数字通信原理 第1章(毛京丽 第4版人邮)

1、数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院主讲教师：主讲教师：XXX地点：通信技术教研室地点：通信技术教研室数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院绪论课程使用教材n教材：数字通信原理（第3版），毛京丽，石方文编。人民邮电出版社，2011年11月。n本教材即介绍了数字通信的基本原理，又探讨了数字通信的一些实际应用问题。n特点：取材适宜、结构合理、阐述准确、条理清晰、深入浅出、通俗易懂。n普通高等教育“十一五”国家级规划教材。 数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院绪论课程教学目的 当今人类已经进入高度发达的信息社会，这就要求高质量的信息传输技术与之相适应。而数字通信是现代信息传输的

2、重要手段。数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院绪论课程教学目的n数字通信原理是电子信息工程专业的一门非常重要的专业课（核心课）。通过本课程的学习能使同学们对数字通信系统获得罗完整的概念，并掌握数字通信的基本技术和应用。学好这门课对从事电信通信相关领域的工作有所帮助。数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院绪论课程教学内容及基本要求n第1章 概述 3学时n第2章 语音信号编码 10学时n第3章 语音信号压缩编码 2学时n第4章 时分多路复用及PCM30/32路系统 15学时n第5章 数字信号复接 10学时n第6章 数字信号传输 14学时数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院绪论

3、课程考核方式n总成绩=平时成绩50%+期末成绩50%n期末考试方式：闭卷n平时成绩包括：作业，出勤率，课堂笔记，提问等。数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院绪论学习方法建议n思路：各章导学上课系统理解内容重点、难点例题、思考、自测、总结等。数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院第一章 概述n理解数字通信的概念及数字系统的构成；n掌握数字通信特点和性能指标；数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院1.1.1 信息、信号及分类信息、信号及分类1.信息的概念信息的概念（1）信息的定义）信息的定义 “用来消除不定性的东西用来消除不定性的东西”。 （2）信息的基本特征）信息的基本特征

4、a.可度量性可度量性 b. 可识别性可识别性 c. 可转换性可转换性 d. 可存储性可存储性 e. 可处理性可处理性 f. 可传递性可传递性 g.可再生性可再生性 h. 可压缩性可压缩性 i.可利用性可利用性 j.可共享性可共享性2. 信号的感念信号的感念信号是信息的载体，信息是其信号载体所携带的内容。信号是信息的载体，信息是其信号载体所携带的内容。1.1 数字通信系统的基本概念数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院3、信号的分类、信号的分类（1）根据信源发出的信息形式不同分类）根据信源发出的信息形式不同分类语音信号、图像信号、数据信号等。语音信号、图像信号、数据信号等。（2）根据信号物

5、理参数基本特征不同分类）根据信号物理参数基本特征不同分类模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号模拟信号：模拟信号：信号强度信号强度随时间连续变化。随时间连续变化。数字信号：数字信号：信号强度信号强度的取值是离散的。的取值是离散的。1.1 数字通信系统的基本概念数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院模拟信号模拟信号1.1 数字通信系统的基本概念幅度取值是连幅度取值是连续的续的数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院1.1 数字通信系统的基本概念1）模拟信号）模拟信号-幅度取值是连续的。幅度取值是连续的。 连续信号（时间上连续）离散信号（时间上离散）PAM信号电视信号，电话信号等数字通信原

6、理数字通信原理安徽安徽XX学院学院1.1 数字通信系统的基本概念2）数字信号）数字信号四进码四进码数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院1.1 数字通信系统的基本概念2）数字信号）数字信号-幅度取值是离散的（有限个）幅度取值是离散的（有限个） 二进码（幅度取值只有两种）多进码（幅度取值有M种）电报信号，数据信号等连续信号（时间上连续）离散信号（时间上离散）数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院1.1 数字通信系统的基本概念n讨论：讨论： 1）数字信号与模拟信号的区别是：）数字信号与模拟信号的区别是： 根据根据幅度取值幅度取值上是否离散而定的。上是否离散而定的。 2）离散信号与连续信

7、号的区别是：）离散信号与连续信号的区别是： 根据根据时间取值时间取值上是否离散而定的。上是否离散而定的。数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院1.1 数字通信系统的基本概念n讨论：讨论： 3）占空比的概念）占空比的概念-占空比是指脉冲信号的通电时间与通电周期之比。 数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院信源信源变换器变换器 信道信道反变换器反变换器噪声源噪声源 信信宿宿通信系统模型：（1）信源：信息的发出者。（2）变换器：将信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号。（3）信道：信号的传输通道。（4）反变换器：与变换器的功能相反。（5）信宿：信息传送的终点。（6）噪声源：在终端和通

8、信过过程中的噪声的总和。1.1.2 通信系统的组成信息传递和交换的过程称为通信。数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院信道：信道：有线信道有线信道 双绞线电缆 同轴电缆光纤1.1.2 通信系统的组成数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院光纤的结构：光纤的种类：折射率、传输模式、材料的划分按折射率分：阶跃型光纤、渐变型光纤按传输模式分：单模光纤、多模光纤按材料分：石英系光纤、石英芯和塑料包层光纤、 多成分玻璃纤维、塑料光纤无线信道无线信道 微波：300MHz300GHz 电波传播模式：空间波、地表面波、天波 1.1.2 通信系统的组成数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院根据信

9、道上传输信号的形式不同，通信可分为模拟通信和数字通信。（1）模拟通信模拟通信以模拟信号的形式传递消息。1.1.3 模拟通信与数字通信一般采用频一般采用频分复用实现分复用实现多路通信多路通信各路信号占不同的频率范围数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院1.1.3 模拟通信与数字通信（2）数字通信数字通信以数字信号的形式传递消息。各路信号占不同的时间间隙一般采用一般采用时分复用时分复用实现多路实现多路通信通信数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院1.1.3 模拟通信与数字通信n讨论：讨论： 数字通信传输的主要对象是模拟话音信号，数字通信传输的主要对象是模拟话音信号，而信道上传输的一般是

10、二进制的数字信号，矛而信道上传输的一般是二进制的数字信号，矛盾？盾？所要解决的首要问题模拟信号的数字化，模拟信号的数字化，即模即模/数变换数变换数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院数字通信系统构成模型：数字通信系统构成模型：1.1.3 模拟通信与数字通信数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院1.1.3 模拟通信与数字通信产生电信号接收电信号A/DD/A差错控制差错控制频率搬移频率恢复数字信号的传输方式：1）基带传输-编码处理后，未经调制变换的基带数字信号直接在电缆信道上传输。2）频带传输-基带数字信号经过调制后，将其频带搬移到无线等信道上再传输。数字通信原理数字通信原理安徽安徽X

11、X学院学院数字通信系统构成模型：数字通信系统构成模型：1.1.3 模拟通信与数字通信思考；语音信号的基带传输系统模型数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院(1)抗干扰能力强，无噪声积累抗干扰能力强，无噪声积累1.2、数字通信的特点再生判决脉冲再生判决脉冲数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院1.2、数字通信的特点n（2）便于加密处理n（3）利于采用时分复用实现多路通信n（4）设备便于小型化n（5）占用频带宽 1路模拟电话所占频带仅为4kHz，而1路数字电话所占频带为64kHz，是前者16倍。数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院1.3.1 有效性指标：有效性指标：信息传输速率

12、（R）符号速率（N）频带利用率（ ）（1）信息传输速率（）信息传输速率（R） 【简称传信率，也叫数码率】 用每秒传输的信息量来衡量（比特数或二进制码元数）。单位：bit/s。1.3 数字通信系统的主要性能指标在满足一定条件下，一个二进制码元（一个“1”或一个“0”）所含的信息量是一个“比特”。数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院1.3 数字通信系统的主要性能指标（1）信息传输速率（）信息传输速率（R）公式：公式：Bsffn l抽样频率n复用路数l编码的码位数物理意义：反映了数字信号的传输速率；数码率的数值代表数字信号（二进制时） 的带宽，即数字信号的带宽约等于Bf数字通信原理数字通信原

13、理安徽安徽XX学院学院1.3 数字通信系统的主要性能指标确知信号 频谱随机信号 功率谱（密度）（数字序列）傅氏变换复杂的变换物理意义：某点的值代表对应频率处单位频率处单位频带平均功率（只有正值）数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院1.3.1 有效性指标：有效性指标：（2）符号传输速率（）符号传输速率（N）（也叫码元速率）（也叫码元速率）定义：单位时间内所传输的码元的数目（多进制或二进制的）。单位：波特（Bd）。 讨论：R与N的关系：1.3 数字通信系统的主要性能指标2logRNM,2,4RN MRN M数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院（3）频带利用率）频带利用率( )：单位

14、频带内的传输速率。)/Hzsbit（频带宽度信息传输速率)/ HzBd（频带宽度符号传输速率或：1.3 数字通信系统的主要性能指标真正衡量的有效指标数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院1.3 数字通信系统的主要性能指标n1.3.2 可靠性指标：可靠性指标：q误码率误码率q信号抖动信号抖动数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院)limeNnPN 发生误码的个数(传输总码数(（1）误码率 误码：1.3 数字通信系统的主要性能指标数字通信原理数字通信原理安徽安徽XX学院学院t 图1.13 信号抖动示意图（2）信号抖动）信号抖动 在数字通信系统中，信号的抖动是数字信号码相对于标准位置的随机