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1、数 字 通 信,2,1 绪论,数字通信：采用针对数字信息的加工、处理和传输技术，把信源产生的信息（消息、信号）有效、可靠地传送到一个或多个接收者（用户、目的地）。优点：资源利用率高；实现容易，成本低；多用户系统中，数字传输支持信息的电子寻址（Addressing）和路由（Routing）；不同形式的信息通过数字传输机制变得统一，即不同形式或种类的信源可以通过复接，合成为一个数字信源，实现多媒体通信；数字信息比模拟波形更容易加密；数字信息可以用电子方法，精确、快速地实现信息的存储和提取；多级接力传输系统中，数字信息在每一级重构、再生，而模拟系统中，噪声和失真为逐级累积等。,3,1.1数字通信系统
2、的组成,目的掌握数字通信系统的分析方法，即给定一个数字通信系统，分析其特定传输环境下所能达到的性能指标；数字通信系统的基本设计方法，包括两方面：给定传输条件（信道特性），设计一个数字通信系统，在规定允许失真条件下，提供最大的数字通信能力；在给定要求的失真和业务负载条件下，设计有效的信道完成数据传输任务。数字通信系统的构成,4,1.1数字通信系统的组成,信道编码：用适合信道传输的码进行传输，或对源码进行重编码使具有检错、纠错能力。,信源编码：降低信息冗余度的编码，以较少的码元传输较多的 信息，提高传输效率。,数字调制/解调：把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的频带信号。,同步
3、：包括载波同步、位同步、帧同步、网同步，是接收端正确恢复数字信息所不可缺少的。,5,1.2通信信道及数学模型,信道是指以传输媒质为基础的信号通道。狭义信道：仅是指信号的传输媒质。广义信道：为了研究的需要，将有关转换设备一并划入狭义信道，称为广义信道。广义信道中除传输媒质外，还包括有关发送设备、接收设备、天线、调制、解调等。广义信道按功能可分为：,调制信道 研究的着眼点只关心调制器输出和解调器的输入编码信道 研究的着眼点只关心编码和译码（数字通信系统）,6,1.2通信信道及数学模型,广义信道,调制信道,编码信道,7,1.2通信信道及数学模型,通信信道及特性 1有线信道 双绞线、同轴电缆、波导、光
4、纤等。频率范围从kHz-100GHz-有线信道属于典型的恒参信道。信号在信道中传输会造成幅度和相位失真，这种线性畸变可以通过接收机端的均衡技术措施减小或消除。第9章将研究带限滤波信道的最佳传输信号和信号的最佳接收问题，第10章研究信道均衡器的设计。,2 光纤信道 光纤信道提供的带宽比同轴电缆信道大几个数量级。由于低损耗光缆和光子器件技术的不断成熟，光纤通信得到了广泛应用。如:地面市话网数字话音传输、地面数字视频广播、跨洋通信网络等。调制方式采用幅度调制，频率和相位调制及相干解调仍存在困难。,8,3 无线电信道 通信频段与用途,传播方式：地波传播、天波传播、视线传播,9,1.2通信信道及数学模型
5、,通过对调制信道进行大量的分析研究，发现它具有如下共性：（1）有一对（或多对）输入端和一对（或多对）输出端；（2）绝大多数的信道都是线性的，即满足线性叠加原理；（3）信号通过信道具有固定的或时变的延迟时间；（4）信号通过信道会受到固定的或时变的损耗；（5）即使没有信号输入，在信道的输出端仍可能有一定的输出（噪声）。可以用一个二对端(或多对端)的时变线性网络表示调制信道。,10,1.2通信信道及数学模型,信道的数学模型（理想信道、线性滤波信道、线性时变滤波信道）加性噪声信道（理想信道）加性高斯白噪声信道，简称AWGN信道；线性滤波信道 理想信道为线性滤波信道的特例，即信道冲击响应为,11,1.2
6、通信信道及数学模型,线性时变滤波信道 对离散多径信道，信道的时变冲激响应为信道的输出信号为,12,1.3数字通信系统的主要性能指标,主要技术指标（有效性、可靠性、适应性、标准性、经济性及维护性等)传输速率 符号（码元）传输速率 比特传输速率 信息传输速率 差错率 符号差错率 比特差错率 帧差错率 利用率 功率利用率 频率利用率,13,1.4数字通信的发展,1837年，莫尔斯电报通信系统是最早的数字通信系统；1924年，奈奎斯特研究了带限信道无码间干扰传输的最大速率-现代数字通信系统的起源；对于带宽为W（Hz）的基带传输系统，发送信号 无码间传输的最大速率为2W波特，基带波形为1948 年，香农
7、导出了数字通信系统的基本限制，信道容量公式1950 年，汉明纠错编码的研究，开创了纠错编解码的研究领域；,14,1.4数字通信的发展,1960年，里德、所罗门(Reed&Solomon)发展了新的分组码，RS码；1966年，福尼(Forney)发展了级联码；19611971年，卷积码编译码的发展；1982年，恩格伯克(Ungerboeck)发展了网格编码调制；1993年，伯罗（Berrou）等人的Turbo码和迭代译码。,15,1.5课程主要内容,内容安排第一章：绪论第二章：数字调制方法第三章：AWGN信道中的数字通信第四章：限带信道中的数字通信第五章：信道容量与信道编码第六章：载波与符号同步第七章：分组码与卷积信道码第八章：多径衰落信道中的数字通信,16,参考教材,参考教材 1John G.Proakis.Digital Communications,(4th,Ed)（影印版），电子工业出版社，20012Bernard Sklar.Digital Communications:Fundamentals and Applications(2nd Ed)（影印版），电子工业出版社，20013 Theodore S.Rappaport.Wireless Communications:Principles and Practice(2nd Ed),（影印版），电子工业出版社，2004,
