数字通信原理-第一章

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通信原理第一章总结

2
第一章绪论
课程要点（2）
3
本节要点
信息如何度量？与何参数有关？计算公式？
离散信源的信息量：
1 I log 2 log 2 P ( x) bit P( x)
熵（统计平均信息量）： n H ( x) P ( xi ) l og 2 P ( xi ) 等概时熵最大：
i 1
bit/符号
H max log 2 M
算术平均信息量存源的信息量如何求？（不要求，可自学）
4
本节要点
有效性和可靠性是通信系统的两个重要指标
模拟系统：有效性（带宽B）可靠性（信噪比S/N）数字系统：有效性（传输速率）可靠性（差错率）码元速率(传码率)RB与信息速率(传信率)Rb的关系：
Rb= RB log2M= RB H bit/s (H为等概时信源的熵)
频带利用率：
η= RB /B
误码率与误比特率（误信率）
有效性和可靠性常常是一对矛盾
5
第一章思考题和作业
什么是通信？通信的目的是什么？如何进行通
信？通信系统的组成以及分类？什么是模拟通信系统、数字通信系统？并比较它们的异同。什么是信息、消息和信号？信息是如何度量的？衡量通信系统优劣的指标有哪些？作业：
必做：1-4，1-5，1-7 选作：1－6 , 1-9 ，1-10
6
第一章绪论
课程要点（1）
1
本节要点
通信发展简史通信的目的和通信系统的概念、模型通信系统一般由发送端、接收端、信道三大部
分组成，模拟与数字通信系统模型
通信系统可以按许多形式进行分类通信系统中的两种变换：
非电信号电信号（基带信号）基带信号频带信号（模拟强调变换的线性，数字强调变换的一一对应。无此变换的系统为基带通信系统）

精品课件-数字通信原理(李白萍)-第1章

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第 1 章绪论 1.3 数字通信系统的主要性能指标 (1) 有效性。 (2) 可靠性。 (3) 适应性。 (4) 经济性。 (5) 保密性。 (6) 标准性。 (7) 维修性。
31
第 1 章绪论
1.3.1 1. 例如，某系统在2 s内传送4800个码元，则系统的传码率
为2400 Baud。虽然数字信号有二进制与多进制的区分，但码元速率RB与信号的进制无关，只与码元宽度TB有关，即
28
第 1 章绪论 1.2.5
相对于模拟通信系统而言，数字通信系统具有以下优点。 (1) 抗干扰、抗噪声能力强，无噪声积累。 (2) 便于加密处理，保密性强。 (3) 差错可控。 (4) 利用现代技术，便于对信息进行处理、存储、交换。 (5) 便于集成化，使通信设备微型化。
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第 1 章绪论数字通信系统相对于模拟通信系统来说，主要有以下两个缺点。 (1) 数字信号占用的频带宽。 (2) 对同步要求高，系统设备比较复杂。
在多进制中， RBN与RbN的数值不同，单位亦不同。它们之间在数值上有关系式
(1-7)
RbN=RBN lb N
在码元速率保持不变的条件下，二进制信息速率Rb2与
多进制信息速率RbN之间的关系为
Rb2
RbN lbN
(1-8)
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第 1 章绪论在信息速率保持不变的条件下，二进制码元速率RB2与多进制码元速率RBN之间的关系为
单位时间内错误接收的比特数 Pb 单位时间内系统传输的总比特数
(1-13)
二进制时， Pe=Pb； N进制时，与解码方式等有关，一般情况下Pb<Pe。
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第 1 章绪论【例1-2】某信息源包含A、 B、 C、 D四个符号，这四个符号出现的概率相等，传输时编码为二进制比特，并已知信息速率Rb=1 Mb/s (1) 求码元传输速率； (2) 若信息源工作1 h后，大致均匀地发现了36个差错比特，求误信率和误码率。

数字通信原理课后习题答案解析

《数字通信原理》习题解答第1章概述1-1 摹拟信号和数字信号的特点分别是什么?答：摹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XX 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：信源编码的作用把摹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摹拟信号，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 μ，如采用四电平传输，求信息传输速率及符号速率。

答：符号速率为信息传输速率为1-6 接上例，若传输过程中2秒误1个比特，求误码率。

答：76105.210221)()(-⨯=⨯⨯==N n P e 传输总码元发生误码个数 1-7 假设数字通信系统的频带宽度为kHz 1024，可传输s kbit /2048的比特率，试问其频带利用率为多少Hz s bit //?答：频带利用率为1-8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，数字处理技术的开辟应用，用户数字化和高速大容量等。

第2章数字终端编码技术——语声信号数字化2-1 语声信号的编码可分为哪几种？答：语声信号的编码可分为波形编码（主要包括PCM、ADPCM 等）、参量编码和混合编码（如子带编码）三大类型。

2-2 PCM 通信系统中A ／D 变换、D ／A 变换分别经过哪几步?答：PCM 通信系统中A ／D 变换包括抽样、量化、编码三步；D／A 变换包括解码和低通两部份。

数字通信原理与技术(一)

正是由于存在多样的调制和解调方法，才构成了各种不同的通信系统。
因此，调制和解调原理是通信原理所包含的最基本的内容。
注意：一个信息传输系统是模拟式的还是数字式的，不是根据被传输的信息信号，而是根据信道中传输的信号是模拟的还是数字的来决定。
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第一章绪论
11..11 信信息息与与信信息息传传输输
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第一章绪论
11..11 信信息息与与信信息息传传输输
11..22 通通信信系系统统的的组组成成及及各各部部分分作作用用
11..33 调调制制与与解解调调
11..44 通通信信系系统统的的主主要要性性能能指指标标
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1.2 通信系统的组成及各部分作用
经济性成本
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一、模拟通信系统性能指标
•有效性 •可靠性
通过有效传输带宽Ｂ来衡量通过接收端输出信噪比来衡量
有效性：用被传输的信息信号所占用的信道有效传输带宽来衡量。
同一信息信号，采用的调制方式不同，其占用的有效传输带宽也不同。调幅方式比调频方式所需要的有效传输带宽窄，因此调幅的有效性比调频高。
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二、数字通信系统性能指标
1 、有效性用数字信号的传输速率来衡量
① 码元速率：每秒钟传送的码元数目。RB 波特（B） RB=1/Tb ，与采用的进制数无关； Tb ：码元间隔
② 信息速率：每秒钟传送的信息量。Rb 比特/秒( bit/s) 与码元采用的进制数N有关。
11..44 通通信信系系统统的的主主要要性性能能指指标标

数据通信原理1

ch 0 ch1
2.048Mbps传输线路
ch 2 ch 3 ch 30 ch 31
复用与解复用 E1系统
时分复用帧
T(125us)
t
ch0 ch1 ch2 ch3 ch15 ch16 ch17 ch31
15个话路
同步
15个话路传送信令
1.3.3 噪声与干扰
信道内噪声的来源是很多的,它们表现的形式也多种多样。根据它们的来源不同,可以粗略地分为3类。 1.工业噪声 2.天电噪声 3.内部噪声
1.5.2同步传输与异步传输
在串行传输时数据传输有异步传输和同步传输两种方式。异步传输中,每次传送一个字符或一个信息传输单元。即在发送每一个字符代码的前面均加上一个“起”信号,其长度规定为一个码元,极性为“0”,后面均加一个“止”信号。即：每个字符的传输需要： 1个起始位、5～8个数据位、1、1.5或2个停止位采用这种异步方式的通信也称“异步通信”。起止式的优缺点：频率的漂移不会积累，每个字符开始时都会重新获得同步；每两个字符之间的间隔时间不固定；增加了辅助位，所以传输效率低；例如，采用1个起始位、 8个数据位、 2个停止位时，其传输效率为8/11≈73％应用： 1200bps以下低速数据传输
数据通信原理
参考
《通信原理》或《数字通信原理》《计算机网络》或《计算机通信网》《纠错编码技术》或《信息论与编码》《高频电子线路》《数据通信技术基础》或《数据通信与计算机网络》
第一章概述
1.1 数据通信的概念
1.1.1 数据与数据通信数据的概念：数据是预先约定的、具有某种含义
2.电话网传输信道所谓电话网传输信道是指通过用于传输话音信号的电话网络传输数据信号。电话网络的连接示意图如图1-4所示。

通信原理基础

第二节：数据通信研究的内容
一、传输
研究传输通路和所适应的信号形式。
二、通信接口
研究把发送端的信号变换为适合传输通路的信号；把接收端的信号变换为终端设备可接收的形式。
三、通信处理
通讯处理可分为三类
1．编辑：差错控制、格式化处理和编辑 2．转换：速度转换和代码转换 3．控制：网络控制、查询和路由
第三节：数据通信系统的组成
2．数字通信：是以数字信号方式传送消息的通信方式。(图1-4)
信息源
信源编码器
信道编码器
调制器
传输媒质噪声源
受信者
信源译码器
信道译码器
解调器
数字通信的优点：抗干扰性强、保密性好。
数字通信的缺点：信道频带比模拟信道宽，信道利用率低。
3．数据通信：依据通信协议，利用数据传输技术在两个功能单元之间传递信息。
的不确定性的一种信号。
确定信号是一种没有不确定值的信号。
• 周期信号和非周期信号如果用时间函数表示的信号s(t)满足s(t+T)=s(t)
则该信号为周期信号。
T 为信号的周期。如不满足s(t+T)=s(t)则该信号为非周期信号。
重要特征：信号的幅值、频率、相位。幅值是信号各个时刻的瞬时值。频率是周期的倒数，用赫兹来表示。
一、制定标准的意义：二、制定标准的不利因素：三、制定标准的机构
第七节：数据通信的应用及发展前景
一、数据通信的 2．消息处理系统 3．分组无线网PRNET及分组卫星网PSNET 4．综合业务数字网ISDN 5．利用各种通信网络的消息系统 6．应用于计算机综合制造（CIM）
相位是描述周期信号在时间轴上的相对位置，用弧度表示。

通信原理第1章概论PPT课件

用途
常规双边带调幅
广播
抑制载波双边带调幅立体声广播
线性调制
连
单边带调幅SSB
载波通信、无线电台、数传
续
波
残留边带调幅VSB
电视广播、数传、传真
调
制
频率调制FM
微波中继、卫星通信、广播
非线性调制
相位调制PM
中间调制方式
数字调制
幅度键控ASK 频率键控FSK
数据传输数据传输
2020/11/7
6
续表（2）
第1章概论
1.1
1.2 消息、信息与信号
1.3 数字通信
1.4 信道
1.5 信道中的噪声
1.6 信道容量
2020/11/7
1
学习目标
• 通信的发展历史、现状及趋势； • 常用通信术语； • 信号、信息与消息的区别； • 通信系统的组成和分类，通信方式； • 数字通信系统的主要特点； • 离散消息的信息量； • 码元速率，信息速率，频带利用率，误码率； • 信道的分类； • 典型的信道噪声；
I = loga [1/P(x)] = -logaP(x) 这就是信息量的定义。
当a = 2时，信息量的单位为“bit”；当a = 10时，信息量的单位为“hartley”；当a = e时，信息量的单位为“nat”；
例1:假设明天天晴的概率为1/2，则“明天会天晴”这则消息的信息量为： I = -log2 [1/2]＝1 bit
一、常用术语
通信: 消息：信息：
电通信：信号：
信息（或消息）的传输和交换。（研究的对象：
信源与信道）
信息的物理表现形式。如语言、文字、数据或图
像等。
消息的内涵，即信息是消息中所包含的人们原来

通信原理第一章

P7
特点：随机性的，无法预知的。
信号：反映消息的电信号。
信息：把消息中的内容用概率统计的方法抽象出来。信息是消息和信号中包含的某种有意义的抽象的东西。
2、信息量：是信息或消息的一种度量。信息的大小由信息量来衡量。
不同的消息人们对它的反映是不同的，如：下雨、地震
（太阳从东方升起）下雨：经常发生，不足为奇，信息量小；地震：不常发生，很惊讶，信息量大。（太阳从西方升起）
P（x）：消息的概率 a ：2的整数次幂 P8
信息量的单位的确定取决于底数a：
若对数以2为底时单位是“比特”（bit — binary unit的缩写）；
若以e为底时单位是“奈特”（nat—nature unit的缩写）；
若以10为底时单位是“哈特”（Hart — Hartley的缩写）。
数字通信系统还有一个非常重要的控制单元，即同步系统。使收发两端的信号在时间上保持步调一致
3、数字通信的主要特点目前，无论是模拟通信还是数字通信，在不同的通信业务中都得到了广泛的应用。但是，数字通信更能适应现代社会对通信技术越来越高的要求，数字通信技术已成为当代通信技术的主流。
与模拟通信相比，它有如下优点： 1、抗干扰、抗噪声性能好 2、差错可控 3、易加密 4、数字通信设备和模拟通信设备相比，设计和制造更容易，体积更小，重量更轻。 5、数字信号便于计算机处理，数字信号可以通过信源编码进行压缩，以减少冗余度，提高信道利用率。 6、易于与现代技术相结合。
消息出现的概率越大，则消息中包含的信息量越小；消息出现的概率越小，则消息中包含的信息量越大。
信息量：I information ∵ P（x）＝1 必然事件 P（x）＝0 不可能发生事件 I＝0 I＝∞

数字通信原理-数字通信系统性能指标

（2）码元宽度不变，但传输的为八进制数字信号，则其码元速率和信息速率各为多少？
例题1
解：（1）RB =72000/(2*60)=600 Baud Rb =600 bit/s
（2）RB =72000/(2*60)=600 Baud Rb =600 * log 2 8 =1800 bit/s
例题2
• 在数字通信系统中，信号抖动是指数字信号码相对于标准位置的随机偏移。
• 信号抖动的定量值，是统计平均值。
信号抖动示意图
小结
• 从有效性角度而言，比特率、码元速率都能反映传输速率的快慢，但传输速率的大小是和系统所占用的信道带宽成正比的，所以频带利用率更能体现通信系统的传输性能。
• 从可靠性角度而言，误码率和抖动都会影响系统的传输质量，应严格控制在允许范围内。
– 在数字信道中传输的数字信号的一个波形符号就是一个码元。 – 如果波形的幅度取值只有两个，是二进制的，则一个码元对应1 bit的信息量； – 如果波形的幅度取值有M个时，码元称为M进制码元，所携带的信息量为
log2M个bit。
eg :一个八进制码元所携带的信息量为3 bit。
信息传输速率和符号传输速率的关系： Rb =RB × log 2 M
Rb为信息传输速率。 RB为符号传输速率。 M为码元的进制数。显然，对于二进制系统，信息传输速率和码元传输速率在数值上相等。
频带利用率
• 单位频带内的传输速率。
• 在比较不同通信系统的传输效率时，单看它们的传输速率是不够的，还应看在这样的传输速率下所占的频带宽度。
• 即：
例题1
已知二进制数字通信系统在2min 内共传送了72000个码元。（1）问其码元速率和信息速率各为多少？

精品课件-数字通信原理PPT课件

(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网 X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网) X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
微波中继通信的主要发展方向是数字微波,同时要不断增加系统容量,增加容量的途径是向多电平调制技术发展。目前采用的调制方式有16QAM和64QAM,并已出现256QAM、1024QAM 等超多电平调制的方式。采用多电平调制,在40 MHz的标准频道间隔内,可传送1920至7680路PCM数字电话
C B
我国近几年来光纤通信已得到了快速发展,目前光缆长度累计近几十万km。我国已不再敷设同轴电缆,新的工程将全部采用光纤通信新技术。
1.2.3发展状况
数字通信计算机技术集成制造及发展 1、网络化各类网络互换互通 2、高速化信息处理,传输,交换,存储高速化 3、业务多元化目前仍以语言通信为主,数据业务大大增加 4、标准化制定国际通用标准的组织主要有

《数字通信原理》教案

第一节语声信号数字化编码的基本概念
一、语声信号编码的概念
语声信号编码——模拟话音信号的数字化（信源编码）。
二、语声信号编码的分类
波形编码——根据语声信号波形的特点，将其转换为数字信号。
常见的有PCM、DPCM、ADPCM、DM等。参量编码——是提取语声信号的一些特征参量，对其进行编
码。特点：编码速率低，但语声质量要低于波形编码。 LPC等声码器属于参量编码。
法用低通滤波器准确地恢复原模拟话音信号。
话音信号的抽样频率为＝8000，抽样信号的频谱：频率成分有原始频带∽，的上、下边带。（排列顺序） 3、带通型信号（）的抽样抽样定理 [若n次下边带、(n+1)次下边带与原始频带间隔相等——默认] 抽样信号的频谱：频率成分有原始频带∽，的上、下边带。（排列顺序）
数码率的话音质量要求。
第四节子带编码——SBC
子带编码的概念首先将输入信号频带分割成不同的频带分量(称为子带)，然后再分别进行编码，这类编码方式称为频域编码。
复习题
1、一模拟信号频谱如下图所示，求其满足抽样定理时的抽样频率，并画出抽样信号的
）。
∴此信号为低通型信号满足抽样定理时，应有
（一次下边带：-原始频带=12-（2∽6）=6∽10 一次上边带：+原始频带=12+（2∽6）=14∽18 二次下边带：-原始频带=24-（2∽6）=18∽22 二次上边带：+原始频带=24+（2∽6）=26∽30 ） 2、一模拟信号频谱如下图所示，求其满足抽样定理时的抽样频率，并画出抽样信号的频谱。
•分类线性编码与解码——具有均匀量化特性的编码与解码
非线性编码与解码——具有非均匀量化特性的编码与解码

数字通信原理

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。

数字通信原理(黎洪松)1-3章 (1)

第 1 章数字通信基础
压
保
信
信
信
缩
密
道
调
信
解
道
源
编
编
编
制
道
调
解
码
码
码
码
保
压
密
缩
信
解
解
宿
码
码
信源编码发送端
噪声
信源解码接收端
图 1-6 数字通信系统模型
第 1 章数字通信基础
下面简述各部分的主要功能。
(1) 信源编码和信源解码（译码）。信源编码的任务是把信源输出的消息变换为所需的信息码元序列（信息序列），要包括压缩编码和保密编码。压缩编码是信源编码的基本功能，其作用是通过减小数字信号的冗余度来压缩数据，降低数码率，从而提高数字信号传输的有效性。如果是模拟信源，则它还包括模拟信号的数字化(A/D)部分，即对模拟信号进行抽样、量化和编码，转换成数字信号，然后再对数字信号进行压缩编码，如图 1-7 所示。保密编码的作用是对压缩编码后的信码进行加密，确保信息传输的安全保密性。信源解码的作用与信源编码相反，它是把信息码元序列变换为适合于信宿接收的信号。
lbP(x1)，-lbiP1 (x2)，…，-lbP(xn)，其平均信息量为
H (x) P(x1)[1bP(x1)] P(x2 )[1bP(x2 )] P(xn )[1bP(xn )]
n
P(xi )1bP(xi ) i 1
(1.1-6)
显然，当信源中每个符号等概独立出现时，信源的平均信息量有
第 1 章数字通信基础 (1) 信息量I是概率的函数，即 I=I［P(x)］
(1.1-1)

数字通信原理-数字通信系统的特点

– 信息传输的安全性和保密性越来越受到重视，数字通信的加密处理比模拟通信更容易实现。
3. 利于采用时分复用实现多路通信
• 数字信号本身可以很容易用离散时间信号表示，在两个离散时间之间可以插入多路离散时间信号以实现时分多路复用，以提高线路的利用率。
4. 设备便于集成化、小型化
• 由于数字通信系统中大部分电路都是由数字电路来实现的，微电子技术的发展可使数字通信便于用大规模和节数字通信的特点
数字通信的优点
1. 抗干扰能力强，无噪声积累
– 由于数字信号的幅度取值为离散的，在传输过程中受到噪声干扰也会叠加噪声，但可以在信噪比还没有恶化到一定程度时，采用再生可消除噪声干扰。
– 由于没有噪声积累，可实现长距离、高质量的传输。
两类通信方式抗干扰性能比较
2. 便于加密处理
数字通信的缺点
1. 占用频带宽
– 与模拟通信相比，一路数字电话频带一般为64kHz，而一路模拟电话所占频带仅为4kHz，前者是后者的 16倍。
– 但是随着微波、卫星、光纤等大容量信道的广泛使用，同时数字信号压缩编码技术的不断发展，占用频带宽的矛盾逐步减少。
2. 需要严格的同步系统
– 为保证收发两端的通信正常，要求收发两端的设备在时间上保持同步。 – 数字通信的同步有位同步、帧同步等要求。
小结
• 数字通信具有抗干扰能力强、传输质量高、易于加密、可靠性高、易于集成等优点；
• 数字通信为现代通信的发展奠定了良好的基础。

数字通信原理知识点整理

第一章绪论1. 数字通信系统模型通信系统结构：信源-发送设备-传输媒质-接收设备-收信数字通信系统模型：信源-信源编码-信道编码-调制-信道-解调-信道解码-信源解码-收信其中干扰主要来至传输媒质或信道部分信源编码的作用：信道编码的作用：2. 香农信道容量公式SCWlog21NECSCWb，代入上式有 EbN021NN0W对上式进行变形后讨论其含义：令CW，讨论当信道容量C固定时，EbN0和W的关系。

注意，W的单位是Hz，（1）（2）S是瓦特比值！ NEbN0CWW0，功率可以无限换取带宽 WCWEbN01.6dB，带宽不能无限换取功率（3）PPPRmaxCITWlog21ITWlog21，信噪比一定时，传输NNN时间和带宽也可以互换第三章模拟线性调制1. 调制分类A. AM（双边带幅度调制）载波 CtA0cosctc已调信号 SAMtA0ftcosctc产生方式：将调制信号ft加上一个直流分量A0然后再乘以载波cosctcAM调制信号信息包含在振幅中其频谱为 SAM1FcFc A0cc2实现频谱的搬移，注意直流分量的存在。

B. DSB-SC（抑制载波双边带调制）产生方式：相对于AM调制，仅是A00，即不包含直流分量 DSB-SC调制信号信息包含在振幅和相位中已调信号 SAMt其频谱为ftcosctcSAM1FcFc2C. SSB（单边带调制）产生方式：DSB信号通过单边带滤波器，滤除不要的边带．．．．．．已调信号 SSSBSDSBHSSB实际物理信号频谱都是的偶函数，可去掉其中一个边带，节省带宽和功率任何信号．．．．ft可以表示为正弦函数的级数形式，仅讨论单频正弦信号的单边带调制不失一般性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．sDSBtcosmtmcosctc sSSBtcosmtmcosctcsinmtmsinctc令c0，m0，式中“-”取上边带，“+”取下边带sSSBtcosmtcosctsinmtsinct通过移相相加或相减可以得到相应边带的调制信号。

数字通信原理与技术(王兴亮)第 1 章绪论

带传输和频带传输。所谓基带传输是指信号没有经过调制而
直接送到信道中去传输的一种方式，而频带传输是指信号经
过调制后再送到信道中传输，收端有相应解调措施的通信系
统。
第1章
绪论
5. 按业务的不同分
目前通信业务可分为电报、电话、传真、数据传输、
可视电话、无线寻呼等。另外从广义的角度来看，广播、
另外，通信还有其它一些分类方法，如按多地址方式可
分为频分多址通信、时分多址通信、码分多址通信等。按用
户类型可分为公用通信和专用通信等。
第1章
绪论
1.1.3 通信方式
1. 按消息传送的方向与时间分
A 信道 B
(a )
A
信道
B
(b )
A
信道
B
(c )
图 1-1 按消息传送的方向和时间划分的通信方式 (a) 单工方式； (b) 半双工方式； (c) 全双工方式
I [ P1 ( x ) P2 ( x ) ] I [ P1 ( x )] I [ P2 ( x )
可以看出I与P(x)间应满足以上三点，则它们有如下关系式：
I log
1
a
log
P(x)
a
P(x)
第1章
绪论
信息量I的单位与对数的底数a有关： a=2 单位为比特(bit，简写为b)；
MHz的标准频道间隔内，可传送1920至7680路PCM数字电话。
第1章
绪论
1.4 数字通信系统的主要性能指标
1.4.1 一般通信系统的性能指标
(1) 有效性。指通信系统传输消息的“速率”问题，即快慢问题。
(2) 可靠性。指通信系统传输消息的“质量”问题，即好坏问题。 (3) 适应性。指通信系统使用时的环境条件。 (4) 经济性。指系统的成本问题。 (5) 保密性。指系统对所传信号的加密措施. (6) 标准性。指系统的接口、各种结构及协议是否合乎国家、国际标准。 (7) 维修性。指系统是否维修方便。

数字通信原理(1.1)

处理的目的在于使单位时间内传输更多的消息。
从信息论的观点来说，消息传输速度可用单位时间内传送的信息量来衡量。
模拟通信中还有一个重要性能指标：均方误差。它是衡量发送的模拟信号与接收端复制的模拟信号之间误差程度的质量指标。均方误差越小，复制的信号越逼真。
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SCUT DT&P Labs
log以2为底时，单位为比特：bit log以e为底时，单位为奈特：nit。
2001 Copyright
信息量的单位与对数的底有关：
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3. 离散信源的信息量

下面先来讨论等概率出现的离散消息的度量：传递Ｍ个消息之一，只需采用一个Ｍ进制的波形来传递；任意一个Ｍ进制波形总可用若干个二进制波形来表示。定义：传送两个等概的二进制波形之一的信息量为１，单位：比特则： I log ( 1 ) 1(bit)
2）模拟通信系统的优缺点优点：通过信道的信号频谱比较窄，因此信道的利用率高。缺点：（1）传输的信号是连续的，混入噪声干扰后不易清除，即抗干扰能力差。（2）不易保密通信，即安全性差。（3）设计不易大规模集成化。（4）不适于飞速发展的计算机通信要求。
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信息的度量方式还应满足可加性；信息量应该是事件发生概率的函数；
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1.2 信息的度量
3. 离散信源的信息量
离散信源统计特性的描述－－概率场
设离散信源包含N种可能的符号，相应的概率场： x1 p(x1) x2 p(x2) x3 . . . . . xN

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小结：通信及通信系统构成
通信的概念通信系统构成：各部分功能
信息、信号及分类
信源发出的信息经转换成为信道上传输的信号：
模拟信号（幅度取值是连续的）：连续信号离散信号数字信号（幅度取值是离散的）：二进码多进码连续信号离散信号
{
{ {
模拟通信和数字通信模拟通信：以模拟信号的形式传递消息（采用频分复用
数字通信系统的主要性能指标
有效性指标可靠性指标
{
{
信息传输速率符号传输速率（定义、关系）频带利用率误码率（定义）信号抖动
复习题 1、模拟信号和数字信号的特点分别是什么? 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。 3、数字通信的特点有哪些? 4、为什么说数字通信的抗干扰性强，无噪声积累？ 5、设数字信号码元时间长度为 1微秒，如采用四电平传输，求信息传输速率及符号速率。 6、接上题，若传输过程中 2 秒误 1 个比特，求误码率。 7、假设频带宽度为 1024kHz，可传输 2048kbit/s 的比特率，试问其频带利用率为多少？
第四节数字通信的特点及性能指标
信息传输速率Rb与符号传输速率NB的关系为： Rb=NB （二进制） Rb=NB·log2M Rb>NB （多进制）
{
频带利用率（ η）
定义:单位频带内的传输速率（真正用来衡量数字通信系统传输效率的指标）
符号传输速率（Bd/Hz）频带宽度信息传输速率 η= （bit/s/Hz）频带宽度
实现多路通信）
数字通信:以数字信号的形式传递消息（采用时分复用实
现多路通信）。数字通信系统的构成（包括发送终端、信源编码、信道编码、调制、信道以及收端的解调、信道解码、信源解码和接收终端）
数字通信的特点
{
抗干扰能力强，无噪声积累便于加密处理利于采用时分复用实现多路通信设备便于集成化、小型化占用频带宽
第二节信息、信号及分类
信息：是由信源发出的，它具有某种信源对应的特征形式及属性。在通信系统中常见的信息形式有：语声、图像和数据信息等信号：是用来携带信息的载体。在通信系统中传输的信号是由某些电的参量（如电压、电流等——物理参量）表示的。在通信系统中常见的信号有：语声信号、图像信号和数据信号等
附图1.6 某种数字信号功率谱图
第四节数字通信的特点及性能指标
符号传输速率（Nb），简称符号速率，也叫码元速率。
定义：1 秒所传输的码元数目（这里的码元可以是多进制的，也可
以是二进制的），其单位为“波特”（Bd）。
讨论:
码元与二进制代码的关系一个码元用log2M个二进制代码表示
附图1.7 数字信号示例
图1.1 通信系统构成模型
第一节通信及通信系统构成
各部分的功能:
1. 信源:发出信息的信息源 2. 信道:信号的传输媒介
{无线信道：微波、卫星等信道
3.信宿:信息接收者
有线信道：双绞线、对称电缆、同轴电缆、光纤等
4. 变换器:把信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号 5. 反变换器:将信道上传输的信号变换成信息接收者可以接收的信息 6. 噪声源:发送、传输和接收端各部分的干扰噪声集中地由一个噪声源表示
可靠性指标
误码率误码：数字信号在传输的过程中，当噪声干扰太大时将会导致错误地判决码元，即“1”码误成“0”码或“0”码误成“1”码。误码率是用来衡量误码多少的指标定义：在传输过程中发生误码的码元个数与传输的总码元之比。即
附图 1.8 误码情况
第四节数字通信的特点及性能指标
信号抖动概念：信号抖动是指数字信号码相对于标准位置的随机偏移。信号抖动示意图如下：
η=
第四节数字通信的特点及性能指标
例题：设信号码元时间长度为8*10-7s ，（1）当
采用 8 电平传输时，求信息传输速率和符号传输速率。（2）若系统的带宽为 3000kHz，求频带利用率为多少bit/s/Hz。解:（1）符号传输速率为: 信息传输速率为: （2）
第四节数字通信的特点及性能指标
第四节数字通信的特点及性能指标
便于加密处理
信息传输的安全性和保密性越来越受到重视，数字通信的加密处理比模拟通信更容易实现。
利于采用时分复用实现多路通信
数字信号本身可以很容易用离散时间信号表示，在两个离散时间之间可以插入多路离散时间信号以实现时分多路复用。
设备便于集成化、小型化
由于数字通信系统中大部分电路都是由数字电路来实现的，微电子技术的发展可使数字通信便于用大规模和超大规模集成电路来实现。
定义：每秒所传输的信息量（比特数或二进制码元数），单位为bit／s。
[信息量是消息的不确定性的一种度量，消息的不确定性程度越大，则其信息量越大。信息量的度量单位为“比特”（bit）。在满足一定条件下，一个二进制码元（一个“1”或一个“0”）所含的信息量是一个“比特”（条件为：随机的、各个码元独立的二进制序列，且“0”和“1”等概出现）。]
公式：根据推导可以得出数码率的公式为：
第四节数字通信的特点及性能指标
物理意义： 1.反映了数字信号的传输速率
2.数码率的数值代表数字信号（二进制时）的频带宽度，即数字信号的带宽约等于fB
讨论:
确知信号随机信号
频谱 →
傅式变换
复杂变换功率谱（密度） →
数字信号序列
↑
物理意义：某频率处单位频带的平均功率（只有正值）
２.数字通信系统的构成
附图1.4 数字通信系统构成模型
各部分的作用：
发送终端（包括信源和变换器的一部分）：把原始信息变换成原始电信号；
第三节模拟通信和数字通信
信源编码（变换器的一部分）：把模拟信号变换成数字信号，即完成模/数变换的任务；信道编码（变换器的一部分）：完成自动检错或纠错功能；调制器（变换器的一部分）：作用是对基带数字信号进行频率搬移。数字信号的传输方式有:
第三节模拟通信和数字通信
结论:
若信源是数字信息时，则信源编码和信源解码可去掉，这样就构成数据通信系统。传送话音信息时，即使有少量误码，也不影响通信质量，一般不加信道编、解码。若采用基带传输方式，就不需要调制和解调部分。在对保密性能要求比较高的通信系统中，可在信源编码与信道编码之间加入加密器；同时在接收端加入解密器。提问: 简述话音信号的基带传输系统模型。
{ {
二进码：幅度取值只有两种多进码：幅度取值可有几种连续信号：波形在时间上是连续的离散信号：波形在时间上是离散的
附图 1.2
第二节信息、信号及分类
结论
数字信号与模拟信号的区别是根据幅度取值上是否离散而定的离散信号与连续信号的区别是根据时间取值上是否离散而定的模拟信号与数字信号二者之间，在一定条件下是可以互相转换的
占用频带宽
一路数字电话频带一般为64kHz，而一路模拟电话所占频带仅为4kHz，前者是后者的16倍。
第四节数字通信的特点及性能指标
2、数字通信系统的主要性能指标
有效性指标
信息传输速率符号传输速率频带利用率
可靠性指标
误码率信号抖动
第四节数字通信的特点及性能指标
有效性指标
信息传输速率（Rb），简称传信率，也叫数码率（常用fB表示）。
数字通信基础及光数字传输技术
授课教师：李丽
第一章概述
第一节第二节第三节第四节通信及通信系统构成信息、信号及分类模拟通信和数字通信数字通信的特点及性能指标
第一节通信及通信系统构成
通信的概念
信息的传递和交换的过程称为通信。可以把通信系统概括为一个统一的模型。这一模型包括信源、变换器、信道、反变换器、信宿和噪声源六个部分。模型框图如图1.1所示。其中噪声源为传输过程中引入的。
第四节数字通信的特点及性能指标
1、数字通信的特点抗干扰能力强，无噪声积累
附图1.5 抗干扰性能分析
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），在传输过程中会受到噪声干扰，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。由于无噪声积累，可实现长距离、高质量的传输。
1.12 信号抖动示意图
数字信号位置的随机偏移与传输系统特性、信道质量以及噪声等有关，而且信号抖动具有累积效应。
第四节数字通信的特点及性能指标
例题：某数字通信系统符号速率为1.2×106Bd采
用 8 电平传输，假设 2 秒误了 1 个比特，求误码率。
解：信息传输速率为：
误码率=发生误码个数/传输总码元数
基带传输 —— 编码处理后的基带数字信号（未经调制变换的数字信号）直接在电缆信道上传输。频带传输 —— 将基带数字信号经过调制后其频带搬移到适合于无线等信道传输的频带上再传输。
信道：是指传输信号的通道。接收端的解调、信道解码、信源解码（均为变换器的一部分）、接收终端（包括信宿和反变换器的一部分）等几个方框的功能与发送端几个对应的方框正好相反，是一一对应的反变换关系。
根据传输信道上传输信号的形式不同，通信可分为：
{
一、模拟通信
模拟通信数字通信
以模拟信号的形式传递消息。
采用频分复用实现多路通信（频分复用是利用各路信号在信道上占有不同的频率范围，同在一条信道上传输，并且互不干扰）
第三节模拟通信和数字通信
二、数字通信１.数字通信的概念以数字信号的形式传递消息。
第二节信息、信号及分类
占空比的概念
设“1”码脉冲的宽度为τ，二进制码元允许的时间为tB（即二进制码元的间隔），占空比a= τ/ tB （以单极性码为例）
附图1.3 占空比的概念