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数字通信系统 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。 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、必威体育官网网址处理、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，还包括解除多路复用，实现正确分路。 Ⅱ、通信系统的分类 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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fs2fH，则会产生失真，这种失真称为混叠失真。 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-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。 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n fH/B，选取实数fs满足2fH/n fs 2fL/（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=2fH/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