（如广播、电视等）。
1936年，频率调制（FM）技术诞生，它克服了AM信号易受干扰的缺点，不仅改善了通信的质量，还推动了移动通信的发展。AM和FM技术的应用，标志着20世纪30年代是模拟通信的鼎盛时期。
1937年，瑞维斯（A.H.Reeves）发明脉冲编码调制（PCM）技术，使信号传输由频分复用（FDM）发展到时分复用（TDM），模拟通信开始向数字通信发展。但由于器件限制，当时未能实现这一系统。直到1948年晶体管出现后，贝尔实验室才于1950年试制出第一台实用PCM设备。通过PCM技术，模拟信号被数字化传送，进一步提高了抗干扰能力，并实现了人与机器、机器与机器之间的通信和数据交换，为现代通信网的产生和发展奠定了基础。
1954年7月，美国海军利用月球表面对无线电波的反射进行了地球上两地电话的传输试验。并于1956年在华盛顿和夏威夷之间建立了通信业务。
随着通信容量的增加和通信范围的扩大，1955年皮尔斯（Pierce）提出了卫星通信的设想。1960年，人类历史上第一颗通信卫星（TELSTAR）发射成功，为国际通信开辟了通道。这一技术的发展与大规模集成电路（LSI）的出现有着密切的关系。集成电路的出现，使通信设备小型化，可靠性提高，对空间通信有极大的促进作用。
20世纪60年代起，电缆电视、激光通信和雷达的产生，推动了计算机网络技术、光电处理技术和射电天文学的飞速发展；大规模/超大规模集成电路、商用卫星通信和程控数字交换机、微处理技术的出现，极大地促进了移动通信、光纤通信的迅猛发展和应用；综合业务数字网迅速崛起，高清彩色数字电视技术不断成熟，全球定位系统（GPS）得到广泛应用。
早期的移动通信系统由于采用大区制，容量极为有限，完全不能满足商用的需求。1978年，贝尔试验室研制成功先进移动电话系统（AMPS），建成了蜂窝状移动通信网，实现了频率再用，大大提高了系统容量，解决了公用移动通信系统要求容量大与频率资源有限的矛盾。随着蜂窝移动通信网于1983年在芝加哥的商用，蜂窝移动通信系统迅速成为全球范围的实用系统，开始了移动通信大发展的时期。
无论有线还是无线，现代通信技术的发展与相关基础理论的发展是密不可分的。19世纪提出的傅里叶级数、Z变换、拉普拉斯变换、线性系统理论、状态空间方法等定理，为现代通信技术奠定了数学理论基础。20世纪40年代至50年代，诞生了滤波和预测理论、香农公式和不失真编码原理、纠错编码原理、信号和噪声理论、调制原理，以及信号检测理论等，使通信的有效性和可靠性研究出现了质的突破，推动通信技术跃变为一门成熟学科，并不断地朝着更高更新的目标进步。
1.2 通信系统的概念
1.2.1 通信信号及分类消息由信源产生，它具有与信源相应的特征及属性，常见的有语音、文字、数据和图像消息等。不同的信源要求有不同的通信系统与之对应，从而形成了多种多样的通信系统，如电话通信系统、图像通信系统等。信息是抽象的消息，一般是用数据来表示的。表示信息的数据通常都要经过适当的变换和处理，变成适合在信道上传输的信号（电信号或光信号）才可以传输。可以说，信号是信息的一种电磁表示方法，它利用某种可以被感知的物理参量，如电压、电流、光波或频率等来携带信息，即信号是信息的载体。
信号一般都以时间为自变量，以表示信息的某个参量（如电信号的振幅、频率或相位等）为因变量。根据信号的因变量的取值是否连续，信号可以分为模拟信号和数字信号。模拟信号就是因变量完全连续地随信息的变化而变化的信号，其自变量可以是连续的，也可以是离散的，但因变量一定是连续的。电视图像信号、语音信号、温度压力传感器的输出信号，以及许多遥感遥测信号等都是模拟信号；脉冲幅度调制信号（PAM）、脉冲相位调制信号（PPM）以及脉冲宽度调制信号（PWM）等也属于模拟信号，这两类信号的差异只是在于它们的自变量取值连续与否。
模拟信号的特点是信号的强度（如电压或电流）取值随时间而发生连续的变化，如图1-6（a）所示。正是因为这个原因，模拟信号通常也被称作为连续信号。这个连续的含义是指在某一取值范围内，信号的强度可以有无限多个取值。如图1-6中所示的信号电压，在1～1.2V之间就可以取1.1V，1.11V，1.111V…无限多个数量值。
数字信号是指信号的因变量和自变量取值都是离散的信号。由于因变量离散取值，其状态数量即强度的取值个数必然有限，故通常又把数字信号称作离散信号，如图1-6中的图（b）、图（c）所示。其中，图（b）所示为二进制数字信号，即该信号只有0、1两种可能的取值，图（c）所示为四进制数字信号，即该信号共有0、1、2、3四种可能取值。计算机以及数字电话等系统中传输和处理的都是数字信号。图1-6 模拟信号、数字信号示例
由于模拟信号与数字信号物理特性不同，它们对信号传输通路的要求及其各自的信号传输处理过程也各不相同，但二者之间并非不可逾越，在一定条件下它们也可以相互转化。模拟信号可以通过抽样、编码等处理过程变成数字信号，而数字信号也可以通过解码、平滑作为模拟信号输出。1.2.2 通信系统构成
1.2.2.1通信系统模型
尽管通信系统种类繁多、形式各异，但其实质都是完成从一地到另一地的信息传递或交换。因此，可以把通信系统概括为一个统一的模型，包括信源、发送设备、信道、接收设备、信宿和噪声源6个部分，如图1-7所示。
1.信源和信宿
信源是信息的出发点，即发出信息的一端；信宿则是接收信息的终点，也就是信息接收者。若有两个人正在进行通信，则信源指的就是发信息的人，信宿则是收信息的人。当某人收听广播时，对收听者而言，收音机是信源，听收音机的人是信宿；但收音机发出的声音信号实际上源于广播电台，所以对收音机和广播电台来说，收音机是信宿，而电台则是信源。图1-7 通信系统模型
双工通信中，信源同时也是信宿；而半双工通信中，信源也是信宿，但通信中的同一方是不同时地充当信源和信宿的。
2.发送设备
由于语音、图像等信号无法以电磁波的形式传送，所以需要首先通过变换器将其变换成电信号，再对这种电信号进一步转换，使其适于在信道中传输后再输送到信道中。
电话通信系统中，送话器就是最简单的变换器，它把语音信号变换成电信号传送出去。很多通信系统中为了更有效、可靠地传递信息，其变换处理装置更复杂但功能更完善。
3.信道
信道是传输信号的通道，是所有信号传输媒介的总称，通常分为有线信道和无线信道两种。有线信道和无线信道均有多种传输媒质，如双绞线、电缆、同轴电缆和光纤等就属于有线信道，而传输电磁信号的自由空间则属于无线信道。信道既给信号以通路，也在信号的传输过程中产生各种干扰，对通信的质量产生直接影响。
4.接收设备
接收设备从带有干扰的接收信号中正确恢复出相应的原始信号，它对接收信号的处理过程与发送端相反（也被称为反变换），包括信号的解调、译码、解码等。对于多路复用信号，接收设备还具有解除多路复用和实现正确分路的功能。
5.噪声源
噪声源是信道中的噪声以及分散在通信系统其他各处的噪声的集中表示。噪声源并非实体，但它在实际通信系统中客观存在。虽然噪声可以由消息的初始产生环境、构成变换器的电子设备、传输信道以及各种接收设备等信号传输所经过环节中的一个或几个中产生，为分析方便起见，在模型中把噪声集中由一个噪声源表示，从信道中以叠加的方式引入。
既然信号可以分为模拟信号和数字信号，相应的通信系统也可分为模拟通信系统和数字通信系统。
1.2.2.2模拟通信系统
信源发出的消息经变换器变换处理后，送往信道上传输的是模拟信号的通信系统就称为模拟通信系统，或者说，模拟通信系统传送和处理的都是模拟信号。
图1-8所示是根据早期模拟电话通信系统结构画出的模拟通信系统模型。图中的送话器和受话器相当于变换器和反变换器，分别完成语音/电信号和电信号/语音的转换，使通话双方的话音信号得以用电信号的形式传送，不再受到距离的约束和限制。
由于模拟信号频谱较窄，模拟通信系统可通过多路复用获得较高的信道利用率，但因为连续信号中叠加了噪声以后很难清除，使解调输出的信号产生波形失真，系统抗干扰能力差。此外，模拟通信系统不易实现保密，设备器件很难被大规模集成化，不能满足飞速发展的计算机通信的要求。图1-8 模拟通信系统模型
1.2.2.3数字通信系统
信源发出的信息经变换处理后，送往信道上传输的是数字信号的通信系统就是数字通信系统，即传送和处理数字信号的系统就是数字通信系统。
图1-9所示就是根据数字电话传输系统的结构画出的数字通信系统模型。在发送端，声/电变换设备将语音变换为模拟电信号，再由模/数变换设备将该模拟电信号转换成二进制数字信号，经编码、加密后送至信道传输。在接收端，该数字信号经解码、解密及数/模变换和电/声变换，最后还原成声音信号送给听话者。图1-9 数字通信系统模型
和模拟通信系统相比，数字通信系统主要具有如下优点：（1）抗干扰能力强，数字信号可以通过中继再生消除噪声积累，理论上其传输距离可以无限远。（2）可以通过差错控制编码，在接收端发现甚至纠正错误，提高了通信的可靠性。（3）数字信号传输一般采用二进制，故可以使用计算机进行信号处理，实现以计算机为中心的远距离、大规模、复杂、自动控制和自动数据处理系统，如由雷达、数字通信设备、计算机、导弹系统组成的自动化空防系统。（4）由于数字信号易于加密处理，所以数字通信保密性强。（5）在数字通信中，各种消息（模拟的和离散的）都可变成统一的数字信号进行传输。在系统中对数字信号传输情况的监视信号、控制信号及业务信号都可采用数字信号。数字传输和数字交换技术结合起来组成的ISDN对于来自不同信源的信号自动地进行变换、综合、传输、处理、存储和分离，实现各种综合业务。（6）数字通信系统易于集成化，体积小、重量轻、可靠性高。
但是，数字通信最突出的缺点就是占用频带宽，如一路模拟电话信号占用4kHz带宽，而一路数字电话信号却要占用20～64kHz的带宽。当然，随着毫米波、光纤等高频率、短波长通信技术的不断发展和完善，带宽问题已基本上得到缓解和解决。1.2.3 通信系统的主要性能指标
通信系统的性能指标是衡量一个通信系统好坏与否的标准。没有这些指标，就无法评价一个系统，也无法设计一个系统。因此，了解通信系统的性能指标是很重要的。
通信系统的性能指标是一个十分复杂的问题，它涉及系统的各个方面，诸如有效性、可靠性、适应性、标准性、经济性以及维护使用等。鉴于通信的目的是为了迅速准确地传输信息，通信系统的指标主要应从信息传输的有效性和可靠性两方面来考虑。
1.2.3.1有效性
有效性是指信息传输的效率问题，即衡量一个系统传输信息的多少和快慢。可靠性则是指系统接收信息的准确度。两个指标对系统的要求常常相互矛盾，通常只能依据实际要求取得相对统一。例如，在满足一定的可靠性指标下，尽量提高消息的传输速度，或者在维持一定的有效性条件下，使消息传输质量尽可能地提高。
在模拟通信系统中，有效性一般用系统的有效传输频带来表示。采用不同的调制方式传输同样的信息，所需要的频带宽度和系统的性能都是不一样的。调频（FM）信号的频带宽度高于调幅（AM）信号，但它的抗噪声性能却优于AM信号。采用多路复用技术可以提高系统的有效性，显然，信道复用程度越高，则信号传输所用的频带越窄，系统的有效性就越好。
在数字通信系统中，一般用信息传输速率来衡量有效性。传输速率有码元速率和信息速率之分。码元速率（R）又称传码率，是指B系统每秒传送的码元个数，而不管码元是何进制，单位为“波特”（Baud），简写为“B”。信息速率R又称比特率，指系统每秒传送的b信息量，单位为比特/秒，常用符号bit/s表示。
注意，虽然码元速率和信息速率都表示系统传输信息的速度，但二者的概念是不同的，使用时不可混淆。不过，它们之间在数值上可以换算。设信息速率为R，N进制码的码元速率为R，则二者之间bBN的关系为
或者
若四进制码的码元速率为1200B，则它的信息速率为2400bit/s。
在二进制码的传输过程中，如果信源发送0、1的概率相等，则其码元速率和信息速率在数值上也相等，只是单位不同。
即表示每个二进制码元含1bit的信息量。（详见第2章）
比较两个通信系统的有效性时，有的情况下单看传输速率是不够的，因为两个传输速率相同的系统可能具有不同的频带宽度，这时，带宽窄的系统有效性显然应该更高一些。所以，衡量有效性更全面的指标应是系统的频带利用率η，即系统在单位时间、单位频带上传输的信息量，它的单位是比特/秒/赫兹[bit/s/Hz，即bit/（s·Hz）]。二进制基带系统中，最大的频带利用率为η=2bit/（s·Hz），多进制基带系统中的最大频带利用率大于2bit/（s·Hz）。
频带调制系统中，不同调制方式的频带利用率可能不同。二进制调幅系统的频带利用率仅为0.5bit/（s·Hz），而多进制调幅或调相系统的频带利用率却可以达到6bit/（s·Hz）。总而言之，单位频带利用率越高，则系统的有效性就越好。
1.2.3.2可靠性
可靠性是关于消息传输质量的指标，它衡量收、发信息之间的相似程度，取决于系统的抗干扰能力。
模拟通信中，可靠性通常用系统的输出信噪比来衡量。通常，接收端恢复的信号与发送端发送的原始信号是有差别的，这种差别受两个方面的影响：（1）信号传输时叠加的噪声，即加性干扰；（2）信道传输特性不理想导致的影响，即乘性干扰。
加性干扰无论信号的有无始终存在，而乘性干扰却只有当信号存在时才存在。由于加性干扰不可克服，一般在噪声分析过程中，主要考虑加性干扰的影响。这种影响造成的误差可以用输出信噪比来衡量，输出信噪比越高，通信的质量就越好。输出信噪比除了与信号功率和噪声功率的大小有关以外，还与信号的调制方式有关，所以改变调制方式，也可以改善系统的可靠性。
数字通信系统的可靠性用差错率，即误比特率和误码率来衡量。误码率（P）是指错误接收的码元个数在传输的码元总数中所占的e比例。更确切地说，误码率是指码元在传输过程中被错误接收的概率，即
有效性和可靠性是相互矛盾的，提高有效性就会降低可靠性，反之亦然。因此，在设计、调试一个系统时，必须要两者兼顾、合理解决，根据实际情况，在首先满足其中一项指标的前提下，尽量提高另一项指标。
1.3 通信频段划分
为了最大限度地有效利用频率资源，避免或减小通信设备的相互干扰，根据各类通信采用的技术手段、发展趋势及其社会需求量，划分规定出各类通信设备的工作频率而不允许逾越。按照各类通信使用的波长或频率，大致可将通信分为长波通信、中波通信、短波通信和微波通信等。为了使读者能够对各种通信过程中所使用的频段形成一个比较全面的印象，表1-1至表1-5列出了各类通信使用的频段及其说明，以供参考。
误比特率（P）是指错误接收信息的比特数在传输信息的总比b特数中所占的比例，它表示传输每1比特信息被错误接收的概率，即表1-1 通信使用的频段及主要用途表1-2 我国陆地移动无线电业务频率划分表1-3 业余无线电通信频率使用划分表表注：共用为业余业务作为主要业务和其他业务共用频段；专用为业余业务作为专用频段；次要为业余业务作为次要和其他业务共用频段。其中序号2～9或12所示频段可用于自然灾害通信；160～162MHz为气象频段。表1-4 1992年我国无委会制定的无绳电话使用频率划分表表注：1.无绳电话频道间隔25kHz，座机/手机发射功率不超过50mW/20mW。2.发射类别为F3E；F1D；G3E。表1-5 广播及电视频率划分表
其中，工作频率f和工作波长λ可按式（1-6）进行互换，c为电波8在自由空间中的传播速度，通常取c=3×10m/s。
1.4 通信的发展方向
随着社会信息化程度的深入，信息交流已经成为人们随时随地的需要，而实现信息传递和交流的通信已经由单一的通信设备、技术、体制发展演变为一个集光纤通信、移动通信、卫星通信和微波中继通信等多种通信手段于一身、具有多种业务功能的复杂、综合通信网，满足人们更高的通信需求。
下面我们从现代通信技术几个主要的分支领域介绍现代通信的发展。1.4.1 光纤通信
由于光载波的频率约100THz，远远高于微波载波频（1～10 GHz），使得光纤通信系统的信息容量增加约100倍，每芯光纤的通话路数高达百万。这种巨大的带宽潜力，再加上光纤通信成本低、不怕电磁干扰等优点，推动了光纤通信系统在全球的开发与应用。
自1977年世界上第一个光纤通信系统在芝加哥投入运行以来，光纤通信的发展速度极快。目前光纤通信主要用于全球电信通信网中的数字语音通信、局部区域网中的计算机数据和传真信息的传输以及在广播电视与共用天线（CATV）系统中传送宽带高质量图像等。
我国近几年来光纤通信也已得到了快速发展，目前已有的光缆长度累计近百万千米，且已决定不再敷设同轴电缆，所有新工程将全部采用光纤通信技术。
随着光、电器件和产品加工工艺技术的不断更新，系统的通信距离进一步增加，设备价格进一步下降，系统的性价比日胜一日，光纤通信将被用于更加广泛的通信领域，完成更多的通信业务种类。
目前，光通信主要应用在以下几个领域中，如密集波分复用（DWDM）、智能光网络（ASON）、光纤入户（FTTH）、多业务传送平台（MSTP）等，我国企业都已经形成了强大的产业能力，具备了竞逐全球市场的实力。
随着社会信息化需求的日益增长，光通信产业依然具有巨大的发展空间，2008年，网通预计投资150亿元开始实施部分地区光纤到户，该计划涉及的资产规模可达150亿元。同时随着村村通工程、西部大开发、奥运规划，以及2010年世博会等国家级基础设施工程建设的全面铺开，中国光通信市场的市场规模将进一步扩大。2008年国内光纤的产量预计将达到6200万芯公里。
非传统用户专用光网络市场也是光通信市场另一个新增长点，市场规模逐渐扩大。非传统用户主要包括一些大的行业应用用户，如电力、证券、交通、石油等。赛迪顾问预测，2008年非传统用户专用光网络市场在整个光通信市场中的份额将达到9%。
当前国内光纤光缆制造技术基本成熟并已走向规模化生产，光纤光缆价格的下调，铜价的上涨，使得光缆取代铜缆成为一种趋势。另外，国内固网运营商宽带和增值业务的拓展、转型业务的发展，也带动着国内光纤光缆市场的发展。1.4.2 移动通信
最早的移动通信系统采用模拟蜂窝通信技术（AMPS），只提供区域性话音业务且通话效果差、保密性也不好，用户接听范围有限。随着移动电话的迅猛发展，传统AMPS通信模式不能满足需求，于是就出现了采用窄带TDMA技术的GSM数字移动通信系统。
GSM系统工作在900MHz、1800MHz两个频段，允许一个射频（即“蜂窝”）上最多可同时进行8组用户通话，具有较强的保密性和抗干扰性，音质清晰，通话稳定，并具备容量大，频率资源利用率高，接口开放，功能强大等优点，被全球100多个国家采用，但仅能提供9.6kb/s的数据传输率，且不能使其用户实现全球范围内的漫游通话，带来诸多不便。
在微电子技术和计算机技术的推动下，移动通信得到了迅猛的发展，从最初简单的无线对讲和广播方式发展成为把有线、无线融为一体，固定、移动互联互通、遍及全球的通信系统。目前正是移动通信技术发展最为活跃的时期，而且这种势头还将至少保持10年。它利用多种新技术，尤其是超大规模的集成电路工艺、技术的发展，通过固定接入、移动蜂窝接入和无线本地环路接入等多种接入设备接入核心网，实现了无线宽带接入，使无线传输速率从第二代系统（2G）的9.6kb/s提高到第三代的不小于2Mb/s，完成各种无线数据业务，进一步促进移动业务与IP业务的融合。
目前，许多新业务和新技术也使得移动通信应用更加广泛。如新用户、基于IP的语音服务、音乐、图像、3G、移动电视、移动电邮，以及进入移动领域的互联网公司都是移动通信发展的重要方面。
目前，不断涌现的新技术使全球频谱资源更趋紧张，随着3G商用网络日益扩大，现有的频谱不能满足市场需求，3G频谱的扩展又带来了新的矛盾。这使得各国对4G的研究开始变得迫切。
4G从技术角度看来，其特点概括地说是在新的频段上使用新的技术。4G使用频带的带宽将会比3G宽10倍，使用比3G更为先进的技术，又可以使传输效率提高10倍。根据预计，4G移动通信系统在整个系统能力上面将会比3G系统提高大概100倍。原来在上面不能传的一些业务，比如原来受限很大的视频业务等多种应用，到4G在全球开始推广应用的时候，就可以顺畅地实现。
未来的移动通信要达到全程覆盖和革命性的无线传输：其网络容量将达到每平方公里可支持1000个用户，频率利用率比现在提高5～10倍，能源功耗是现有的1/10。
总之，未来的移动通信就是在更高的频段上实现更高的频率利用率，以宽带化、分组化、智能化、综合化和个人化为趋势，向数字化、微型化和标准化发展。1.4.3 卫星通信
通信卫星分为国际通信卫星和国内通信卫星两大类。从1964年4月美国成立了一个国际商用卫星通信组织起，卫星通信由于其通信距离远、覆盖面积广、不受地理条件限制且可以大容量传输等优点，使用遍及全球，仅国际卫星通信组织就先后发射了6代34颗国际通信卫星，转发器数量由开始的两个，已逐步增加到目前的30个；通信容量由Ⅰ号240路电话通道扩展到Ⅵ号12万条话路和3路彩色电视通道。现在，大部分国际活动都通过卫星通信进行实况转播，使全球各国人民及时同步地了解国际事件，增进了人们的相互沟通和理解，缩短了人们的空间距离。
我国自20世纪70年代就开始使用卫星通信完成国际通信业务，并从1985年开始利用卫星进行国内通信。目前，我国已有多颗同步通信卫星与地球上近200个国家和地区开通了国际卫星通信业务。
卫星通信系统包括固定卫星通信系统和移动卫星通信系统。它是利用卫星作为中继站，为用户提供电信业务的通信系统。卫星移动通信系统一般由通信卫星、关口站、控制中心、基站以及移动终端组成，如图1-10所示。图1-10 卫星移动通信系统
图1-10中，控制中心管理接入到卫星信道的移动终端，并根据卫星的工作情况，控制移动终端呼叫接入。它是卫星移动通信系统的控制与管理中心。卫星移动通信系统的可用频段从特高频（VHF）到超高频（UHF），甚至微波频段。
卫星通信由最初的模拟调制、频分复用和频分多址系统发展到数字调制、时分多路和时分多址系统技术为主，力求以更高的频段和更小的体积实现更加优质的通信。
新一代的通信卫星具有大功率（10kW以上）、高稳定、高可靠，长寿命（在轨寿命15年以上）、多工作频段（L、C、Ku、Ka、S等）、频带宽、容量大等特征。星上数字处理技术开始使用、实现星上交换功能；星上采用多类、多个天线工作，且口径大、多波束、智能化；星上采用智能控制技术，采用多个发动机小功率、高效率、微调工作。另外，将实现群组卫星、星间链路和窄带/宽带LEO/MEO/GEO通信卫星共同发展。1.4.4 IP通信
IP技术是当前热门技术。IP是英文Internet Protocol的缩写，意思是“网络之间互连协议”，也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守 IP协议就可以与因特网互联互通。正是因为有了IP协议，因特网才得以迅速发展成为世界上最大的、开放的计算机通信网络。因此，IP协议也可以称作“因特网协议”。
IP通信（IP Communication）可以简单地理解为基于IP网络的语音、短信、视频等信息通信，如IP电话、IP传真、IPTV、视频会议、电子商务等。因此，IP通信实质上就是将语音、数据和视频结合在一起，应用网络技术实现其传输的通信方式，它是互联网、移动网、广播电视网和固定电话网融合的基础。
随着通过IP网络技术的提升，传输话音质量的提高，企事业单位部署IP通信的条件已完全成熟，其运营商也逐渐从被动的防御态势转为主动营销，给中国乃至全球电信行业带来一场前所未有的革命。无论是固定电话，还是移动电话，这场变革无疑都将带动新的产业价值链的形成，并对传统链主（如电信营销商）的地位产生极大威胁。预计未来所有的通信业务都会通过基于IP的技术实现。
在科学技术飞速发展的今天，社会信息化程度日胜一日，通信已经成为人们传递和交流信息必不可少的工具。尽管通信理论日臻完善，通信技术日益成熟，通信产品日新月异，通信仍不能完全满足人们对通信质量和数量日益增长的要求。但是，技术推动社会进步，社会进步又促进技术更新，二者相互依存，共同发展。因此，可以预见，未来的通信必然向更高的频段发展，通过集数字化、集成化及标准化于一体的各种通信网，实现人们的各种业务要求，使人们在任何地方和时间都可以进行任意形式的通信联络。
习题一
一、填空
1.通信（communication）是指不在（）地点的（）或（）之间进行迅速有效的信息传递。
2.串行传输的数据码元是一位接一位地在（）条信道上传输的。对采用这种通信方式的系统而言，同步极为重要，收发双方必须要保持（）同步和（）同步，才能在接收端正确恢复原始信息。
3.并行传输中，构成一个编码的所有码元都是同时传送的。由于一次传送一个字符，并行传输的收发之间不存在（）同步问题，但可能存在（）变换和（）变换问题。显然，并行传输的速率高于串行传输。由于并行信道成本高，主要用于（）或（）传输，（）传输时一般多采用串行信道。
4.同步传输不是以一个字符而是以一个数据块为单位进行信息传输的。为使接收方能准确确定每个数据块的（）和（），需要给数据块分别加上一个前文和后文。通常把这种加有前文和后文的一个数据块称为（）。前文和后文的具体格式根据（）而定。
5.模拟信号就是（）完全连续地随信息的变化而变化的信号，其自变量可以是（）或（）的，但（）一定是连续的。
6.模拟通信系统的有效性一般用系统（）来表示。采用不同调制方式传输同样的信息，所需要的频带宽度和系统的性能都是（）的。
二、单选
1.传统的广播、电视系统是典型的（）传输系统。
A.单工B.半双工 C.双工D.不确定
2.异步传输方法简单，但每传输一个信码都要增加2～3位的附加位，故传输效率较低。如传输一个汉字字符，每个汉字码有16位，若停止位用2位，再加上1位奇偶校验位和1位起始位，其传输效率只有（）。
A.50%B.60%C.70%D.80%
3.信道是所有信号传输媒介的总称，通常分有线信道和（）两种。
A.卫星信道 B.无线信道 C.移动信道 D.电磁信道
4.数字通信最突出的缺点就是（）。
A.码间串扰严重 B.占用频带宽 C.传输效率不高 D.传输速率低
5.衡量系统有效性最全面的指标是（）。
A.系统的频带利用率 B.系统的带宽 C.系统的响应速率 D.系统的传输速率
三、多选
1.异步传输中，字符的传输由起始位引导，表示一个新字符的开始，占（）位码元时间。每个传送的信息码之后都有停止位，表示一个字符的结束，其宽度通常为（）码元宽度。
A.1位 B.1.5位 C.2位 D.4位
2.信号是信息的一种电磁表示方法，它利用某种可以被感知的物理参量——如（）等来携带信息。
A.电压 B.电流 C.光波强度 D.频率
3.数字信号是信号的（）取值离散的信号，其状态数量即强度的取值个数必然有限。计算机以及数字电话等系统中传输和处理的都是数字信号。
A.电流强度 B.电压幅度 C.因变量 D.自变量
4.和模拟通信系统相比，数字通信主要具有（）等优点。
A.抗干扰力强B.传输可靠性高
C.通信保密性强 D.易于集成，体积小、重量轻
5.通信系统的指标主要应从信息传输的（）方面来考虑的。
A.经济性 B.有效性 C.可靠性 D.电磁污染
6.二进制基带系统中，最大的频带利用率为（）；多进制基带系统中的最大频带利用率可能为（）。
A.1bit/s·Hz B.2bit/s·Hz C.3bit/s·Hz D.4bit/s·Hz
7.模拟通信系统的输出信噪比会受到（）的影响。
A.信号传输时叠加的噪声B.元件的非线性
C.信道传输特性不理想导致的影响D.转接器件的密合性
8.按照各类通信使用的波长或频率，大致可将通信分为（）等。
A.长波通信 B.中波通信 C.短波通信 D.微波通信
9.若系统A的二进制码元速率为R，系统B的N进制码元速率为B2KR，且2=N，（K=1、2、3…），假设两者信息速率相等，则二进制BN与N进制的码元速率之间关系为（）。
A.R=RlogN（B）B.R=R／（logN）（B）BNB22BNB22
C.R=RlogN（B）D.R=R／（logN）（B）B2BN2B2BN2
四、判断
1.（）通信就是利用电磁波或光波来传递各种消息。
2.（）根据信号传输方向与时间的关系，信号的传输方式可分为单工传输、半双工传输和全双工传输三类。
3.（）一般情况下，并行传输的速率低于串行传输。
4.（）异步传输方式中，虽然每个字符的发送都是独立和随机的，但其发送速率仍然是均匀的。
5.（）由于同步通信的效率高于异步通信，高速数据传输的场合下一般都选用同步通信方式。
6.（）表示信息的数据通常都要经过适当的变换和处理，才能变成适合在信道上传输的信号进行传输。
7.（）虽然噪声可以由消息的初始产生环境、构成变换器的电子设备、传输信道以及各种接收设备等所有信号传输环节中的一个或几个产生，为分析方便起见，在模型中把噪声集中由一个噪声源表示，从信道中以叠加方式引入。
8.（）码元速率（R）又称传码率，指系统每秒传送的码元个数；B信息速率（R）又称比特率，指系统每秒传送的信息量。一般情况b下，R≥R。Bb
9.（）加性干扰无论信号的有无始终存在，而乘性干扰却只有当信号存在时才存在。
10.（）有效性和可靠性相互矛盾，提高有效性就会降低可靠性，反之亦然。
五、思考
1.数字通信有何优点?
2.通信系统的主要性能指标是什么?
3.什么是误码率?什么是误比特率?它们之间有什么关系?
4.什么是码元速率?什么是信息速率?它们之间是什么关系?
第2章 现代通信系统基础
2.1 信息的度量
在衡量通信系统两个主要指标时，涉及系统所传送信息的多少或传错多少，因此，我们必须首先掌握信息在数量上的准确度量方法。
信源发出的消息通过信道传输，使信宿接收到消息，如一封信的发信者是信源，而收信的人则是信宿。如果发信人在信中仅只反复同一句话或一个字，收信者显然不能从中得到任何信息。同样地，如果某电台播音员（信源）在播音时一直只讲一个字，那么听众（信宿）无法从中获得信息。因此，信宿要通过信道获得信息，信源发出的消息中必须包含信宿事先不知道的内容，即该消息中必须存在着某种程度的不肯定性，只有这样，收信者得到消息之后，消除了其中的不肯定性，才能从中获得信息。
显然，消息的不肯定性越大，收信者收到消息后获得的信息量就越多；消息的不肯定性小，则收信者得到的信息量也就少；如果信源发出的全是收信者已知的消息，则收信者将不能从中得到任何信息。这正如一则漫画里的故事：某人在雨中告诉他身边的同伴“现在在下雨”，这个同伴只是听到了一句废话而已，他不可能从这句话中得到任何有用的信息。由此可见，接收端获得信息的多少与信源的不肯定性密切相关。因此，对信息度量的研究就转而成为对信源的不肯定性程度的考虑。
信源的不肯定性有大小之分，也就是说不肯定性在程度上是有差别的。那么，如何判断不肯定程度的大小呢?我们通过下面的例子来说明这一问题。
设有三个各装100只球的布袋，每个球的大小、手感完全一样，但有红、白两色之分。各个袋子中，每种颜色球的数量不同。
第一个布袋：装有95个红球和5个白球，随意从布袋中拿出一个球，猜测是红球还是白球。首先我们可以肯定：这样的一个信源发出的消息（“是红球”）具有不肯定性，因为拿出的一个球既可能是红的，也可能是白的。但一般都会猜测它大概是红球，因为红球数量多，猜测是红球的正确率可以达到95%，相应地，猜测正确的不肯定程度很小。或者说，此时猜对是很正常的，而我们从得知猜对中获得的信息也很少。
第二个布袋：装有红球80个，白球20个。这时要猜对从布袋中随意拿出的一个球是红球还是白球的难度就比第一种情况大了，因为这时红球、白球的数量相差不像刚才那么悬殊，猜测是红球的正确概率下降为80%。这种情况下，获知猜对得到的信息量就比刚才要多，显然，这是因为信源发出消息（“是红球”）的不肯定程度增加了。
第三个布袋：装有红球、白球各50个。这时，要猜出拿出的是红球还是白球的难度显然最大。由于红球、白球一样多，猜测是红球的正确率只有50%。与前面两种情况相比，第三种情况下信源发出消息的不肯定程度最高，猜对红球所获得的信息量也最大。
由此可以得出这样一个结论：信源的不肯定度就是信源提供的信息量；信源的不肯定程度越高，信宿得到的信息量就越大。
设信源发出某消息X的概率为P（i），用I（x）表示消息X提供信iii息量，则定义：
I（x）为消息X的自信息量，表示消息X所具有的不肯定程度，iii但不能表示X所属信源的总体不肯定程度，具有随机变量的性质。式i（2-1）中，若对数取2为底，则信息量I（x）的单位为比特（bit）；i若取e为底，则信息量的单位为奈特（nat）；若取10为底，则信息量
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]