通信系统模型与编码：速率、可靠性与误码分析

在2020年的复习资料中，章节一讨论了通信系统模型的基础概念，主要包括信源编码和信道编码。信源编码关注的是信息的有效性，即传输速度，或给定信道内能传输的信息量，这涉及资源的利用率，如频率、时间和功率的高效使用。对于模拟系统，有效带宽是一个关键指标；而在数字系统中，传输速率是衡量其有效性的重要参数。可靠性则反映了传输质量，即接收信息的准确性，例如模拟系统的信噪比（以分贝表示）和数字系统的差错率。 信息量和熵是通信理论中的核心概念。每个符号的信息量与其出现概率的负对数相关，不同对数底的选择（如2、e或10）决定了不同的单位，如比特、奈特或哈特。信息源的总信息熵则是所有符号信息量的加权和，当符号概率相等时，熵达到最大。 章节还涵盖了不同进制系统的速率转换以及误码率和误信率的区别。误码率衡量的是错误接收的码元比例，而误信率则是错误接受的信息量比例，在二进制系统中两者相等。香农公式是信道容量的基础，描述了在带宽受限且存在高斯白噪声条件下，无差错信息传输的最大速率。 通信网的垂直体系结构被详细阐述，包括应用层（如电话网、IP网等）、业务层（非IP数据网等）、基础传送网（如SDH、WDM和DXC网）和支撑网（电信管理网、信令网和数字同步网）的三要素。此外，讨论了奈氏准则（抽样定理），强调了抽样频率必须大于等于信道带宽的两倍以确保信号恢复的完整性。 数字通信的优势明显，如抗干扰能力强、无噪声积累、易于加密处理、保密性强、便于存储和处理，以及通过时分复用支持多路通信。技术手段如PCM（脉冲编码调制）将信号转换为数字形式，涉及抽样、量化和编码解码过程。 我国同步网采用了多种同步模式，如多基准时钟、主从同步、准同步和互同步，其中主从同步是最常见的模式，外部基准频率同步则是外部控制的一种同步方式。章节还介绍了三种纠错技术：ARQ（自动重发请求）、FEC（前向纠错）和HEC（混合纠错），这些都是提高通信可靠性的重要手段。