数字通信系统模型

一、通信系统组成(尤其是数字系统，各部分作用)数字通信系统的模型：1）信源编码与译码：信源编码有两个基本功能：一是提高信息传输的有效性，即通过某种数据压缩技术设法减少码元数目和降低码元速率。

码元速率决定传输所占的带宽，而传输带宽反映了通信的有效性。

二是完成模/数转换，即当信息源给出的是模拟信号时，信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟信号的数字化传输。

信源译码是信源编码的逆过程。

2）信道编码与译码信道编码的目的是增强数字信号的抗干扰能力。

数字信号在信道传输时受到噪声等的影响后将会引起差错。

为了减小差错，信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分（监督元），组成所谓“抗干扰编码”。

接收端的信道译码器按相应的逆规则进行解码，从中发现错误或纠正错误，提高通信系统的可靠性。

3）加密与解密在需要实现保密通信的场合，为了保证所传信息的安全，人为地将被传输的数字序列扰乱，即加上密码，这种处理过程叫加密。

在接收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的数字序列进行解密，恢复原来信息。

4）数字调制与解调数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频出，形成在信道中传输的带通信号。

基本的数字调制有振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）、绝对相移键控（PSK）、相对（差分）相移键控（DPSK）。

在接收端可以采用相干解调或非相干解调还原数字基带信号。

对高斯噪声下的信号检测，一般用相关器或匹配滤波器来实现。

5）同步同步是使收发两端的信号在时间上保持步调一致，是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的前提条件。

按照同步的功用不同，分为载波同步、位同步、群同步、和网同步。

二、通信的质量指标（有效性、可靠性两者的相互协调。

模拟、数字通信的有效可靠分别用什么来衡量）通信系统的性能指标涉及其有有效性、可靠性、适应性、经济性、标准性、可维护性等，通信的有效性和可靠性是主要的矛盾所在。

所谓有效性是指传输一定信息量时所占用的信道资源（频带宽度和时间间隔），或者说是传输的“速度”问题，而可靠性则是指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量”问题。

数字通信系统模型
数字通信系统模型是一个通信系统中独特的通信技术，它可以用来传输数据、图像和音频信号。

这种技术主要分为三个因素：消息发送端，消息接收端和通信中继点。

消息发送端是发送消息的一端，是消息的源头。

它主要是处理信息的转换和编码，然后把信息传送到通信中继点，由中继点完成消息传送。

消息接收端是接收消息的一端，是消息的目的地。

它主要由传输和接收装置组成，传输装置负责接收信号，并对信号进行解码，而接收装置负责处理解码后的信号，使得可以有效地传输和显示信息。

通信中继点是数字通信系统的核心部分，它的作用是接收来自发送端的信号，然后转发给接收端，使得传输的消息准确无误。

它主要由多个设备组成，比如信号发射器、发射机、无线电平台、交换机、能量放大器等。

数字通信系统是一种复杂的技术，它由多个组件构成，从消息源端到接收端，再到中继点各个方面都需要进行细致的处理，才能得到有意义的信息。

通过这种技术，我们可以让大家同时互相交流，达到最佳的数字通信体验。

数字通信系统的一般模型
数字通信系统是指将模拟信号转换成数字信号，并通过媒介传输到接收端，再将数字信号转换回模拟信号的一种通信系统。

数字通信系统的一般模型包含以下几个部分：
1. 发送端：数字信号的产生器、编码器、调制器和发射机等组成的系统，主要负责将模拟信号转换成数字信号并进行相关处理和调制，然后通过天线或其他传输媒介发送出去。

2. 传输媒介：数字信号在传输媒介上进行传输，如光纤、电缆、无线电波等。

4. 噪声：传输过程中会受到各种干扰和噪声的影响，可能导致数字信号的失真和误码。

5. 控制反馈环路：控制系统可以通过反馈传递控制信号来实现数字通信系统的自适应和自校准。

6. 用户界面：数字通信系统还可以提供用户界面和人机交互功能，以方便用户进行控制和监测。

(信源)+编码器→(调制器)+发射机→(通信媒介)+接收机←(解调器)+(解码器)+(数字信号处理器)+(数模转换器)+(载波频率反馈器)
其中，信源指数字通信系统输入的模拟信号；编码器是将信源信号进行数字化编码的模块；调制器将数字信号转化成模拟信号的模块，如将数字信号调制成模拟信号的频率、相位或幅度；发射机是通过天线或其他传输媒介将模拟信号发送出去的模块；噪声是在传输过程中可能会受到的各种噪声和干扰；通信媒介是数字信号在传输过程中的传输媒介，如光纤、电缆和无线电波等；接收机是接收从传输媒介中接收到的信号，将其转换成数字信号的模块，具有解调、解码、数字信号处理和数模转换等功能；控制反馈环路能够实现数字通信系统的控制和校准；用户界面则是方便用户进行控制和监测的接口。

数字通信系统中各组成部分之间的通信和交互过程是复杂的，但是通常采取层次化结构，如协议层次结构，使得整个数字通信系统更加简洁、高效、可靠。

通信原理复习资料 一、基本概念 第一章1、模拟通信系统模型模拟通信系统是利用模拟信号来传递信息的通信系统 2、数字通信系统模型数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统 3、数字通信的特点 优点：（1）抗干扰能力强，且噪声不积累 （2）传输差错可控（3）便于处理、变换、存储（4）便于将来自不同信源的信号综合到一起传输 （5）易于集成，使通信设备微型化，重量轻 （6）易于加密处理，且保密性好 缺点：（1）需要较大的传输带宽 （2）对同步要求高 4、通信系统的分类（1）按通信业务分类：电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统 （2）按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统 （3）调制传输系统又分为多种调制，详见书中表1-1 （4）按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统 （5）按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统 （6）按工作波段分类：长波通信、中波通信、短波通信（7）按信号复用方式分类：频分复用、时分复用、码分复用 5、通信系统的主要性能指标：有效性和可靠性 有效性：指传输一定信息量时所占用的信道资源（频带宽度和时间间隔），或者说是传输的“速度”问题。

数字通信系统模型模拟通信系统模型可靠性：指接收信息的准确程度，也就是传输的“质量”问题。

（1）模拟通信系统：有效性：可用有效传输频带来度量。

可靠性：可用接收端最终输出信噪比来度量。

（2）数字通信系统：有效性：用传输速率和频带利用率来衡量。

可靠性：常用误码率和误信率表示。

码元传输速率R B ：定义为单位时间（每秒）传送码元的数目，单位为波特（Baud ） 信息传输速率R b ：定义为单位时间内传递的平均信息量或比特数，单位为比特/秒 6、通信的目的：传递消息中所包含的信息7、通信方式可分为：单工、半双工和全双工通信8、信息量是对信息发生的概率（不确定性）的度量。

一个二进制码元含1b 的信息量；一个M 进制码元含有log 2M 比特的信息量。

数字通信系统的模型•数字通信系统的分类数字通信系统可进一步细分为数字频带传输通信系统、数字基带传输通信系统、模拟信号数字化传输通信系统。

1. 数字频带传输通信系统数字通信的基本特征是，它的消息或信号具有“离散”或“数字”的特性，从而使数字通信具有许多特殊的问题。

例如前边提到的第二种变换，在模拟通信中强调变换的线性特性，即强调已调参量与代表消息的基带信号之间的比例特性；而在数字通信中，则强调已调参量与代表消息的数字信号之间的一一对应关系。

另外，数字通信中还存在以下突出问题：第一，数字信号传输时，信道噪声或干扰所造成的差错，原则上是可以控制的。

这是通过所谓的差错控制编码来实现的。

于是，就需要在发送端增加一个，而在接收端相应需要一个解码器。

第二，当需要实现保密通信时，可对数字基带信号进行人为“扰乱”（加密），此时在收端就必须进行解密。

第三，由于数字通信传输的是一个接一个按一定节拍传送的数字信号，因而接收端必须有一个与发端相同的节拍，否则，就会因收发步调不一致而造成混乱。

另外，为了表述消息内容，基带信号都是按消息特征进行编组的，于是，在收发之间一组组的编码的规律也必须一致，否则接收时消息的真正内容将无法恢复。

在数字通信中，称节拍一致为“位同步”或“码元同步”，而称编组一致为“群同步”或“帧同步”，故数字通信中还必须有“同步”这个重要问题。

综上所述，点对点的数字通信系统模型一般可用图 1-3 所示。

需要说明的是，图中 / 、加密器 / 解密器、编码器 / 译码器等环节，在具体通信系统中是否全部采用，这要取决于具体设计条件和要求。

但在一个系统中，如果发端有调制 / 加密 / 编码，则收端必须有解调 / 解密 / 译码。

通常把有调制器 / 解调器的数字通信系统称为数字频带传输通信系统。

2. 数字基带传输通信系统与频带传输系统相对应，我们把没有调制器 / 解调器的数字通信系统称为数字基带传输通信系统，如图 1-4 所示。

数字通信系统的设计与仿真摘要：数字通信系统是数字传输的过程，模拟信号到达接收端必须先将模拟信号转换成数字信号，数字信号在信道中传输会有损耗，因此合理的采用信道的编/译码和调制、解调是十分重要的，本实验采用systemview 进行仿真.关键字：眼图、误码率、调制、解调.1数字通信系统模型与原理1.1数字通信系统模型数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统，如图1所示.图1数字通信系统模型1.1.1 信源编码与译码信源编码有两个基本功能：一是提高信息传输的有效性，即通过某种数据压缩技术设计减少码元数目和降低码元速率.二是完成模/数（A/D）转换，即当信息源给出的是模拟信号时，信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟信号的数字化传输.信源译码是信源编码的逆过程．1.1.2 信道编码与译码信道编码的目的是增强数字信号的抗干扰能力.数字信号在信道传输时受到噪声等影响后将会引起差错.为了减少差错，信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分，组成所谓“抗干扰编码”.接收端的信道译码器按相应的规则进行解码，从中发现错误或纠正错误，提高通信系统的可靠性.1.1.3 加密与解密在需要实现保密通信的场合，为了保证所穿信息的安全，认为地将被传输的数字序列扰乱，即加上密码，这种处理过程叫加密.在接收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的数字序列进行解密，恢复原来信息.1.1.4 数字调制与解调数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的带通信号.基带的数字调制方式有振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）、绝对相移键控、相对相移键控（DPSK）.在接收端可以采用相干解调或非相干解调还原数字基带信号.对高斯噪声下的信号检测，一般用相关器或匹配滤波器来实现.1.1.5 同步同步是使收发两端的信号在时间上保持步调一致，是保证数字通信系统有序、准确、可靠工作的前提条件.按照同步的公用不同，分为载波同步、位同步、群同步和网同步.数字通信的主要特点(1) 抗干扰能力强，尤其是数字信号通过中继再生后可消除噪声积累(2) 数字信号通过差错控制编码，可提高通信的可靠性.(3) 由于数字通信传输一般采用二进制码，所以可使用计算机对数字信号进行处理，实现复杂的远距离大规模自动控制系统和自动数据处理系统，实现以计算机为中心的通信网.(4) 在数字通信中，各种消息(模拟的和离散的)都可变成统一的数字信号进行传输.在系统对数字信号传输情况的监视信号、控制信号及业务信号都可采用数字信号.数字传输和数字交换技术结合起来组成的ISDN 对于来自不同信源的信号自动地进行变换、综合、传输、处理、存储和分离，实现各种综合业务.(5) 数字信号易于加密处理，所以数字通信保密性强.数字通信的缺点是比模拟信号占带宽，然而，由于毫米波和光纤通信的出现，带宽已不成问题．2 系统的设计过程为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配.这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带同信号的过程称为数字调制.在接收端通过解调器把带通信号还原成数字基带信号的过程称为数字解调.通常把包括调制和解调过程的数字传输系统叫做数字带通传输系统.一般来说，数字调制与模拟调制技术有的方法：把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况处理；是利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，2．1 信源编码模拟信号转换成数字信号包括三个步骤:抽样,量化,编码.(1) 抽样：把模拟信号在时间上离散化,变换为模拟抽样信号.(2) 量化:将抽样信号在幅度上离散化,变换成量化信号.(3) 编码:用二进制码元来表示有限的量化电平.抽样定理指出：设一个连续模拟信号m（t）中的最高频率〈f h ,则以间隔时间T〈1/2f h的周期性冲激脉冲对它抽样时，m（t）将被这些抽样值所完全确定.由于抽样时间间隔相等，所以此定理又称均匀抽样定理.例如模拟信号的最高频率为10hz，则采样频率为30hz.2.2 信道格雷码的编/译码数字信号在传输过程中,由于受到干扰的影响,码元波形将变坏,,接收端收到后可能发生错误判决,故采用GRAY编\译码方式来进行差错控制. 格雷码的编码和译码设备都不太复杂，而且检错的能力较强.格雷码除了具有线性码的一般性质外，还具有循环性.循环性是指任一码组循环一位（即将最右端的一个码元移至左端，或反之）后，仍为该码中的一个码组.2.3 2FSK信号的调制与非相干解调2.3.1 调制原理键控法:在二进制基带矩形脉冲序列的控制下通过开关电路对两个不同的独立频率进行选通,使其在每一个码元T s 期间输出 f1或f0两个载波之一, 图2所示.键控法产生的2FSK信号,是由于电子开关在两个独立的频率源之间转换形成,故相邻码元之间的相位不一定连续. 2FSK信号可以看成两个ASK的相加,图3所示.图2 键控法产生2FSK 信号的原理图图3 相位连续的2FSK 信号波形2.3.2 2FSK 信号的非相干解调2FSK 的非相干解调：其原理是将2FSK 信号分解为上下两路2ASK 信号分别进行解调，然后进行判决.这里的抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小，可以不专门设置门限.判决规则应与调制规则相呼应，调制时若规定“1”符号对应载波频率w 1,则接收时上支路的样值较大，应判为“1”；反之则判为“0”.2FSK 信号的非相干解调方框图如图４所示，其可视为由两路2ASK 解调电路组成.这里，两个带通滤波器（带宽相同，皆为相应的2ASk 信号带宽；中心频率不同，分别为w 1、w 2 起分路作用，用以分开两路2ASK 信号. 振荡器f 1选通开关 反相器 想加器 振荡器f 2 选通开关基带信号 2FSK 信号图4 2FSK信号非相干解调方框图2.4 模拟FIR滤波器的设计通过选择菜单上的”Filter/Analog”按扭,可以设计五种模拟滤波器.它们是:巴特沃斯,巴赛尔,切比契夫,椭圆,线性相位.这些滤波器可以是低通、高通或带通,所选滤波器的一般形状由滤波器的类型决定,需要输入的数据是滤波器的极点数、-3db带通或截止频率、相位纹波系数、增益等参数,按”finish”完成设计.低通滤波器：去掉信号中不必要的高频成分，降低采样频率，避免频率混淆，去掉高频干扰.带通滤波器：高通滤波器同低通滤波器的组合.对滤波器而言，所有频率都应是采样速率的分数，即相对的百分比系数.例如，系统的采样速率为1MHZ，所涉及的FIR低通滤波器的截止频率为50KH Z,则滤波器涉及窗口输入的截止频率为0.05（50KH Z/1MH Z）,如果在滤波器前面连接的是抽样器或采样器的图符，则这些图符的频率也必须是滤波器采样速率的分数. 2.5 眼图分析眼图是指利用实验的方法估计和改善（通过调整）传输系统性能时在示波器上观察到的一种图形.观察眼图的方法是：用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形像人的眼睛，故称为“眼图”.从“眼图”上可以观察出码间串扰和噪声的影响，从而估计系统优劣程度.另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输性能.眼图的“眼睛” 张开的大小反映着码间串扰的强弱.“眼睛”张的越大，且眼图越端正，表示码间串扰越小；反之表示码间串扰越大当存在噪声时，噪声将叠加在信号上，观察到的眼图的线迹会变得模糊不清.若同时存在码间串扰,“眼睛”将张开得更小.与无码间串扰时的眼图相比，原来清晰端正的细线迹，变成了比较模糊的带状线，而且不很端正.噪声越大，线迹越宽，越模糊；码间串扰越大，眼图越不端正.眼图对于展示数字信号传输系统的性能提供了很多有用的信息：可以从中看出码间串扰的大小和噪声的强弱，有助于直观地了解码间串扰和噪声的影响，评价一个基带系统的性能优劣；可以指示接收滤波器的调整，以减小码间串扰.(1) 最佳抽样时刻应在“眼睛” 张开最大的时刻.(2) 对定时误差的灵敏度可由眼图斜边的斜率决定.斜率越大，对定时误差就越灵敏. 在抽样．(3) 时刻上，眼图上下两分支阴影区的垂直高度，表示最大信号畸变.眼图中央的横轴位置应对应判决门限电平.(4) 在抽样时刻上，上下两分支离门限最近的一根线迹至门限的距离表示各相应电平的噪声容限，噪声瞬时值超过它就可能发生错误判决.(5) 对于利用信号过零点取平均来得到定时信息的接收系统，眼图倾斜分支与横轴相交的区域的大小，表示零点位置的变动范围，这个变动范围的大小对提取定时信息有重要的影响.2.6 误码率分析对于二进制双极性信号，假设它在抽样时刻的点平取值为+A或-A（分别对应信码“1或“0”），在-A 和+A之间选择一个适当的电平V d作为判决门限，根据判决准则将会出现以下几种情况：(1) 对“1”码:当X>V d,判为“1”码（正确）;当X<V d,判为“0”码（错误）.(2) 对“0”码:当X<V d,判为“0”码（正确）;当X>V d,判为“1”码（错误）.假设信源发送“1”码的概率为P(1),发送“0”码的概率为P(0)，则二进制基带传输系统的总误码率Pe= P(1) P(0/1)+ P(0) P(1/0) 其中P(0/1)= P(X<V d)，P(1/0) = P(X>V d)3参数的设定(1)模拟信源：正弦函数，频率fs=10hz，幅度A=1V；。

数字通信体系的模子数字通信体系的分类•数字通信体系可进一步细分为数字频带传输通信体系.数字基带传输通信体系.模仿旌旗灯号数字化传输通信体系.1. 数字频带传输通信体系数字通信的根本特点是,它的新闻或旌旗灯号具有“离散”或“数字”的特点,从而使数字通信具有很多特别的问题.例如前边提到的第二种变换,在模仿通信中强调变换的线性特点,即强调已调参量与代表新闻的基带旌旗灯号之间的比例特点;而在数字通信中,则强调已调参量与代表新闻的数字旌旗灯号之间的一一对应关系.别的,数字通信中还消失以下凸起问题：第一,数字旌旗灯号传输时,信道噪声或干扰所造成的错误,原则上是可以掌握的.这是经由过程所谓的错误掌握编码来实现的.于是,就须要在发送端增长一个编码器,而在吸收端响应须要一个解码器.第二,当须要实现保密通信时,可对数字基带旌旗灯号进行工资“捣乱”（加密）,此时在收端就必须进行解密.第三,因为数字通信传输的是一个接一个按必定节奏传送的数字旌旗灯号,因而吸收端必须有一个与发端雷同的节奏,不然,就会因收发步伐不一致而造成凌乱.别的,为了表述新闻内容,基带旌旗灯号都是按新闻特点进行编组的,于是,在收发之间一组组的编码的纪律也必须一致,不然吸收时新闻的真正内容将无法恢复.在数字通信中,称节奏一致为“位同步”或“码元同步”,而称编组一致为“群同步”或“帧同步”,故数字通信中还必须有“同步”这个重要问题.综上所述,点对点的数字通信体系模子一般可用图 1-3 所示.须要解释的是,图中调制器 / 解调器.加密器 / 解密器.编码器 / 译码器等环节,在具体通信体系中是否全体采取,这要取决于具体设计前提和请求.但在一个体系中,假如发端有调制 / 加密 / 编码,则收端必须有解调 / 解密 / 译码.平日把有调制器 / 解调器的数字通信体系称为数字频带传输通信体系.2. 数字基带传输通信体系与频带传输体系相对应,我们把没有调制器 / 解调器的数字通信体系称为数字基带传输通信体系,如图 1-4 所示.图中基带旌旗灯号形成器可能包含编码器.加密器以及波形变换等,吸收滤波器亦可能包含译码器.解密器等.3. 模仿旌旗灯号数字化传输通信体系上面阐述的数字通信体系中,信源输出的旌旗灯号均为数字基带旌旗灯号,现实上,在日常生涯中大部分旌旗灯号（如语音旌旗灯号）为持续变更的模仿旌旗灯号.那么要实现模仿旌旗灯号在数字体系中的传输,则必须在发端将模仿旌旗灯号数字化,即进行A/D 转换;在吸收端需进行相反的转换,即 D/A 转换.实现模仿旌旗灯号数字化传输的体系如图 1-5 所示.数字通信体系的优缺点•一.数字通信体系的长处1.抗干扰才能强因为在数字通信中,传输的旌旗灯号幅度是离散的,以二进制为例,旌旗灯号的取值只有两个,如许吸收端只需判别两种状况.旌旗灯号在传输进程中受到噪声的干扰,必定会使波形掉真,吸收端对其进行抽样判决,以分辩是两种状况中的哪一个.只要噪声的大小缺少以影响判决的精确性,就能精确吸收（再生）.而在模仿通信中,传输的旌旗灯号幅度是持续变更的,一旦叠加上噪声,即使噪声很小,也很难清除它.数字通信抗噪声机能好,还表示在微波中继通信时,它可以清除噪声积聚.这是因为数字旌旗灯号在每次再生后,只要不产生错码,它仍然像信源中发出的旌旗灯号一样,没有噪声叠加在上面.是以中继站再多,数字通信仍具有优越的通信质量.而模仿通信中继时,只能增长旌旗灯号能量（对旌旗灯号放大）,而不克不及清除噪声.2.错误可控数字旌旗灯号在传输进程中消失的错误（错误）,可经由过程纠错编码技巧来掌握,以进步传输的靠得住性.3.易加密数字旌旗灯号与模仿旌旗灯号比拟,它轻易加密息争密.是以,数字通信保密性好.4.易于与现代技巧相联合因为盘算机技巧.数字存贮技巧.数字交流技巧以及数字处理技巧等现代技巧飞速成长,很多装备.终端接口均是数字旌旗灯号,是以极易与数字通信体系相衔接.二.数字通信体系的缺点1. 频带运用率不高体系的频带运用率,可用体系许可最大传输带宽（信道的带宽）与每路旌旗灯号的有效带宽之比来数字通信中,数字旌旗灯号占用的频带宽,以德律风为例,一路模仿德律风平日只占领 4kHz 带宽,但一路接近同样话音质量的数字德律风可能要占领 20 ～60kHz 的带宽.是以,假如体系传输带宽必定的话,模仿德律风的频带运用率要凌驾数字德律风的 5 ～ 15 倍.2.体系装备比较庞杂数字通信中,要精确地恢复旌旗灯号,吸收端须要严厉的同步体系,以保持收端和发端严厉的节奏一致.编组一致.是以,数字通信体系及装备一般都比较庞杂,体积较大.不过,跟着新的宽带传输信道（如光导纤维）的采取.窄带调制技巧和超大范围集成电路的成长,数字通信的这些缺点已经弱化.跟着微电子技巧和盘算机技巧的缓慢成长和广泛运用,数字通信在往后的通信方法中势必慢慢代替模仿通信而占主导地位.数字通信体系的各部分感化• 1.信源:把原始信息变换成原始电旌旗灯号.2.信源编码：①实现模仿旌旗灯号的数字化传输即完成A/D变更.②进步旌旗灯号传输的有效性.即在包管必定传输质量的情形下,用竟可能少的数字脉冲来暗示信源产生的信息.信源编码也称作频带紧缩编码或数据紧缩编码.3.信道编码：①信源编码的目标：信道编码重要解决数字通信的靠得住性问题.②信道编码的道理：对传输的信息码元按必定的规矩参加一些冗余码（监视码）,形成新的码字,吸收端按照商定好的纪律进行检错甚至纠错.③信道编码又称为错误掌握编码.抗干扰编码.纠错编码 .4.数字调制①数字调制技巧的概念：把数字基带旌旗灯号的频谱搬移到高频处,形成合适在信道中传输的频带旌旗灯号.②数字调制的重要感化：进步旌旗灯号在信道上传输的效力,达到旌旗灯号远距离传输的目标.③根本的数字调制方法：振幅键控ASK.频移键控FSK.相移键控PSK.5.同步①同步的概念：指通信体系的收.发两边具有同一的时光尺度,使它们的工作“步伐一致”.②同步的感化：对于数字通信时是至关重要的.假如同步消失误差或掉去同步,通信进程中就会消失大量的误码,导致全部通信体系掉效.6.信道：信道是旌旗灯号传输序言的总称,传输信道的类型有无线信道（如电缆.光纤）和有线信道（如自由空间）两种.7.噪声源：通信体系中各类装备以及信道中所固有的,为了剖析便利,把噪声源视为遍地噪声的分散表示而抽象参加到信道.起首对模仿旌旗灯号进行采样（NYQUIST定理,抽样频率大于等于模仿旌旗灯号最高频率2倍）,然后依据采样到的旌旗灯号的幅度（比地契位V）对应一个二进制值（比方0V对应00,1V对应01,2V对应10,只是理论,现实按工程须要或者相干协定）,这个进程即为量化,然后输出如许的2进制BIT流,即数字旌旗灯号.（1）频分多路复用：用户在同样的时光占用不合的频率带宽（2）时分多路复用：所有效户在不合的时光占用同样的频带宽度,分为时分复用和统计时分复用两种.（3）波分复用：光的频分复用,用于光纤通信（4）码分复用：CDMA码分多址.多路复用是指两个或多个用户共享公用信道的一种机制.经由过程多路复用技巧,多个终端能共享一条高速信道,从而达到节俭信道资本的目标,多路复用有频分多路复用（FDMA）,时分多路复用（TDMA）,码分多路复用（CDMA）几种.频分多路复用（FDMA）频分制是将传输频带分成N部分,每一个部分均可作为一个自力的传输信道运用.,如图所示.如许在一对传输线路上可有N对话路信息传送,而每一对话路所占用的只是个中的一个频段.频分制通信又称载波通信,它是模仿通信的重要手腕.时分多路复用（TDMA）时分制是把一个传输通道进行时光朋分以传送若干话路的信息,如图所示.把N个话路装备接到一条公共的通道上,按必定的次序轮流的给各个装备分派一段运用通道的时光.当轮到某个装备时,这个装备与通道接通,履行操纵.与此同时,其它装备与通道的接洽均被割断.待指定的运用时光距离一到,则经由过程时分多路转换开关把通道联接到下一个要衔接的装备上去.时分制通信也称时光朋分通信,它是数字德律风多路通信的重要办法,因而PCM通信常称为时分多路通信.码分多路复用（CDMA）CDMA技巧不是一项新技巧,作为一种多址计划它已经成功地运用于卫星通信和蜂窝德律风范畴,并且显示出很多优于其他技巧的特色.但是,因为卫星通信和移动通信中带宽的限制,所以CDMA技巧尚未充分施展长处.光纤通信具有丰硕的带宽,可以或许很好地填补这个缺点.近年来,OCDMA已经成为一项备受注视标热门技巧.OCDMA技巧在道理上与电码分复用技巧类似.OCDMA通信体系给每个用户分派一个独一的光正交码的码字作为该用户的地址码.在发送端,对要传输的数据该地址码进行光正交编码,然后实现信道复用;在吸收端,用与发端雷同的地址码进行光正交解码.32|评论(8)microwave communication界说：运用波长为1～0.1m(频率为0.3～3GHz)的电磁波进行的通信.包含地面微波接力通信.对流层散射通信.卫星通信.空间通信及工作于微波频段的移动通信.无障碍时就可以运用微波传送.运用微波进行通信具有容量大.质量好并可传至很远的距离,是以是国度通信网的一种重要通信手腕,也广泛实用于各类专用通信网.采取中继方法的直接原因: 对于地面上的远距离微波通信,采取中继方法的直接原因有两个：起首是因为微波波长短,接近于光波,是直线传播具有视距传播特点,而地球概况是个曲面,是以若在通信两地直接通信,当通信距离超出必定命值时,电磁波传播将受到地面的阻拦,为了延伸通信距离,须要在通信两地之间设立若干中继站,进行电磁波转接.其次是因为微波传播有损耗,跟着通信距离的增长旌旗灯号衰减,有须要采取中继方法对旌旗灯号逐段吸收.放大后发送给下一段,延伸通信距离.(Geostationary Satellite),它的长处是运用者只要瞄准人造卫星就可进行沟通而不必再追踪卫星的轨迹.地球同步卫星是工资发射的一种卫星,它相对于地球静止于赤道上空．从地面上看,卫星保持不动,故也称静止卫星;从地球之外看,卫星与地球配合迁移转变,角速度与地球自转角速度雷同,故称地球同步卫星．运转周期24小时地球同步卫星距赤道的高度约为 36000千米,线速度的大小约为3.1公里每秒．卫星通信的特色是：通信范围大;只要在卫星发射的电波所笼罩的范围内,从任何两点之间都可进行通信;不轻易受陆地灾祸的影响（靠得住性高）;只要设置地球站电路即可开通（开通电路敏捷）;同时可在多处吸收,能经济地实现广播.多址通信（多址特色）;电路设置异常灵巧,可随时疏散过于分散的话务量;同一信道可用于不合偏向或不合区间（多址联接）.是运用光波在光导纤维中传输信息的通信方法.因为激光具有高偏向性.高相干性.高单色性等明显长处,光纤通信中的光波重要是激光,所以又叫做激光-光纤通信.光纤通信的道理是：在发送端起首要把传送的信息(如话音)变成电旌旗灯号,然后调制到激光器发出的激光束上,使光的强度随电旌旗灯号的幅度(频率)变更而变更,并经由过程光纤发送出去;在吸收端,检测器收到光旌旗灯号后把它变换成电旌旗灯号,经解调后恢回复复兴信息.单工通信数据信息在通信线上始终向一个偏向传输.数据信息永久从发送端传输到吸收端.列如,广播电视就是单工传输方法,收音机电视机只能分离接收来自电台电视台的旌旗灯号,不克不及进行相反偏向的信息传输.2）半双工通信数据信息可以双向传输,但必须瓜代进行,同一时刻一个信道只许可单向传送.半双工通信请求A B端都有发送装配和接收装配,若想转变信息的传输偏向,有开关K1 K2进行切换,再随意率性时刻包管A端发送装配与B端接收装配A端接收装配与B端发送装配介入信道.半双工通信因为通信中要濒反的更换信道的偏向,所以效力交底.如对讲机通信就是典范的半双工通信方法,在一方讲话的时刻另一方不克不及讲话,但经由过程开切换可以切换可以转变童话方法.全双工通信同时进行二个偏向的通信,既二个信道,可同时进行双向的数据传输.它相当于把二个相反偏向的单工通信方法组合起来.全双工通信效力高,掌握轻易,士与盘算机间的通信,通俗德律风是一种典范的全双工通信.界说：散布在不合地点的多个用户通信装备.传输装备.交流装备用通信线路互相衔接,在响应通信软件支撑下所构成的传递信息的体系.通信网是一种运用交流装备,传输装备,将地理上疏散用户终端装备互连起来实现通信和信息交流的体系.通信最根本的情势是在点与点之间树立通信体系,但这不克不及称为通信网,只有将很多的通信体系(传输体系)经由过程交流体系按必定拓扑构造组合在一路才干称之为通信.也就是说,有了交流体系才干使某一地区内随意率性两个终端用户互相接续,才干构成通信网.通信网由用户终端装备,交流装备和传输装备构成.交流装备间的传输装备称为中继线路(简称中继线),用户终端装备至交流装备的传输装备称为用户路线(简称用户线).通信网：在分处异地的用户之间传递信息的体系.属于电磁体系的也称电信网.它通信网是由互相依存.互相制约的很多要素所构成的一个有机整体,以完成划定的功效.通信网的功效就是要顺运用户呼叫的须要,以用户知足的程度沟通网中随意率性两个或多个用户之间的信息.离散信源: 指发出在时光和幅度上都是离散散布的离散新闻的信源,如文字.数字.数据等符号都是离散新闻.持续信源指发出在时光和幅度上都是持续散布的持续新闻（模仿新闻）的信源.离散旌旗灯号可分两类:1抽样旌旗灯号2数字旌旗灯号抽样旌旗灯号的特色是时光离散...幅值持续数字旌旗灯号的特色是时光..幅值均离散抽样旌旗灯号等于离散旌旗灯号吗？不克不及笼统的这么说,因为抽样旌旗灯号是离散旌旗灯号中的一种什么样的离散旌旗灯号才算抽样旌旗灯号?相符抽样旌旗灯号特色的离散旌旗灯号数字旌旗灯号和离散旌旗灯号有什么差别呢？数字旌旗灯号是离散旌旗灯号中的一种模仿旌旗灯号是指信息参数在给定范围内表示为持续的旌旗灯号. 或在一段持续的时光距离内,其代表信息的特点量可以在随意率性刹时呈现为随意率性数值的旌旗灯号.模仿旌旗灯号与数字旌旗灯号之间的互相转换模仿旌旗灯号和数字旌旗灯号之间可以互相转换：模仿旌旗灯号一般经由过程PCM脉码调制(Pulse Code Modulation)办法量化为数字旌旗灯号,即让模仿旌旗灯号的不合幅度分离对应不合的二进制值,例如采取8位编码可将模仿旌旗灯号量化为2^8=256个量级,实用中常采纳24位或30位编码;数字旌旗灯号一般经由过程对载波进行移相(Phase Shift)的办法转换为模仿旌旗灯号. 盘算机.盘算机局域网与城域网中均运用二进制数字旌旗灯号,今朝在盘算机广域网中现实传送的则既有二进制数字旌旗灯号,也有由数字旌旗灯号转换而得的模仿旌旗灯号.但是更具运用成长远景的是数字旌旗灯号.光纤是光导纤维的简写,是一种运用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射道理而达成的光传导对象.前喷鼻港中文大学校长高锟和George A. Hockham起首提出光纤可以用于通信传输的假想,高锟是以获得2009年诺贝尔物理学奖一种传输光能的波导介质,一般由纤芯和包层构成.丝）和塑料呵护套管及塑料外皮构成,光缆内没有金.银.铜铝等金的线缆.界说1：以光纤为传输元件的缆(有时含有若干电线),一般都含有增强元件及须要的护套.运用学科：界说2：一种由单根光纤.多根光纤或光纤束加上外护套制成,知足光学特点.机械特点和情形机能指标请求的缆构造实体.运用学科：通信科技（一级学科）;光纤传输与接入（二级学科）信体系是用以完成信息传输进程的技巧体系的总称.现代通信体系重要借助电磁波在自由空间的传播或在导引媒体中的传输机理来实现,前者称为无线通信体系,后者称为有线通信体系.通信网是一种运用交流装备,传输装备,将地理上疏散用户终端装备互连起来实现通信和信息交流的体系.通信最根本的情势是在点与点之间树立通信体系,但这不克不及称为通信网,只有将很多的通信体系(传输体系)经由过程交流体系按必定拓扑构造组合在一路才干称之为通信.也就是说,有了交流体系才干使某一地区内随意率性两个终端用户互相接续,才干构成通信网.通信网由用户终端装备,交流装备和传输装备构成.交流装备间的传输装备称为中继线路(简称中继线),用户终端装备至交流装备的传输装备称为用户路线(简称用户线).。

数字通信系统一、通信系统Ⅰ、通信系统的组成传递信息所需的一切技术设备的总和称为通信系统。

通信系统的一般模型如下图。

通信系统由以下几部分组成：1、信息源和收信者，根据信息源输出信号的不同可分为模拟信源和离散信源。

模拟信源输出连续幅度的信号；离散信源输出离散的符号序列或文字。

模拟信源可通过抽样和量化变换为离散信源。

由于信息源产生信息的种类和速率不同，因而对传输系统的要求也各不相同。

2、发送设备，发送设备的基本功能是将信源和传输媒介匹配起来，即将信源产生的消息信号变换为便于传送的信号形式，送往传输媒介。

变换方式多种多样，在需要频谱搬移的场合，调制是最常见的变换方法。

对于数字通信系统来说，发送设备常常又可分为信道编码和信源编码。

信源编码是把连续消息变换为数字信号；而信道编码则是是数字信号与传输媒介匹配，提高传输的可靠性或有效性。

发送设备还包括为达到某些特殊要求所进行的各种处理，如多路复用、保密处理、纠错编码处理等。

3、传输媒介，从发送设备到接收设备之间信号传递所经过的媒介。

有线和无线均有多种传输媒介。

传输过程必然引入干扰。

媒介的固有特性和干扰特性直接关系到变换方式的选取。

4、接收设备，接收设备的基本功能是完成发送设备的反变换，即进行解调、译码、解密等。

它的任务是从带有干扰的信号中正确恢复出原始消息来，对于多路复用信号，还包括解除多路复用，实现正确分路。

Ⅱ、通信系统的分类1、按消息的物理特征分类电报通信系统、电话通信系统、数据通信系统、图像通信系统等。

2、按调制方式分类基带传输和调制传输。

基带传输是将未经调制的信号直接传送，调制传输是对各种信号变换方式后传输的总称。

3、按传输信号的特征分类按照信道中所传输的是模拟信号还是数字信号，可以相应的将通信系统分为两类，即模拟通信系统和数字通信系统。

4、按传送信号的复用方式分类传送多路信号有三种复用方式，即频分复用、时分复用、码分复用。

频分复用是用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率范围；时分复用是用脉冲调制的方法使使不同的信号占据不同的时间区间；码分复用则是用一组正交的脉冲序列分别携带不同信号。

数字通信系统模型图31.信源编码与译码信源编码有两个基本功能：一是提高信息传输的有效性，而是完成模/数(A/D)转换,信源编码是信源译码的逆过程.2.信道编码与译码信道编码的目的是增强数字信号的抗干扰能力.接收端的信道译码器按相应的逆规则进行解码，从中发现错误或纠正错误，提高通信系统的可靠性。

3.加密与解密在需要事先保密通信的场合,为了保证所传信息的拿权,人为地将被传输的数字序列扰乱,即加上密码,这种处理过程叫加密.在接收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的数字学列进行解密,恢复原来的信息.4.数字调制与解调数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处,形成适合在信道中那个传输的带通信号.在接收端可以利用相干解调或非相干解调还原数字基带信号.数字调制的主要目的是将二进制信息序列映射成信号波形，是对编码信号进行处理，使其变成适合传输的过程。

即把基带信号转变为一个相对基带信号而言频率非常高的带通信号，易于发送。

数字调制一般是指调制信号是离散的，而载波是连续的调制方式。

主要的数字调制方式有：1.ASK，又称幅移键控法。

这种调制方式是根据信号的不同调节正弦波波幅度。

2.PSK，相移键控法，载波相位受数字基带信号控制。

如基带信号为1时相位为π，基带信号为0时相位为0。

3.FSK，频移键控法，即用数字信号去调节载波频率。

4.QAM，正交幅度调制法，根据数字信号的不同，载波相位和幅度都发生变化。

5.同步同步是使收发两端的信号在时间上保持步调一致,是保证数字通信系统有序/准确/可靠工作的前提条件.6.信道信道是通信传输信号的通道，是通信系统的重要组成部分。

其基本特点是发送信号随机地受到各种可能机理的恶化。

在通信系统的设计中，人们往往根据信道的数学模型来设计信道编码，以获得更好的通信性能。

常用的信道数学模型有：加性噪声信道，线性滤波信道，线性时变滤波信道。

(1)加性噪声信道：加性噪声信道是最简单的一种信道数学模型，噪声对信号的影响是加性的。

第一章1、模拟信号与数字信号的区别：取值个数是否连续变化。

2、信息源 →发送设备→信 道→接收设备→受信者 （发送端） ↑ （接收端） 噪声源图1-1 通信系统一般模型3、模拟信息源→调制器→信 道→解调器→受信者 ↑ 噪声源图1-4 模拟通信系统模型4、信息源→信源编码→加密→信道编码→数字解调→信道→数字解调→信道译码→解密→信源译码→受信者 ↑ 噪声源 图1-5 数字通信系统模型①单工、半双工、全双工通信（点对点之间的通信，按消息传递方向与时间关系来分） 单工：广播、遥测、遥控、无线寻呼。

5、通信方式 半双工：同一载频的普通对讲机(BB 机)，问询和检索。

（P 8-9） 全双工：电话，计算机之间的高速数据通信。

②并行传输和串行传输（在数据通信中，按数据代码排列方式不同来分）6、信息量和平均信息量的公式（P10-11）（例题参见习题1-1和1-2）信息量：①一般式I=Log a)(1x P = - Log a P(x) ②常用式 I=Log 2)(1x P = - Log 2 P(x) 传送等概率的二进制波形之一的信息量为1b ，传送等概率的四进制波形之一的信息量2b ，此时，一个四进制波形需要用两个二进制脉冲表示，同理，传送等概率的八进制波形之一的信息量3b ，这时至少需要三个二进制脉冲。

综上，传送M 进制波形之一的信息量为：I=Log 2P 1= Log 2M/11=Log 2M若M 是2的整幂次，比如M=2k（k=1，2，3²²²） 则： I= - Log 22k=k也就是说，传送每一个M （2kM ）进制波形的信息量就等于用二进制脉冲表示该波形所需的脉冲数目k.平均信息量：H(x)=P(x 1)[- Log2P(x 1)]+P(x 2)[- Log2P(x 2)]+²²²+P(x M )[- Log2P(x M )]=∑=Mi P x 1)i (-Log2P(x i ) (b/符号)H 称为信息源的熵，当P(x i ) =1/M （每个符号等概率独立出现）时，信息源的熵有最大值。

数字通信系统的模型∙数字通信系统的分类∙数字通信系统可进一步细分为数字频带传输通信系统、数字基带传输通信系统、模拟信号数字化传输通信系统。

1. 数字频带传输通信系统数字通信的基本特征是，它的消息或信号具有“离散”或“数字”的特性，从而使数字通信具有许多特殊的问题。

例如前边提到的第二种变换，在模拟通信中强调变换的线性特性，即强调已调参量与代表消息的基带信号之间的比例特性；而在数字通信中，则强调已调参量与代表消息的数字信号之间的一一对应关系。

另外，数字通信中还存在以下突出问题：第一，数字信号传输时，信道噪声或干扰所造成的差错，原则上是可以控制的。

这是通过所谓的差错控制编码来实现的。

于是，就需要在发送端增加一个编码器，而在接收端相应需要一个解码器。

第二，当需要实现保密通信时，可对数字基带信号进行人为“扰乱”（加密），此时在收端就必须进行解密。

第三，由于数字通信传输的是一个接一个按一定节拍传送的数字信号，因而接收端必须有一个与发端相同的节拍，否则，就会因收发步调不一致而造成混乱。

另外，为了表述消息内容，基带信号都是按消息特征进行编组的，于是，在收发之间一组组的编码的规律也必须一致，否则接收时消息的真正内容将无法恢复。

在数字通信中，称节拍一致为“位同步”或“码元同步”，而称编组一致为“群同步”或“帧同步”，故数字通信中还必须有“同步”这个重要问题。

综上所述，点对点的数字通信系统模型一般可用图 1-3 所示。

需要说明的是，图中调制器 / 解调器、加密器 / 解密器、编码器 / 译码器等环节，在具体通信系统中是否全部采用，这要取决于具体设计条件和要求。

但在一个系统中，如果发端有调制 / 加密 / 编码，则收端必须有解调 / 解密 / 译码。

通常把有调制器 / 解调器的数字通信系统称为数字频带传输通信系统。

2. 数字基带传输通信系统与频带传输系统相对应，我们把没有调制器 / 解调器的数字通信系统称为数字基带传输通信系统，如图 1-4 所示。