第1章 数字通信概述

数据通信网络基础主讲人：华山制作：华山第1章数据通信基础▪主要内容：数据通信的发展历史数据通信的构成原理数据通信方式分类及特点数据通信常用的传输介质和基本传输方式1.1 数据通信的发展历史▪三个阶段：第一阶段：具有通信功能的联机系统——多终端系统第二阶段：计算机网络——多机系统第三阶段：互联网——多网络系统1.2数据通信的构成1、计算机网络是一组自治的计算机互联的集合。

把分布在不同地理区域的独立式计算机及外部设备利用通信介质互连成功能强大的网络系统，实现相互通信和共享信息资源。

2、通信系统是通过数据电路将分布在远地的数据终端设备与计数机系统连接起来，实现数据传输、交换、存储和处理的系统。

3、协议是通信双方约定并且共同遵守的格式和规范。

4、数据通信是计算机网络的基本功能，用以实现计算机与终端之间或计算机与计算机之间的传递各种信息，将地理上分散的单位和部门通过计算机网络连接起来进行集中管理。

5、信息分布处理对于较大型的综合性信息通过某些算法将数据处理功能交给不同的计算机处理，以达到均衡使用网络资源，实现分布处理的目的。

6、比较典型的数据通信系统主要由数据终端设备、数据电路、计算机系统三部分组成接口接口数据电路终接设备数据电路终接设备传输信道数据终端设备数据输入输出设备通信控制器通信控制器中央处理机计算机系统1.3 数据通信的交换方式1、电路交换——面向连接的网络2、报文交换报文交换是将用户的报文存储在交换机的存储器中（内存或外存），当所需输出电路空闲时，再将该报文发往需接收的交换机或终端。

3、分组交换——面向无连接的网络将用户发来的整份报文分割成若干个定长的数据块（称为分组或打包），将这些分组以存储_转发的方式在网内传输。

1.4 数据通信方式分类及特点 有线数据通信1．数字数据网（DDN）✓什么是数字数据网是利用数字信道传输数据信号的数据传输网。

是一种利用光纤、数字微波或卫星等数字传输通道和数字交叉复用设备组成的数字数据传输网。

第一章 数字通信概述第一节 数字通信的基本知识一、通信系统的组成1． 通信：通信是将信息从一个地方传送到另一个地方。

2． 通信系统的组成：3． 信源：产生和发出信息的人或机器。

4． 变换器：把信源发出的信号进行加工处理，变换成适合在信道上传输的信号。

5．反变换器：把信道送来的电信号按相反过程变换成原始信息，最后由信宿接收。

6． 信宿：信息最后的归宿，它是最后接收信息的处所，可以是人和各种终端设备。

7． 信道：传递信号的通道，按传输媒介有无线信道和有线信道之分。

8． 噪声源：因信号传递时，不可避免地会受到噪声或干扰的影响，且干扰会始终存在。

为了便于分析干扰的影响，所以把始端、终端及传输信道中所在干扰都折合到信道中，等效为一个总的噪声源。

9． 模拟通信系统：若信源的信息是一个幅度和时间连续变化着的模拟信号， 则利用模拟信号进行信息传递的通信方式称为该系统。

10。

数字通信系统：若信源的信息是一个幅度限制个数值之内，不是连续的而是离散的数字信号，则利用数字信号进行传递的通信方式称为该系统。

二．数字通信系统的模型。

1．数字通信系统的基本任务：是把信源产生的信息变换成一定格式的数字信号，通过信道传输，在终端再变成适宜信宿接收的信息形式。

2．数字通信系统的基本模型：接收器 发送器3．信源编码的主要任务：（1）将信源送出的模拟信号数字化，即对连续信息进行模拟/数字（A/D ）变换，用一定的数字脉冲组合来表示信号的一定幅度。

（2）将信源输出的数字信号按实际信息的统计特性进行变换，以提高信号传输的有效性。

4．信道编码（抗干扰编码）：是一种代码变换，产要解决数字通信的可靠问题。

5．同步：通信系统的收、发端要有统一的时间标准，使收端和发端步调一致。

6．数字通信系统的基本模型图中，若信源是数字信息时，则信源编码或信源解码可以去掉，构成数据通信系统。

若在没有用调制器和解调器，构成的是最单的通信系统称为基带传输系统，该系统实际上是将基带信号直接进行传输的系统。

《数字通信原理（第三版）》教材课后习题答案《数字通信原理》习题解答第1章概述1-1 模拟信号和数字信号的特点分别是什么?答：模拟信号的特点是幅度连续；数字信号的特点幅度离散。

1-2 数字通信系统的构成模型中信源编码和信源解码的作⽤是什么?画出话⾳信号的基带传输系统模型。

答：信源编码的作⽤把模拟信号变换成数字信号，即完成模/ 数变换的任务。

信源解码的作⽤把数字信号还原为模拟信号，即完成数/ 模变换的任务。

话⾳信号的基带传输系统模型为1-3 数字通信的特点有哪些?答：数字通信的特点是：（1）抗⼲扰性强，⽆噪声积累；（2）便于加密处理；（3）采⽤时分复⽤实现多路通信；（4）设备便于集成化、微型化；（5）占⽤信道频带较宽。

1-4 为什么说数字通信的抗⼲扰性强，⽆噪声积累?答：对于数字通信，由于数字信号的幅值为有限的离散值( 通常取⼆个幅值) ，在传输过程中受到噪声⼲扰，当信噪⽐还没有恶化到⼀定程度时，即在适当的距离，采⽤再⽣的⽅法，再⽣成已消除噪声⼲扰的原发送信号，所以说数字通信的抗⼲扰性强，⽆噪声积累。

1-5 设数字信号码元时间长度为1s ，如采⽤四电平传输，求信息传输速率及符号速率。

答：符号速率为N11106 Bd码元时间10 6信息传输速率为R N log2 M 106 log 2 4 2 106 bit / s2Mbit / s1-6 接上例，若传输过程中 2 秒误 1 个⽐特，求误码率。

答：P e 发⽣误码个数 (n)12.5 107传输总码元 ( N ) 2 21061-7 假设数字通信系统的频带宽度为1024 kHz ，可传输 2048kbit / s 的⽐特率，试问其频带利⽤率为多少 bit / s / Hz ?答：频带利⽤率为信息传输速率204810 3（ bit / s / Hz)10242bit / s/ Hz频带宽度10 31-8 数字通信技术的发展趋势是什么？答：数字通信技术⽬前正向着以下⼏个⽅向发展：⼩型化、智能化，数字处理技术的开发应⽤，⽤户数字化和⾼速⼤容量等。

数字通信原理第一章概述一、通信及通信系统的构成1、概念2、构成二、信息、信号及分类1、信息：用来排除不定性的东西。

2、信号：是用来携带信息的载体。

3、信号分类：模拟信号：强度的取值随时刻连续变化，取值个数无限。

数字信号：强度参量的取值是离散变化的，取值个数有限。

PAM信号是模拟信号。

（时刻上离散，但幅度取值不是有限个。

）三、模拟通信和数字通信四、数字通信的特点及性能指标1、特点：（1）抗干扰能力强，无噪声积存（2）便于加密处理（3）利于采纳时分复用实现多路通信（4）设备便于集成化、小型化（5）占用频带宽2、性能指标：信息传输速率（bit/s）：每秒钟传输的信息量。

有效性指标符号传输速率（Bd）：单位时刻内传输码元的数目。

频带利用率：单位频带内的传输速率。

误码率：在传输过程中发生误码的码元个数与传输的总码元数之比。

可靠性指标抖动：是指数字信号码相关于标准位置的随机偏移。

M进制信号与二进制信号码元数n的关系为：M = 2n因此，信息传输速率与符号传输速率的关系是：Rb = NB·M2log式中：Rb 为信息传输速率。

NB为符号传输速率。

M为码元（或符号）的进制数。

例如：四进制码元序列符号传输速率2000Bd，其信息传输速率为多少？Rb = NB· log2M= 2000×log24= 4000 bit/s用来衡量数字通信系统传输效率（有效性）的指标应当是单位频带内的传输速率。

误码率（平均误码率）P e = ∞→N lim Nn传输总码数发生误码个数第二章 语声信号数字化编码第一节 差不多概念A/D 变换 抽样：是将模拟信号在时刻上离散化的过程。

量化：是将信号在幅度上离散化的过程。

编码：是将每个量化后的样值用一定的二进制代码来表示。

D/A 变换：译码、滤波（低通）第二节 PCM 编码一、抽样1、抽样定义及实现的电路模型)(t f s = )(t f ×)(t S T2、抽样定理（能判定信号的类型，确定抽样频率的大小，画出频谱图）（1） 低通型信号：是指低端频率从0或某一频率0f 到某一高限频率M f 的带限信号，并有0f 〈M f －0f 的限定条件。

数字通信技术教学大纲一、课程简介数字通信技术是通信工程、电子信息工程、计算机科学与技术等专业的重要专业课程，主要介绍数字通信的基本原理、技术和系统。

本课程旨在培养学生掌握数字通信技术的理论知识和实践技能，为后续专业课程的学习和从事相关领域的工作打下坚实的基础。

二、课程目标1. 掌握数字通信的基本概念、原理和技术；2. 了解数字调制、解调、同步等关键技术；3. 熟悉数字通信系统的组成、工作原理和性能评估；4. 掌握数字通信系统的设计和优化方法；5. 培养学生的分析能力、解决问题的能力以及创新思维能力。

三、课程内容第一章：数字通信概述1.1 数字通信的定义和特点1.2 数字通信系统的组成和分类1.3 数字通信技术的发展和应用第二章：数字调制技术2.1 数字调制的基本原理2.2 线性调制技术2.3 非线性调制技术2.4 数字调制的应用和优化第三章：数字解调技术3.1 数字解调的基本原理3.2 线性解调技术3.3 非线性解调技术3.4 数字解调的应用和优化第四章：数字同步技术4.1 数字同步的基本原理4.2 锁相环技术4.3 载波同步技术4.4 位同步技术4.5 数字同步的应用和优化第五章：数字通信系统性能评估5.1 信噪比和误码率的概念5.2 误码率的性能评估5.3 频谱效率和数据速率的性能评估5.4 数字通信系统的优化设计第六章：数字通信系统设计和实现6.1 数字通信系统的设计流程和方法6.2 基于MATLAB的数字通信系统设计和模拟6.3 基于FPGA的数字通信系统设计和实现6.4 基于ARM的数字通信系统设计和实现6.5 数字通信系统的调试和优化方法介绍。

通信基础知识中国电信维护岗位技能认证教材编写小组编制目录第1章通信概述 (4)1.1 通信基础概念 (4)1.2 通信系统模型 (10)1.3 通信系统的分类 (13)1.4 通信法规和通信标准 (14)第2章通信网的组成 (16)2.1 通信网的概念 (16)2.2 通信网的分类 (16)2.3 电信网的组成 (17)2.4 通信网的组网结构 (20)第3章通信信道 (22)3.1 无线信道 (22)3.2 有线传输信道 (37)3.3 通信信道特性 (40)第4章通信网基础技术 (45)4.1 信源编码 (45)4.2 信道复用 (51)4.3 数字信号的基带传输 (61)4.4 调制技术 (76)4.5 差错控制技术 (101)第5章网管基础知识 (107)5.1 网管基本功能 (107)5.2 性能管理 (112)5.3 故障管理 (114)5.4 配置管理 (116)5.5 安全管理 (118)第1章通信概述1.1通信基础概念1．通信的定义通信按传统理解就是信息的传输与交换，信息可以是语音、文字、符号、音乐、图像等等。

任何一个通信系统，都是从一个称为信息源的时空点向另一个称为信宿的目的点传送信息。

以各种通信技术，如以长途和本地的有线电话网（包括光缆、同轴电缆网）、无线电话网（包括卫星通信、微波中继通信网）、有线电视网和计算机数据网为基础组成的现代通信网，通过多媒体技术，可为家庭、办公室、医院、学校等提供文化、娱乐、教育、卫生、金融等广泛的信息服务。

可见，通信网络已成为支撑现代社会的最重要的基础结构之一。

2．信息、数据和信号信息是客户事物的属性和相互联系特性的表现，它反映了客观事物的存在形式或运动状态。

数据是信息的载体，是信息的表现形式。

信号是数据在传输过程的具体物理表示形式，具有确定的物理描述。

传输介质是通信中传送信息的载体，又称为信道3．模拟通信和数字通信通信系统主要由5个基本系统元件构成，信源、转换器、信道、反转换器、信宿。

自适应差分脉冲编码调制系统编解码设计摘要自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)是数字通信中最基本的技术。

低于64kbit/s数码率的语音编码方法被称为语音压缩技术，ADPCM是语音压缩编码中复杂度较低的一种方法，它能在32kbit/s数码率上达到符合64kbit/s数码率的语音质量要求。

由于超大规模集成电路的自适应差分脉冲编码调制编/解码器的出现，使自适应差分脉冲编码调制在光纤通信、数字微波通信、卫星通信等领域获得了更加广泛的应用。

本文以数字通信理论为基础，对自适应差分脉冲编码调制的原理进行分析，并采用MC145540芯片实现ADPCM功能，从而设计出了语音ADPCM编解码系统。

关键词： ADPCM，语音编码，数字通信，MC145540DESIGNED of ADPCM CODING and DECODING SYSTEMGuo Chang-zeDepartment of Automation, Beijing Institute of Petrol-chemical Technology, Beijing 102617ABSTRACTADPCM is the most basic technology in the digital communication. The speech code method of lower than 64kbit/s code rate is known as the speech compress technology, ADPCM is a low kind of method of complexity in the speech compress code , It can reach the speech quality requirement which accords with 64 kbit/s digital rates at 32 kbit/s digital rates.With the advent of very large scale Integrated circuit which can realize coding and decoding, the application of ADPCM is more and more extensive in the fields such as fiber optic communication, digital microwave communication, satellite communication, etc.This thesis analyzed the theory of ADPCM coding and decoding based on the digital communication, and realized the function of ADPCM adopting the chip of MC145540.Thus I designed the system of coding and decoding about speech.Keywords：ADPCM, The Code of the Pronunciation, Digital Communication, MC145540目录第1章绪论 (1)1.1 数字通信概述 (1)1.2 数字通信现状及分析 (2)1.2.1 数字电缆通信系统 (2)1.2.2 数字光纤通信系统 (2)1.2.3 数字微波中继通信系统 (2)1.2.4 数字卫星通信系统 (3)1.2.5 数字移动通信系统 (3)1.3 数字通信技术的发展趋势 (3)1.3.1 通信技术总的发展趋势 (3)1.3.2 终端技术将朝着数字化、智能化、高效率和多媒体方向发展 (4)1.3.3 传输技术正朝着高速率、大容量、远距离和用户线数字化方向发展 (4)第2章语音编码技术 (6)2.1 语音编码概述 (6)2.1.1 语音编码的性能指标 (6)2.1.2 语音编码方法的分类 (7)2.1.3 语音编码标准 (8)2.2 ADPCM分析 (9)2.2.1 语音编码技术现状 (9)2.2.2 ADPCM的应用 (10)第3章ADPCM的数学原理 (11)3.1 PCM的基本原理 (11)3.1.1 抽样 (11)3.1.2 量化 (12)3.2 DPCM的基本原理 (13)3.2.1 DPCM编码原理 (13)3.2.2 DPCM编码实现方框图 (14)3.3 ADPCM的基本原理 (14)第4章MC145540的结构及应用 (16)4.1 MC145540管脚图 (16)4.2 MC145540内部组成原理 (17)4.3 MC145540各管脚功能 (17)4.4 其它语音编码芯片介绍 (21)4.4.1 TP11362 (21)4.4.2 低成本、适合无线通信的语音编码芯片CMX639 (23)4.4.3 适于语音处理的SDA80D51芯片 (23)第5章ADPCM系统的硬件设计与实现 (25)5.1 整体设计框图 (25)5.2 ADPCM系统电路 (25)5.3 电路分析 (29)5.3.1 单用户ADPCM编码电路 (29)5.3.2 ADPCM控制电路 (30)5.3.3 ADPCM编解码电路 (30)5.3.4 ADPCM模拟音频输入电路 (31)5.3.5 ADPCM模拟音频信号输出电路 (32)第6章结束语 (35)致谢 (36)参考文献 (37)第1章绪论1.1数字通信概述通信是指由一地向另一地进行消息的有效传递。