數(shù)字通信原理第一章課件

數(shù)字通信原理吳潤澤

Email：wrz_y@126.com數(shù)字通信原理吳潤澤教材劉穎王春悅趙蓉編著北京郵電大學(xué)出版社1999.10李文海毛京麗石方文編著人民郵電出版社2007教材劉穎王春悅趙蓉編著李文海毛京麗石方文編著參考書目編寫：韋樂平人民郵電出版社2001.2《SDH及其新應(yīng)用》肖萍萍

吳健學(xué)

人民郵電出版社2008

參考書目編寫：韋樂平《SDH及其新應(yīng)用》肖萍萍

吳健學(xué)

課程任務(wù)課程任務(wù)：掌握脈沖編碼調(diào)制原、差錯(cuò)控制編碼、PDH技術(shù)、SDH幀結(jié)構(gòu)、SDH同步復(fù)用與映射、SDH網(wǎng)絡(luò)、SDH設(shè)備、光電接口、傳輸損傷、SDH管理網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容。教學(xué)目的：掌握PDH、SDH傳輸系統(tǒng)的基本原理，為今后從事信息與通信工作打下必要的理論基礎(chǔ)。

課程任務(wù)課程任務(wù)：掌握脈沖編碼調(diào)制原、差錯(cuò)控制編碼、PDH技考核總成績=平時(shí)成績(15%)+期末考試成績(70%)+實(shí)驗(yàn)成績（15%)平時(shí)：出勤、作業(yè)、課堂測試期末考試形式：筆試閉卷?？己丝偝煽?平時(shí)成績(15%)+期末考試成績(70%)+實(shí)課程內(nèi)容數(shù)字通信原理語音信號編碼差錯(cuò)控制編碼兩大傳輸體系SDHPDH課程內(nèi)容數(shù)字通信原理語音信號編碼差錯(cuò)控制編碼兩大傳輸體系SD內(nèi)容2SDH數(shù)字同步光傳送網(wǎng)31PDH準(zhǔn)同步數(shù)字序列差錯(cuò)控制編碼語音信號編碼234內(nèi)容2SDH數(shù)字同步光傳送網(wǎng)31PDH準(zhǔn)同步數(shù)字序列差錯(cuò)控第一章概述第一節(jié)通信及通信系統(tǒng)構(gòu)成第二節(jié)信息、信號及分類第三節(jié)模擬通信和數(shù)字通信第四節(jié)數(shù)字通信特點(diǎn)及性能指標(biāo)第一章概述第一節(jié)通信及通信系統(tǒng)構(gòu)成第一節(jié)通信及通信系統(tǒng)構(gòu)成什么是通信系統(tǒng)？移動通信設(shè)備Switching&TransportAclearunderstandingofCommunicationITOpenResource第一節(jié)通信及通信系統(tǒng)構(gòu)成什么是通信系統(tǒng)？移動通信設(shè)備Sw信息定義：不確定性的東西。

信息量定義：（比特）,P為信息出現(xiàn)的概率。信息形式：話音、圖像、文字、數(shù)據(jù)。信號：信息載體，電壓、電流、光波弧度或頻率等。信號分類：模擬信號和數(shù)字信號（以時(shí)間特性區(qū)分）信息定義：不確定性的東西。信息形式：話音、圖像、文字、數(shù)據(jù)。通信系統(tǒng)模型無論是哪種通信系統(tǒng)，都是要完成從一地到另一地的信息傳遞或交換。通信系統(tǒng)概括為一個(gè)統(tǒng)一的模型：模型包括信源、變換器、信道、反變換器、信宿和噪聲源六個(gè)部分。模型框圖如圖1.1所示。噪聲源為傳輸過程中引入的。圖1.1通信系統(tǒng)模型通信系統(tǒng)模型無論是哪種通信系統(tǒng)，都是要完成從一地到另一地的信

模型中各部分功能如下：(1)信源：指發(fā)出信息的信息源，或簡單地說是信息的發(fā)出者。(2)變換器：功能是把信源發(fā)出的信息變換成適合在信道上傳輸?shù)男盘枴?3)信道：信號傳輸媒介的總稱。(4)反變換器：具有與變換器相反的逆變換功能。(5)信宿：指信息傳送的終點(diǎn)，也就是信息接收者。(6)噪聲源：并不是一個(gè)人為實(shí)現(xiàn)的實(shí)體，但在實(shí)際通信系統(tǒng)中又是客觀存在的。 模型中各部分功能如下：數(shù)字通信發(fā)展概況1835年，莫爾斯發(fā)明了電報(bào)，早期的數(shù)字通信方式；1875年，貝爾發(fā)明了電話，模擬通信的新領(lǐng)域；1937年，里弗提出PCM通信理論解決噪聲累計(jì)問題；1961年，實(shí)用化的PCM端機(jī)用于市話；當(dāng)前，全球數(shù)字化。。。數(shù)字通信發(fā)展概況1835年，莫爾斯發(fā)明了電報(bào)，早期的數(shù)字通信第二節(jié)信息、信號及分類信號分類信號類型模擬信號數(shù)字信號物理參量基本特征第二節(jié)信息、信號及分類信號分類信號類型模擬信號數(shù)字信號物模擬信號及特點(diǎn)模擬信號消息的信號及其參數(shù)(幅度、頻率和相位)隨著消息連續(xù)變化的信號；特點(diǎn)：在幅度上連續(xù)，但是在時(shí)間上可以連續(xù)也可以不連續(xù)舉例連續(xù)變化的語音信號/電視圖像信號/遙感遙測信號等，而脈沖幅度調(diào)制信號（PAM）、脈沖相位調(diào)制信號（PPM）和脈沖寬度調(diào)制信號（PWM）,時(shí)間上不連續(xù)，但是幅度連續(xù)的信號也是模擬信號。模擬信號及特點(diǎn)模擬信號圖1.2模擬信號示例圖1.2模擬信號示例數(shù)字信號及特點(diǎn)數(shù)字信號指的是時(shí)間和幅值都是離散的信號形式數(shù)字信號的波形特點(diǎn)幅值被限制在有限個(gè)數(shù)值之內(nèi)，它不是連續(xù)的，而是離散的。舉例計(jì)算機(jī)信號、數(shù)據(jù)信號和PCM信號都是屬于數(shù)字信號數(shù)字信號及特點(diǎn)數(shù)字信號圖1.3數(shù)字信號示例圖1.3數(shù)字信號示例圖1.8時(shí)間離散信號示例圖1.7時(shí)間連續(xù)信號示例圖1.8時(shí)間離散信號示例圖1.7時(shí)間連續(xù)信號示例第三節(jié)模擬通信和數(shù)字通信一、模擬通信信源所發(fā)出的信息經(jīng)變換器變換和處理后，送往信道上傳輸?shù)氖悄M信號的通信系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng)。模擬通信系統(tǒng)的一般構(gòu)成模型如圖1.4所示。圖1.5所示就是模擬通信系統(tǒng)的實(shí)例。第三節(jié)模擬通信和數(shù)字通信一、模擬通信模擬通信系統(tǒng)分類

振幅調(diào)制系統(tǒng)（AM）單邊帶調(diào)制系統(tǒng)（SSB）頻率調(diào)制系統(tǒng)（FM）相位調(diào)制系統(tǒng)（PM）脈沖幅度調(diào)制系統(tǒng)（PAM）脈沖相位調(diào)制系統(tǒng)（PPM）脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)（PWM）模擬通信系統(tǒng)連續(xù)調(diào)制系統(tǒng)脈沖調(diào)制系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)分類圖1.4模擬通信系統(tǒng)模型原始信號是模擬信號，采用模擬調(diào)制方式圖1.5模擬通信系統(tǒng)實(shí)例圖1.4模擬通信系統(tǒng)模型原始信號是模擬信號，采用模擬調(diào)制抗干擾能力差不易于保密通信設(shè)備不易于大規(guī)模集成不適應(yīng)飛速發(fā)展的計(jì)算機(jī)通信的要求簡單、易于實(shí)現(xiàn)。

模擬通信特點(diǎn)抗干擾能力差模擬通信特點(diǎn)二、數(shù)字通信與模擬通信相對應(yīng)，信源所發(fā)出的信息經(jīng)變換和處理后，送往信道上傳輸?shù)氖菙?shù)字信號的通信系統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)。語聲信號的數(shù)字通信系統(tǒng)構(gòu)成如圖1.6所示。圖1.6語聲數(shù)字通信系統(tǒng)示意圖二、數(shù)字通信圖1.6語聲數(shù)字通信系統(tǒng)示意圖信源（信宿）：提供待傳遞的語聲、圖象或數(shù)據(jù)信號。信源編碼方法：PCM、ADPCM、DM、SBC等。信道編碼：線性分組碼、卷積碼、循環(huán)碼等。加密：為提高數(shù)字通信的保密性，可通過加密器對數(shù)字信號進(jìn)行邏輯運(yùn)算加密處理。不需要時(shí)可省略。信源（信宿）：提供待傳遞的語聲、圖象或數(shù)據(jù)信號。1）復(fù)用方法時(shí)分復(fù)用TDM：與模擬通信系統(tǒng)中的TDM相似。碼分復(fù)用CDM：用正交碼組調(diào)制數(shù)字信號的方法。特點(diǎn)，時(shí)域重疊，頻域也重疊。2）復(fù)用方式同步復(fù)用：各支路信號速率相同。異步復(fù)用：各支路信號速率不相同。1）復(fù)用方法2）復(fù)用方式三、數(shù)字信號的時(shí)分復(fù)用傳輸多路信號互不干擾地沿同一條信道傳輸?shù)倪^程稱為多路復(fù)用。復(fù)用的目的：提高資源利用率頻分復(fù)用（FDM）：用于連續(xù)調(diào)制。特點(diǎn)：頻域分離，時(shí)域重疊。時(shí)分復(fù)用（TDM）：用于脈沖調(diào)制。特點(diǎn)：時(shí)域分離，頻域重疊。三、數(shù)字信號的時(shí)分復(fù)用傳輸頻分復(fù)用（FDM）：用于連續(xù)調(diào)制FDM原理框圖M：調(diào)制，DM：解調(diào)，BPF：帶通濾波頻分復(fù)用舉例：閉路電視,家用寬帶接入系統(tǒng)DXL合路后信號的頻譜頻分復(fù)用框圖FDM原理框圖M：調(diào)制，DM：解調(diào)，BPF：帶通濾波頻分復(fù)用TDM原理框圖3路模擬信號TDM示意圖（n=3）TDM原理框圖3路模擬信號TDM示意圖（n=3）第四節(jié)數(shù)字通信特點(diǎn)及性能指標(biāo)一、數(shù)字通信的特點(diǎn)1.抗干擾能力強(qiáng)，無噪聲積累在數(shù)字通信中，由于數(shù)字信號的幅度值為有限個(gè)數(shù)的離散值(通常取兩個(gè)幅值)，在傳輸過程中受到噪聲干擾雖然也要疊加噪聲，但當(dāng)信噪比還沒有惡化到一定程度時(shí)，即在適當(dāng)?shù)木嚯x，采用再生的方法即可消除噪聲干擾，將信號再生成原發(fā)送的信號，如圖1.11(b)所示。第四節(jié)數(shù)字通信特點(diǎn)及性能指標(biāo)一、數(shù)字通信的特點(diǎn)圖1.11兩類通信方式抗干擾性能比較圖1.11兩類通信方式抗干擾性能比較2.便于加密處理信息傳輸?shù)陌踩院捅Ｃ苄栽絹碓绞艿街匾?，?shù)字通信的加密處理比模擬通信更容易實(shí)現(xiàn)。以語聲數(shù)字通信為例，經(jīng)過數(shù)字變換后的信號就可以用簡單的數(shù)字邏輯運(yùn)算進(jìn)行加密處理，如圖1.12所示。圖1.12數(shù)字通信加密方法示意2.便于加密處理圖1.12數(shù)字通信加密方法示意3.利于采用時(shí)分復(fù)用實(shí)現(xiàn)多路通信數(shù)字信號本身可以很容易用離散時(shí)間信號表示，在兩個(gè)離散時(shí)間之間可以插入多路離散時(shí)間信號以實(shí)現(xiàn)時(shí)分多路復(fù)用。4.設(shè)備便于集成化、小型化由于數(shù)字通信系統(tǒng)中大部分電路都是由數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)的，微電子技術(shù)的發(fā)展可使數(shù)字通信便于用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路來實(shí)現(xiàn)。5.占用頻帶寬路數(shù)字電話頻帶一般為64kHz，而一路模擬電話所占頻帶僅為4kHz，前者是后者的16倍。3.利于采用時(shí)分復(fù)用實(shí)現(xiàn)多路通信二、數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)1.有效性指標(biāo)(1)信息傳輸速率信道的傳輸速率是以每秒鐘所傳輸?shù)男畔⒘縼砗饬康摹?2)符號傳輸速率符號傳輸速率也叫碼元速率。它是指單位時(shí)間內(nèi)所傳輸碼元的數(shù)目，其單位為“波特”(Bd)。(3)頻帶利用率頻帶利用率是指單位頻帶內(nèi)的傳輸速率。二、數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)有效性指標(biāo)：信息傳輸速率、符號傳輸速率、頻帶利用率。傳碼率RB：單位波特（Baud,orBd）傳信率Rb：單位比特/秒（Bit/s，orbps）二者的關(guān)系：Rb=RBlog2M（M是進(jìn)制數(shù)）頻帶利用率：（bit/s/Hz）（Bd/Hz）有效性指標(biāo)：信息傳輸速率、符號傳輸速率、頻帶利用率。傳碼率R可靠性指標(biāo)：誤碼率、信號抖動。信號抖動概念：數(shù)字信號碼元相對其標(biāo)準(zhǔn)位置的隨機(jī)偏移。常用單位為碼元間隔（UI，UnitInterval)參考時(shí)鐘理想的數(shù)字信號有抖動的數(shù)字信號可靠性指標(biāo)：誤碼率、信號抖動。信號抖動概念：數(shù)字信號碼元相對定時(shí)抖動：時(shí)鐘信號相對其標(biāo)準(zhǔn)位置的隨機(jī)偏移。說明：黑色實(shí)線表示時(shí)鐘的標(biāo)準(zhǔn)位置。紅色虛線表示有抖動的時(shí)鐘信號。時(shí)鐘的上升沿（或下降沿）示意圖如下：

定時(shí)抖動：時(shí)鐘信號相對其標(biāo)準(zhǔn)位置的隨機(jī)偏移。說明：黑色實(shí)線表誤碼率：（平均誤碼率）段內(nèi)誤碼率：一個(gè)再生段內(nèi)誤碼率。

累積誤碼率：傳輸系統(tǒng)總的誤碼率。若每個(gè)中繼段的誤碼率均為pe

，經(jīng)過M個(gè)中繼總誤碼率問題：如何測Pe?縮寫:終端設(shè)備TE,TerminalEquipment,再生中繼器R,Regenerator中繼傳輸系統(tǒng)誤碼率：39

ITU-T：InternationalTelecommunicationUnion-TelecommunicationStandardizationSectorIEEE:InstituteofElectricalandElectronicEngineersFSAN:FullServiceAccessNetwork分貝dB和dBm的區(qū)別：分貝dB：常以對數(shù)標(biāo)識兩個(gè)功率或電壓之比的計(jì)量單位，用于標(biāo)識損耗或增益。如絕對功率電平dBm：相對于1mW參考功率的電平數(shù)。如專業(yè)常用術(shù)語：

39ITU-T：InternationalTeleco課后要求：掌握通信系統(tǒng)的基本組成掌握信號形式和種類了解模擬通信和數(shù)字通信模型掌握數(shù)字通信特點(diǎn)并會計(jì)算數(shù)字通信性能指標(biāo)課后要求：小結(jié)1．?dāng)?shù)字信號與模擬信號的主要區(qū)別在于幅度取值是離散還是連續(xù)。幅度取值為離散者稱為數(shù)字信號；幅度取值為連續(xù)者稱為模擬信號。2．當(dāng)信源為連續(xù)信號時(shí)需要信源編碼。對于話音信號由于它本身冗余度較大，一般不需要信道編碼。根據(jù)信道傳輸特性可分為基帶傳輸和頻帶傳輸兩種方式。3．?dāng)?shù)字通信方式與模擬通信方式相比，其最主要的特點(diǎn)是抗干擾性強(qiáng)、無噪聲積累。4．時(shí)分復(fù)用是利用各路信號占有不同的時(shí)間間隙(時(shí)間差)在同一信道上傳輸。5．?dāng)?shù)字通信技術(shù)是在通信的有效性和可靠性這一對矛盾的不斷轉(zhuǎn)化過程中發(fā)展的。其中信息傳輸速率、符號傳輸速率和頻帶利用率是通信的有效性指標(biāo)；而誤碼率則是通信的可靠性指標(biāo)。小結(jié)1．?dāng)?shù)字信號與模擬信號的主要區(qū)別在于幅度取值是離散還是連習(xí)題1.模擬信號與數(shù)字信號的區(qū)別是什么?2.畫出數(shù)字電話信號的基帶傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)方框圖。3.數(shù)字信道的傳輸質(zhì)量與傳輸效率由哪些指標(biāo)來表示?哪些因素會造成誤碼?4.今設(shè)在125μs(微秒)內(nèi)傳輸256個(gè)二進(jìn)制碼元。試計(jì)算信息傳輸速率為多少?若該信號在2秒內(nèi)有3個(gè)碼元產(chǎn)生誤碼，試問其誤碼率等于多少?5.今設(shè)某一數(shù)字信號的符號傳輸速率為1200波特。試問它采用四進(jìn)制或采用二進(jìn)制數(shù)字信號傳輸時(shí)，其信息傳輸速率各為多少?6.在二進(jìn)制數(shù)字信號中，假設(shè)“1”碼出現(xiàn)的概串為1，而“0”碼出現(xiàn)的概串為0，請問每一個(gè)碼元的信息量為多少?7.試述數(shù)字通信的主要特點(diǎn)，為什么?習(xí)題1.模擬信號與數(shù)字信號的區(qū)別是什么?數(shù)字通信原理吳潤澤

Email：wrz_y@126.com數(shù)字通信原理吳潤澤教材劉穎王春悅趙蓉編著北京郵電大學(xué)出版社1999.10李文海毛京麗石方文編著人民郵電出版社2007教材劉穎王春悅趙蓉編著李文海毛京麗石方文編著參考書目編寫：韋樂平人民郵電出版社2001.2《SDH及其新應(yīng)用》肖萍萍

吳健學(xué)

人民郵電出版社2008

參考書目編寫：韋樂平《SDH及其新應(yīng)用》肖萍萍

吳健學(xué)

課程任務(wù)課程任務(wù)：掌握脈沖編碼調(diào)制原、差錯(cuò)控制編碼、PDH技術(shù)、SDH幀結(jié)構(gòu)、SDH同步復(fù)用與映射、SDH網(wǎng)絡(luò)、SDH設(shè)備、光電接口、傳輸損傷、SDH管理網(wǎng)絡(luò)等內(nèi)容。教學(xué)目的：掌握PDH、SDH傳輸系統(tǒng)的基本原理，為今后從事信息與通信工作打下必要的理論基礎(chǔ)。

課程任務(wù)課程任務(wù)：掌握脈沖編碼調(diào)制原、差錯(cuò)控制編碼、PDH技考核總成績=平時(shí)成績(15%)+期末考試成績(70%)+實(shí)驗(yàn)成績（15%)平時(shí)：出勤、作業(yè)、課堂測試期末考試形式：筆試閉卷?？己丝偝煽?平時(shí)成績(15%)+期末考試成績(70%)+實(shí)課程內(nèi)容數(shù)字通信原理語音信號編碼差錯(cuò)控制編碼兩大傳輸體系SDHPDH課程內(nèi)容數(shù)字通信原理語音信號編碼差錯(cuò)控制編碼兩大傳輸體系SD內(nèi)容2SDH數(shù)字同步光傳送網(wǎng)31PDH準(zhǔn)同步數(shù)字序列差錯(cuò)控制編碼語音信號編碼234內(nèi)容2SDH數(shù)字同步光傳送網(wǎng)31PDH準(zhǔn)同步數(shù)字序列差錯(cuò)控第一章概述第一節(jié)通信及通信系統(tǒng)構(gòu)成第二節(jié)信息、信號及分類第三節(jié)模擬通信和數(shù)字通信第四節(jié)數(shù)字通信特點(diǎn)及性能指標(biāo)第一章概述第一節(jié)通信及通信系統(tǒng)構(gòu)成第一節(jié)通信及通信系統(tǒng)構(gòu)成什么是通信系統(tǒng)？移動通信設(shè)備Switching&TransportAclearunderstandingofCommunicationITOpenResource第一節(jié)通信及通信系統(tǒng)構(gòu)成什么是通信系統(tǒng)？移動通信設(shè)備Sw信息定義：不確定性的東西。

信息量定義：（比特）,P為信息出現(xiàn)的概率。信息形式：話音、圖像、文字、數(shù)據(jù)。信號：信息載體，電壓、電流、光波弧度或頻率等。信號分類：模擬信號和數(shù)字信號（以時(shí)間特性區(qū)分）信息定義：不確定性的東西。信息形式：話音、圖像、文字、數(shù)據(jù)。通信系統(tǒng)模型無論是哪種通信系統(tǒng)，都是要完成從一地到另一地的信息傳遞或交換。通信系統(tǒng)概括為一個(gè)統(tǒng)一的模型：模型包括信源、變換器、信道、反變換器、信宿和噪聲源六個(gè)部分。模型框圖如圖1.1所示。噪聲源為傳輸過程中引入的。圖1.1通信系統(tǒng)模型通信系統(tǒng)模型無論是哪種通信系統(tǒng)，都是要完成從一地到另一地的信

模型中各部分功能如下：(1)信源：指發(fā)出信息的信息源，或簡單地說是信息的發(fā)出者。(2)變換器：功能是把信源發(fā)出的信息變換成適合在信道上傳輸?shù)男盘枴?3)信道：信號傳輸媒介的總稱。(4)反變換器：具有與變換器相反的逆變換功能。(5)信宿：指信息傳送的終點(diǎn)，也就是信息接收者。(6)噪聲源：并不是一個(gè)人為實(shí)現(xiàn)的實(shí)體，但在實(shí)際通信系統(tǒng)中又是客觀存在的。 模型中各部分功能如下：數(shù)字通信發(fā)展概況1835年，莫爾斯發(fā)明了電報(bào)，早期的數(shù)字通信方式；1875年，貝爾發(fā)明了電話，模擬通信的新領(lǐng)域；1937年，里弗提出PCM通信理論解決噪聲累計(jì)問題；1961年，實(shí)用化的PCM端機(jī)用于市話；當(dāng)前，全球數(shù)字化。。。數(shù)字通信發(fā)展概況1835年，莫爾斯發(fā)明了電報(bào)，早期的數(shù)字通信第二節(jié)信息、信號及分類信號分類信號類型模擬信號數(shù)字信號物理參量基本特征第二節(jié)信息、信號及分類信號分類信號類型模擬信號數(shù)字信號物模擬信號及特點(diǎn)模擬信號消息的信號及其參數(shù)(幅度、頻率和相位)隨著消息連續(xù)變化的信號；特點(diǎn)：在幅度上連續(xù)，但是在時(shí)間上可以連續(xù)也可以不連續(xù)舉例連續(xù)變化的語音信號/電視圖像信號/遙感遙測信號等，而脈沖幅度調(diào)制信號（PAM）、脈沖相位調(diào)制信號（PPM）和脈沖寬度調(diào)制信號（PWM）,時(shí)間上不連續(xù)，但是幅度連續(xù)的信號也是模擬信號。模擬信號及特點(diǎn)模擬信號圖1.2模擬信號示例圖1.2模擬信號示例數(shù)字信號及特點(diǎn)數(shù)字信號指的是時(shí)間和幅值都是離散的信號形式數(shù)字信號的波形特點(diǎn)幅值被限制在有限個(gè)數(shù)值之內(nèi)，它不是連續(xù)的，而是離散的。舉例計(jì)算機(jī)信號、數(shù)據(jù)信號和PCM信號都是屬于數(shù)字信號數(shù)字信號及特點(diǎn)數(shù)字信號圖1.3數(shù)字信號示例圖1.3數(shù)字信號示例圖1.8時(shí)間離散信號示例圖1.7時(shí)間連續(xù)信號示例圖1.8時(shí)間離散信號示例圖1.7時(shí)間連續(xù)信號示例第三節(jié)模擬通信和數(shù)字通信一、模擬通信信源所發(fā)出的信息經(jīng)變換器變換和處理后，送往信道上傳輸?shù)氖悄M信號的通信系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng)。模擬通信系統(tǒng)的一般構(gòu)成模型如圖1.4所示。圖1.5所示就是模擬通信系統(tǒng)的實(shí)例。第三節(jié)模擬通信和數(shù)字通信一、模擬通信模擬通信系統(tǒng)分類

振幅調(diào)制系統(tǒng)（AM）單邊帶調(diào)制系統(tǒng)（SSB）頻率調(diào)制系統(tǒng)（FM）相位調(diào)制系統(tǒng)（PM）脈沖幅度調(diào)制系統(tǒng)（PAM）脈沖相位調(diào)制系統(tǒng)（PPM）脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng)（PWM）模擬通信系統(tǒng)連續(xù)調(diào)制系統(tǒng)脈沖調(diào)制系統(tǒng)模擬通信系統(tǒng)分類圖1.4模擬通信系統(tǒng)模型原始信號是模擬信號，采用模擬調(diào)制方式圖1.5模擬通信系統(tǒng)實(shí)例圖1.4模擬通信系統(tǒng)模型原始信號是模擬信號，采用模擬調(diào)制抗干擾能力差不易于保密通信設(shè)備不易于大規(guī)模集成不適應(yīng)飛速發(fā)展的計(jì)算機(jī)通信的要求簡單、易于實(shí)現(xiàn)。

模擬通信特點(diǎn)抗干擾能力差模擬通信特點(diǎn)二、數(shù)字通信與模擬通信相對應(yīng)，信源所發(fā)出的信息經(jīng)變換和處理后，送往信道上傳輸?shù)氖菙?shù)字信號的通信系統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)。語聲信號的數(shù)字通信系統(tǒng)構(gòu)成如圖1.6所示。圖1.6語聲數(shù)字通信系統(tǒng)示意圖二、數(shù)字通信圖1.6語聲數(shù)字通信系統(tǒng)示意圖信源（信宿）：提供待傳遞的語聲、圖象或數(shù)據(jù)信號。信源編碼方法：PCM、ADPCM、DM、SBC等。信道編碼：線性分組碼、卷積碼、循環(huán)碼等。加密：為提高數(shù)字通信的保密性，可通過加密器對數(shù)字信號進(jìn)行邏輯運(yùn)算加密處理。不需要時(shí)可省略。信源（信宿）：提供待傳遞的語聲、圖象或數(shù)據(jù)信號。1）復(fù)用方法時(shí)分復(fù)用TDM：與模擬通信系統(tǒng)中的TDM相似。碼分復(fù)用CDM：用正交碼組調(diào)制數(shù)字信號的方法。特點(diǎn)，時(shí)域重疊，頻域也重疊。2）復(fù)用方式同步復(fù)用：各支路信號速率相同。異步復(fù)用：各支路信號速率不相同。1）復(fù)用方法2）復(fù)用方式三、數(shù)字信號的時(shí)分復(fù)用傳輸多路信號互不干擾地沿同一條信道傳輸?shù)倪^程稱為多路復(fù)用。復(fù)用的目的：提高資源利用率頻分復(fù)用（FDM）：用于連續(xù)調(diào)制。特點(diǎn)：頻域分離，時(shí)域重疊。時(shí)分復(fù)用（TDM）：用于脈沖調(diào)制。特點(diǎn)：時(shí)域分離，頻域重疊。三、數(shù)字信號的時(shí)分復(fù)用傳輸頻分復(fù)用（FDM）：用于連續(xù)調(diào)制FDM原理框圖M：調(diào)制，DM：解調(diào)，BPF：帶通濾波頻分復(fù)用舉例：閉路電視,家用寬帶接入系統(tǒng)DXL合路后信號的頻譜頻分復(fù)用框圖FDM原理框圖M：調(diào)制，DM：解調(diào)，BPF：帶通濾波頻分復(fù)用TDM原理框圖3路模擬信號TDM示意圖（n=3）TDM原理框圖3路模擬信號TDM示意圖（n=3）第四節(jié)數(shù)字通信特點(diǎn)及性能指標(biāo)一、數(shù)字通信的特點(diǎn)1.抗干擾能力強(qiáng)，無噪聲積累在數(shù)字通信中，由于數(shù)字信號的幅度值為有限個(gè)數(shù)的離散值(通常取兩個(gè)幅值)，在傳輸過程中受到噪聲干擾雖然也要疊加噪聲，但當(dāng)信噪比還沒有惡化到一定程度時(shí)，即在適當(dāng)?shù)木嚯x，采用再生的方法即可消除噪聲干擾，將信號再生成原發(fā)送的信號，如圖1.11(b)所示。第四節(jié)數(shù)字通信特點(diǎn)及性能指標(biāo)一、數(shù)字通信的特點(diǎn)圖1.11兩類通信方式抗干擾性能比較圖1.11兩類通信方式抗干擾性能比較2.便于加密處理信息傳輸?shù)陌踩院捅Ｃ苄栽絹碓绞艿街匾?，?shù)字通信的加密處理比模擬通信更容易實(shí)現(xiàn)。以語聲數(shù)字通信為例，經(jīng)過數(shù)字變換后的信號就可以用簡單的數(shù)字邏輯運(yùn)算進(jìn)行加密處理，如圖1.12所示。圖1.12數(shù)字通信加密方法示意2.便于加密處理圖1.12數(shù)字通信加密方法示意3.利于采用時(shí)分復(fù)用實(shí)現(xiàn)多路通信數(shù)字信號本身可以很容易用離散時(shí)間信號表示，在兩個(gè)離散時(shí)間之間可以插入多路離散時(shí)間信號以實(shí)現(xiàn)時(shí)分多路復(fù)用。4.設(shè)備便于集成化、小型化由于數(shù)字通信系統(tǒng)中大部分電路都是由數(shù)字電路來實(shí)現(xiàn)的，微電子技術(shù)的發(fā)展可使數(shù)字通信便于用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路來實(shí)現(xiàn)。5.占用頻帶寬路數(shù)字電話頻帶一般為64kHz，而一路模擬電話所占頻帶僅為4kHz，前者是后者的16倍。3.利于采用時(shí)分復(fù)用實(shí)現(xiàn)多路通信二、數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)1.有效性指標(biāo)(1)信息傳輸速率信道的傳輸速率是以每秒鐘所傳輸?shù)男畔⒘縼砗饬康摹?2)符號傳輸速率符號傳輸速率也叫碼元速率。它是指單位時(shí)間內(nèi)所傳輸碼元的數(shù)目，其單位為“波特”(Bd)。(3)頻帶利用率頻帶利用率是指單位頻帶內(nèi)的傳輸速率。二、數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)有效性指標(biāo)：信息傳輸速率、符號傳輸速率、頻帶利用率。傳碼率RB：單位波特（Baud,orBd）傳信率Rb：單位比特/秒（Bit/s，orbps）二者的關(guān)系：Rb=RBlog2M（M是進(jìn)制數(shù)）頻帶利用率：（bit/s/Hz）（Bd/Hz）有效性指標(biāo)：信息傳輸速率、符號傳輸速率、頻帶利用率。傳碼率R可靠性指標(biāo)：誤碼率、信號抖動。信號抖動概念：數(shù)字信號碼元相對其標(biāo)準(zhǔn)位置的隨機(jī)偏移。常用單位為碼元間隔（UI，UnitInterval)參考時(shí)鐘理想的數(shù)字信號有抖動的數(shù)字信號可靠性指標(biāo)：誤碼率、信號抖動。信號抖動概念：數(shù)字信號碼元相對定時(shí)抖動：時(shí)鐘信號相對其標(biāo)準(zhǔn)位置的隨機(jī)偏移。說明：黑色實(shí)線表示時(shí)鐘的標(biāo)準(zhǔn)位置。紅色虛線表示有抖動的時(shí)鐘信號。時(shí)鐘的上升沿（或下降沿）示意圖如下：

定時(shí)抖動：時(shí)鐘信號相對其標(biāo)準(zhǔn)位置的隨機(jī)偏移。說明：黑色實(shí)線表誤碼率：（平均誤碼率）段內(nèi)誤碼率：一個(gè)再生段內(nèi)誤碼率。

累積誤碼率：傳輸系統(tǒng)總的誤碼率。若每個(gè)中繼段的誤碼率均為pe

，經(jīng)過M個(gè)中繼總誤碼