[信息与通信]现代数字通信技术

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1、现代数字通信技术202教研室熊华钢7/23/20211§1概述§1.1通信系统的组成和分类§1.2数字通信及主要技术§1.3数字通信的主要特点§l.4数字通信系统的主要性能指标§1.5数字通信的发展趋势本课程的主要内容参考书目7/23/20212§1.1通信系统的组成和分类通信的最终目的是为了有效和可靠地获取、传递和交换信息。信息可以有多种多样表现形式，如语音、文字、数据、图像等。传递或交换信息所需的一切技术设备的总和称为通信系统。7/23/20213通信系统组成7/23/202141．信源和收信者（信宿）

2、信源是发出信息的源，信宿是传输信息的归宿点。信源可以是离散的数字信源，也可以是连续的模拟信源。7/23/202152．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。变换方式是多种多样的，在需要频谱搬移的场合，调制是最常见的变换方式。发送设备还包括为达到某些特殊要求而进行的种种处理，如多路复用、保密处理、纠错编码处理等等。7/23/202163．信道信道是指传输信号的通道，从发送设备到接收设备之间信号传递所经过的媒介，可以是无线的，也可以是

3、有线的，有线和无线均有多种传输媒介。信道既给信号以通路，也要对信号产生各种干扰和噪声，传输媒介的固有特性和干扰直接关系到通信的质量。7/23/202174．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、解码等等。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。7/23/20218多数情况下，信源兼为信宿，通信的双方需要随时交流信息，因而要求双向通信。通信双方都要有发送设备和接收设备，如果两个方向有各自的传输媒介，则双方都可独立进行发

4、送和接收。但若共用一个传输媒介，则用频率或时间分割的办法来共享。此外通信系统除了完成信息传递之外，还必须进行信息的交换。传输系统和交换系统共同组成一个完整的通信系统，乃至通信网络。7/23/20219通信系统的分类按通信的业务和用途分类常规通信-话务通信/非话务通信控制通信按调制方式分类基带传输，调制传输按传输信号的特征分类模拟通信系统，数字通信系统按传送信号的复用方式分类频分复用、时分复用、码分复用按传输媒介分类有线：明线、电缆、光缆信道无线：短波电离层传播、微波视距传播、卫星中继7/23/202110§

5、1．2数字通信及其主要技术7/23/2021111．信源编码与解码将信源的模拟信号转变成数字信号，即模／数变换；降低数字信号的数码率，即数据压缩。7/23/2021122．加密与解密数字信号比起模拟信号来易于加密，且效果也好。加密器可以产生密码，人为地将输人明文数字序列进行扰乱。编码可以采用周期非常长的伪随机序列，甚至采用完全无规律的噪声码。在接收端对接收到的数字序列进行解密，恢复明文。7/23/2021133．信道编码与解码数字信号在信道传输时，由于噪声、衰落以及人为干扰等，将会引起差错。信道编码的目的就

6、是提高通信抗干扰能力，尽可能地控制差错。波形编码：改善波形检测性能。双极性波形、正交波形、多元波形、双正交波形等。差错控制编码：对传输的原始信息按一定编码规则进行编码，在接收端按一定的规则进行解码，看其编码规则是否遭到破坏，从解码过程中发现错误或纠正错误。线性分组码，循环码、汉明码、格雷码、BCH码、RS码等卷积码，主要特点是有记忆特性。卷积码的著名译码算法有：序列译码、Viterbi最大似然译码。7/23/2021144．调制与解调调制是把各种数字信息脉冲转换成适于信道传输的调制信号波形。解调是对收到的信

7、号转换成原始数字信息脉冲。数字调制技术可分为幅度键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）、连续相位调制（CPM），以及它们的各种组合。在接收端可以进行相干解调或非相干解调，前者需要知道载波的相位才能检测，后者则不需要。对高斯噪声下信号的检测，一般用相关接收机或匹配滤波器。各种不同的调制方式具有不同的检测性能。标志各种调制方式的性能指标为比特差错概率，它是比特能量与噪声功率谱密度之比的函数。7/23/2021155.多路与多址为了充分利用通信资源和增加总的数据通信量，可以采用多路技术，使多用户能

8、够固定分配通信资源，采用多址技术可以远程或动态变化地共享通信资源。基本的方法有频分、时分、码分、空分和极化波分。7/23/2021166．信道与噪声通常数字信号可以在数字信道传输，也可以经过调制变成频带信号通过模拟信道传输。信道既给传输数字信号以通路，又给传输的数字信号以限制和影响。当数字信号通过信道时，信号的功率也由于信道的损耗而下降，而且信号还会受到信道噪声的损害。信道中的噪声归纳起来可分为两种：一种是高斯噪