[工学]数字通信第一章.ppt

第一节 通信及通信系统构成 通信系统的分类 数字通信的定义：用数字信号作为载体来传输消息，或用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。它可传输电报、数据等数字信号，也可以传输经过数字化处理的语音和图像等模拟信号。（参阅：中国邮电百科全书，电信卷）。 学习和研究数字通信技术和理论的目的：在尽量节省资源（功率、频率和设备成本）的条件下，优化数字通信系统，提高系统传输信息的有效性和可靠性。 1836年，塞缪尔·莫尔斯发明了电报 * * * * * * * * * * 三、 数字信号的时分复用传输 多路信号互不干扰地沿同一条信道传输称为多路复用。 复用的目的：提高资源利用率 时分多路复用利用了信号的时间离散性，也就是使各路信号在不同的时间占用信道进行传输，在接收端由不同的时间取出对应的信号。 图1.10 时分多路复用电路结构示意图 图1.9时分复用示意图 第四节 数字通信特点及性能指标 一、 数字通信的特点 1. 抗干扰能力强，无噪声积累 在数字通信中，由于数字信号的幅度值为有限个数的离散值(通常取两个幅值)，在传输过程中受到噪声干扰虽然也要叠加噪声，但当信噪比还没有恶化到一定程度时，即在适当的距离，采用再生的方法即可消除噪声干扰，将信号再生成原发送的信号，如图1.11(b)所示。 图1.11 两类通信方式抗干扰性能比较 2. 便于加密处理 信息传输的安全性和必威体育官网网址性越来越受到重视，数字通信的加密处理比模拟通信更容易实现。以语声数字通信为例，经过数字变换后的信号就可以用简单的数字逻辑运算进行加密处理，如图1.12所示。 图1.12 数字通信加密方法示意 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。 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超大规模集成电路来实现。 5. 占用频带宽 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。  二、 数字通信系统的主要性能指标 1. 有效性指标 (1) 信息传输速率 信道的传输速率是以每秒钟所传输的信息量来衡量的。 (2) 符号传输速率 符号传输速率也叫码元速率。它是指单位时间内所传输码元的数目，其单位为“波特”(Bd)。 (3) 频带利用率 频带利用率是指单位频带内的传输速率。 多进制的进制数与等效对应的二进制码元数的关系为： M=2n 式中，M是进制数；n是二进制码元数。因此，信息传输速率与符号传输速率的关系是 Rb=NB·log2M 举例 2. 可靠性指标 衡量数字通信系统可靠性的主要指标是误码率和信号抖动。 (1) 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，通常以Pe来表示， 误码率Pe是多次统计结果的平均量，所以这里指的是平均误码率。 (2) 信号抖动 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，其示意图如图1.13所示。 图1.13 信号抖动示意图 课后 要求： 掌握通信系统的基本组成 掌握信号形式和种类 了解模拟通信和数字通信模型 掌握数字通信特点 并会计算数字通信性能指标 小结 1．数字信号与模拟信号的主要区别在于幅度取值是离散还是连续。幅度取值为离散者称为数字信号；幅度取值为连续者称为模拟信号。 2．当信源为连续信号时需要信源编码。对于话音信号由于它本身冗余度较大，一般不需要信道编码。根据信道传输特性可分为基带传输和频带传输两种方式。 3．数字通信方式与模拟通信方式相比，其最主要的特点是抗干扰性强、无噪声积累。 4．时分复用是利用各路信号占有不同的时间间隙(时间差)在同一信道上传输。 5．数字通信技术是在通信的有效性和可靠性这一对矛盾的不断转化过程中发展的。其中信息传输速率、符号传输速率和频带利用率是通信的有效性指标；而误码率则是通信的可靠性指标。 习题 1.模拟信号与数字信号的区别是什么? 2.画出数字电话信号的基带传输的通信系统方框图。 3.数字信道的传输质量与传输效率由哪些指标来表示?哪些因素会造成误码? 4.今设在125μs(微秒)内传输256个二进制码元。试计算信息传输速率为多少?若该信号在2秒内有3个码元产生误码，试问其误码率等于多少? 5. 今设某一数字信号的符号传输速率为1200波特。试问它采用四进制或采用二进制数字信号传输时，其信息传输速率各为多少? 6. 在二进制数字信号中，假设“1”码出现的概串为1，而“0”码出现的概串为0，请问每一个码元的信息量为多少? 7.试述数字通信的主要特点，为什么? * * *