数字通信 课件第1章第2讲 数字通信和数字通信系统

数字通信第一章数字通信概论第2讲数字通信和数字通信系统3模拟通信与数字通信数字通信的特点数字通信系统典型实例1234内容提要数字通信与模拟通信的区别重点数字通信系统是怎么构成的？数字通信系统各部分功能理解？本节学习重点与难点重点难点难点一、模拟通信与数字通信根据信号方式的不同，通信可分为模拟通信和数字通信。什么是模拟通信呢？比如在电话通信中，用户线上传送的电信号是随着用户声音大小的变化而变化的。这个变化的电信号无论在时间上或是在幅度上都是连续的，这种信号称为模拟信号。在用户线上传输模拟信号的通信方式称为模拟通信。

数字通信是用数字信号作为载体来传输消息，或用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。它可传输电报、数字数据等数字信号，也可传输经过数字化处理的语声和图像等模拟信号。

一、模拟通信与数字通信为什么要进行数字化？与模拟信号相比，数字信号易于再生。

数字电路有很好的抗干扰能力。一、模拟通信与数字通信数字通信的抗干扰、抗噪声能力强。数字信号易于加密，信息传输比较安全。（例如2G、3G手机信号）通信距离远，通信质量受距离影响小。易于处理（数字信号适合于计算机结合，由计算机处理信号）自动发现和控制差错。数字信号便于存储（CD、MP3/MP4、VCD和DVD等）数字通信还可兼容电话、电报、数据和图像等多种信息的传输。

一、模拟通信与数字通信模拟通信的最大优点是直观而且容易实现。数字通信有三个突出缺点：占用频带较宽技术要求复杂，尤其是对同步技术要求的程度高模数转换时会带来量化误差。此外，数字通信需要更多的信号处理技术。数字通信的发展历史数字通信的早期历史是与电报的发展联系在一起的。1937年，英国人A．H．里夫斯提出脉码调制（PCM），从而推动了模拟信号数字化的进程。1946年，法国人E．M．德洛雷因发明增量调制。1950年C．C．卡特勒提出差值编码。1947年，美国贝尔实验室研制出供实验用的24路电子管脉码调制装置，证实了实现PCM的可行性。1953年发明了不用编码管的反馈比较型编码器，扩大了输入信号的动态范围。1962年，美国研制出晶体管24路1.544Mb/s脉码调制设备，并在市话网局间使用。20世纪90年代，数字通信向超高速大容量长距离方向发展，高效编码技术日益成熟，语声编码已走向实用化，新的数字化智能终端将进一步发展。二、数字通信系统点到点的数字通信系统的一般模型。数字通信系统形式多种多样。二、数字通信系统数字卫星通信系统二、数字通信系统一个完整的数字通信系统构成模型各个部分的功能

信源编码是对信源发出的模拟信号进行模数转换，得到相应的数字信号，去除冗余（不需要的）信息。信源编码的作用是用来提高传输有效性而对信号采取的处理功能。二、数字通信系统加密与解密是为了实现保密通信而设置的，通过加密可以产生密码，人为地把待传输的数字序列扰乱。这种编码可以采用周期非常长的伪随机码序列等，在接收端根据已知的解密方法对接收的序列进行解密。信道编码是为解决传输的可靠性而设置的。由于信号传输不可避免地受到各种噪声的干扰，因此可能会导致接收端数字信号的判决错误。信道编码就是按一定规则对传输的数字信号再次编码，使之具有自动检错或纠错的能力。信道译码的过程与信道编码过程正好相反。这种技术也被称为“差错控制编码”。二、数字通信系统脉冲调制：将二进制代码（用二进制数0或1表示电压电平的码元）转换成基带波形。基带是指从直流延伸到某个有限值的信号频谱，这个值通常是小于几MHz的有限数。脉冲调制方框图中通常包含使传输带宽最小化的滤波器。经过脉冲调制后，每个消息码元或信道码元就转变为基带波形。带通调制：将基带波形调制成适合于信道传输的带通波形，这意味着基带波形的频谱通过载波被搬移到一个比基带波形的频谱大得多的频率点处。二、数字通信系统多路复用和多址接入都是把不同特性或不同信源的信号进行合成，以便共享通信信道的资源（如频谱、时间等）。扩频能产生抵御自然或人为干扰的信号，提高通信的保密性，同时它在多址接入方面也是一项很有用的技术。同步：由于数字通信系统传输的是一个接一个按一定节拍传送的数字信号，因此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，原始信号（基带信号）都是按消息的特征进行编组的，在收发之间的编组规律必须一致，否则接收时消息的真正内容将无法恢复。故在数字通信系统中，必须解决“同步”问题。二、数字通信系统在方框图的下部，接收机前段或解调器对每个带通波形进行下变频变换，恢复成最佳基带波形，为后面的检测设备做准备。通常还有几个与接收机、解调器相连的滤波器，以滤除不需要的高频部分（带通波形的下变频），并改善脉冲波形。均衡用于补偿（即削弱或消除）由信道引起的任何形式的信号失真，它可以包含在解调器中，也可以在解调器之后处理。取样过程是把成形的脉冲变换成取样信号，而检测则把取样信号变成信道码元或信息码元的估计值。对于具体的数字通信系统，可能只是其中的一部分。例如，对于采用有线传输媒介的数字传输系统来说，就要去掉扩频和多址接入；对于数字电话通信系统来说，无需信道编码。另外，系统中的方框有时会有不同的顺序，例如多路复用可能先于信道编码或先于调制。

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