数字通信系统

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1、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。收信者接收设备传输媒介发送设备信息源干扰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

2、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

3、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

4、组正交的脉冲序列分别携带不同信号。传统的模拟通信中都采用频分复用。随着数字通信的发展，时分复用通信系统的应用越来越广泛。码分复用主要用于卫星通信的扩展通信系统中。5、按传输媒介分类按传输媒介通信系统可分为有线和无线两类。一、信源编码Ⅰ、抽样抽样是把连续时间模拟信号转换成离散时间连续幅度的抽样信号。抽样定理是任何模拟信号（语音、图像、以及生物医学信号等等）数字化的理论基础。1、低通抽样定理一个频带限制在（0，fH）内的连续信号x（t），如果抽样频率fs大于或等于2fH，则可以由抽样序列{x（nTs）}无失真的重建恢复原始信号x（t）若抽样频率fs<2fH，则会产生失真，这种失真称为混

5、叠失真。若任意信号x(t)的最高频率分量是fH，以fs≥fH的速率对x(t)进行等间隔采样后得到{xn=x(nTs)}，其中Ts=1/fs是采样间隔，则用{xn}可以完全恢复出x(t)，恢复方法是X（t）=xksin（2fHt-k）或者X（t）=xksin（fst-k）这个恢复方法也就是：将理想抽样信号xs（t）=x（t）（t-kTs）=xk（t-kTs）通过一个冲激相应为sin(2fHt)或者sin(fst)的线性系统。也就是：将理想抽样信号xs(t)加到一个截止频率为fH或者fs/2的理想低通滤波器（注意fs/2有可能比fH大）。从频域来看，xs（t）的频谱是Xs（f）=X（f

6、-mfs），如果fs2fH，就可以用LPF滤出X(f)，否则就会发生频谱混叠失真。2、带通抽样定理设有任意信号x(t)，其频率分量在区间(fL,fH)内，带宽是B=fH–fL。选取整数n满足nfH/B，选取实数fs满足2fH/nfs2fL/（n-1）。以fs的速率对x(t)进行等间隔采样后得到{xn=x(nTs)},Ts=1/fs是采样间隔，则用{xn}可以完全恢复出x(t)，恢复方法是将理想抽样信号Xs(t)=x(t)（t-kTs）=xk（t-kTs）通过一个理想带通滤波器，此带通滤波器的通带范围是(fL,fH)或者(nfs-fs-fL,nfs-fH)。最小采样率是fsmin=2

7、fH/n，其中n是满足nfH/B的最大整数，即n=。用B去整除fH，设若得商为整数n，得余为小数r（0≤r<1）。即若fH/B=n+r，则最小抽样率为fsmin=2fH/n=2（n=r）B/n=2B(1+r/n)3、实际抽样抽样定理中要求抽样脉冲序列是理想冲激脉冲序列，称为理想抽样。但实际抽样电路中抽样脉冲具有一定持续时间，在脉宽期间其幅度可以是不变的，也可以随信号幅度而变化。前者称为平顶抽样，后者则称为自然抽样。（1）自然抽样设抽样脉冲序列c（t）=p（t-nTs）