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现代数字通信技术 202教研室 熊华钢 §1 概述 §1.1 通信系统的组成和分类 §1.2 数字通信及主要技术 §1.3 数字通信的主要特点 §l.4 数字通信系统的主要性能指标 §1.5 数字通信的发展趋势 本课程的主要内容 参考书目 §1.1 通信系统的组成和分类 通信的最终目的是为了有效和可靠地获取、传递和交换信息。 信息可以有多种多样表现形式，如语音、文字、数据、图像等。 传递或交换信息所需的一切技术设备的总和称为通信系统。 通信系统组成 1．信源和收信者（信宿） 信源是发出信息的源，信宿是传输信息的归宿点。 信源可以是离散的数字信源，也可以是连续的模拟信源。 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。 变换方式是多种多样的，在需要频谱搬移的场合，调制是最常见的变换方式。 发送设备还包括为达到某些特殊要求而进行的种种处理，如多路复用、必威体育官网网址处理、纠错编码处理等等。 3．信道 信道是指传输信号的通道，从发送设备到接收设备之间信号传递所经过的媒介，可以是无线的，也可以是有线的，有线和无线均有多种传输媒介。 信道既给信号以通路，也要对信号产生各种干扰和噪声，传输媒介的固有特性和干扰直接关系到通信的质量。 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、解码等等。 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。 多数情况下，信源兼为信宿，通信的双方需要随时交流信息，因而要求双向通信。 通信双方都要有发送设备和接收设备，如果两个方向有各自的传输媒介，则双方都可独立进行发送和接收。 但若共用一个传输媒介，则用频率或时间分割的办法来共享。 此外通信系统除了完成信息传递之外，还必须进行信息的交换。传输系统和交换系统共同组成一个完整的通信系统，乃至通信网络。 通信系统的分类 按通信的业务和用途分类 常规通信-话务通信/非话务通信 控制通信 按调制方式分类 基带传输，调制传输 按传输信号的特征分类 模拟通信系统，数字通信系统 按传送信号的复用方式分类 频分复用、时分复用、码分复用 按传输媒介分类 有线：明线、电缆、光缆信道 无线：短波电离层传播、微波视距传播、卫星中继 §1．2 数字通信及其主要技术 1．信源编码与解码 将信源的模拟信号转变成数字信号，即模／数变换； 降低数字信号的数码率，即数据压缩。 2．加密与解密 数字信号比起模拟信号来易于加密，且效果也好。 加密器可以产生密码，人为地将输人明文数字序列进行扰乱。 编码可以采用周期非常长的伪随机序列，甚至采用完全无规律的噪声码。 在接收端对接收到的数字序列进行解密，恢复明文。 3．信道编码与解码 数字信号在信道传输时，由于噪声、衰落以及人为干扰等，将会引起差错。信道编码的目的就是提高通信抗干扰能力，尽可能地控制差错。 波形编码：改善波形检测性能。双极性波形、正交波形、多元波形、双正交波形等。 差错控制编码：对传输的原始信息按一定编码规则进行编码，在接收端按一定的规则进行解码，看其编码规则是否遭到破坏，从解码过程中发现错误或纠正错误。 线性分组码，循环码、汉明码、格雷码、BCH码、RS码等 卷积码，主要特点是有记忆特性。卷积码的著名译码算法有：序列译码、Viterbi最大似然译码。 4．调制与解调 调制是把各种数字信息脉冲转换成适于信道传输的调制信号波形。解调是对收到的信号转换成原始数字信息脉冲。 数字调制技术可分为幅度键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）、连续相位调制（CPM），以及它们的各种组合。 在接收端可以进行相干解调或非相干解调，前者需要知道载波的相位才能检测，后者则不需要。对高斯噪声下信号的检测，一般用相关接收机或匹配滤波器。各种不同的调制方式具有不同的检测性能。 标志各种调制方式的性能指标为比特差错概率，它是比特能量与噪声功率谱密度之比的函数。 5. 多路与多址 为了充分利用通信