第1章数字通信系统概述

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。

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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。

第一章通信系统概述1.1 通信系统模型一、通信的定义1.信息：对收信者来说未知的、待传送、交换、存储或提取的内容﹙包括语音、图象、文字等﹚人与人之间要互通情报，交换消息，这就需要消息的传递。

古代的烽火台、金鼓、旌旗，现代的书信、电报、电话、传真、电子信箱、可视图文等，都是人们用来传递信息的方式。

2.信号：与消息一一对应的电量。

它是消息的物质载体，即消息是寄托在电信号的某一参量上。

3．通信就是由一地向另一地传递消息。

二、电通信1．定义利用“电”来传递信息，是一种最有效的传输方式，这种通信方式称为电通信。

2．特点电通信方式能使消息几乎在任意的通信距离上实现既迅速、有效，而又准确、可靠的传递。

电通信一般指电信，即指利用有线电、无线电、光和其它电磁系统，对于消息、情报、指令、文字、图象、声音或任何性质的消息进行传输。

（1）模拟信号与数字信号：按信号随时间分布的特性信号可分为模拟和数字信号。

模拟信号：信号的取值是连续的。

数字信号：信号的取值是离散的。

（2）基带信号与频带信号：按信号随频率分布的特性信号可分为基带和频带信号。

基带信号：发信源发出的信号。

频带信号：通过调制将基带信号变换为频带信号。

基带传输：在信道中直接传输的信号 (如直流电报、实线电话和有线广播等)。

频带传输:通过调制将基带信号变换为更适合在信道中传输的形式。

（FM、AM、MODEM）三、通信系统的模型1.通信系统的一般模型(1)通信系统：通信系统是指完成信息传输过程的全部设备和传输媒介。

(2)通信系统的基本模型●发信源：是消息的产生来源，其作用是将消息变换成原始电信号。

变换：将非电物理量转换为掂量。

信源可分为模拟信源和离散信源。

模拟信源(如电话机、电视摄像机)输出幅度连续的信号；离散信源(如电传机、计算机)输出离散的数字信号。

●发送设备：作用是将信源产生的消息信号转换为适合于在信道中传输的信号。

它要完成调制、放大、滤波、发射等。

在数字通信系统中还要包括编码和加密。

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。