现代通信技术概述

安全防范系1PublicInfrastructureBuildingsComputersPeopleSmartCardsHomesAppliancesTransportationVehiclesVendingMachines$...数字通信技术安全防范系2本门课程主要内容数字通信系统概述信道编码信道与噪声定时与同步数字信号的传输通信的加密安全防范系3先修课程线性代数信号与信息系统通信原理第一章绪论数字通信系统的组成数字通信系统的主要特点数字通信系统的性能指标国内数字通信系统发展现状●主要内容安全防范系5一、数字通信系统的组成1.模拟通信系统的构成图1.1模拟通信系统组成框图安全防范系62.数字通信系统的构成信息源信源编码器信道编码器数字调制器信道数字解调器信道译码器信源译码器受信者噪声源加密解密发端定时同步系统收端定时同步系统图1.2数字通信系统组成框图安全防范系7二、数字通信系统的主要特点1.数字通信的主要优点（1）抗干扰能力强，无噪声积累；（2）便于加密处理；（3）差错可控-信道编码；（4）利于采用时分复用实现多路通信；（5）设备便于集成化、智能化；（6）易于与现代技术相结合；（7）灵活性高，能适应各种通信业务的需求。安全防范系8图1.3两类通信方式抗干扰性能比较安全防范系9图1.4数字通信加密方法示意安全防范系102.数字通信的主要缺点（1）占用频带宽（2）同步例如：一路数字电话信号频带约64K，一路模拟电话信号频带约4K。安全防范系11三、主要性能指标1.数字通信系统的有效性指标(1)信息传输速率Rb信道的传输速率是以每秒钟所传输的信息量来衡量的，单位是比特/秒（bit/s,bps）。(2)码元传输速率RB符号传输速率也叫码元速率。它是指单位时间内所传输码元的数目，其单位为“波特”(Bd)。安全防范系12（3）RB与Rb的互换对于二进制:RB2=Rb2对于M进制:RBM=RbM/log2M安全防范系13（4）频带利用率频带利用率是指单位频带内的传输速率，在频带宽度相同的条件下，比特传输速率越高，则频带利用率就越高；反之，则越低。）（频带宽度信息传输速率）（频带宽度码元传输速率bit/s/HzBd/Hz==hbhB安全防范系14香农公式可以严格地证明；在被高斯白噪声干扰的信道中，传送的最大信息速率C由下述公式确定：C=Blog(1+S/N)该式通常称为香农公式。B是信道带宽（赫），S是信号功率（瓦），N是噪声功率（瓦）。公式表明，信道带宽限制了比特率的增加，信道容量还取决于系统信噪比以及编码技术种类安全防范系152.数字通信系统的可靠性指标（1）误码率在传输过程中发生误码的码元个数与传输的总码元数之比，通常以Pe误码率Pe是多次统计结果的平均量，所以这里指的是平均误码率。NnPNe传输总码数发生误码个数lim=安全防范系16在传输过程中传错信息的比特数与传输的总比特数之比，通常以Pb来表示，在二进制中，Pe＝PbNnPNb传输总比特数传错信息比特数lim=（2）误信率安全防范系17在数字通信系统中，信号抖动是指数字信号码相对于标准位置的随机偏移，其示意图如图1.9所示。图1.5信号抖动示意图（3）信号抖动（相位抖动）安全防范系18四、国内数字通信系统发展现状有线通信系统微波中继通信系统卫星通信系统移动通信系统计算机通信网络安全防范系191.有线通信系统国内长途干线的主要通信手段，主要包括同轴电缆和光缆；光缆通信为主要发展方向，各种业务的主干网逐渐被光缆替代；光纤通信发展方向：单模、长波长、大容量(DWDM技术）。安全防范系202.微波中继通信系统波长在0.1毫米至1米之间的电磁波；干线光纤传输的备份及补充；农村、海岛等边远地区和专用通信网中为用户提供基本业务的场合；城市内的短距离支线连接。安全防范系213.卫星通信系统1984年4月，中国第一颗同步试验通信卫星发射成功；广播电视传输：卫星电视、远程教育、村村通等；公用网/专用网通信：银行、政府、公安等通信网；广播和移动通信：陆地、海上和空中各类目标相互之间及与地面公用网的通信任务。安全防范系22数字通信原理模拟信号与数字信号之间的区别是什么？试述数字通信有那些优点，为什么?设在125‬微秒内传输256个二进制码元，计算信息传输速率；若该信码在2秒内有3个码元产生误码，试问其误码率是多少？思考题安全防范系23例1已知二进制数字信号在2min内共传送了72000个码元，(1)问其码元速率和信息速率各为多少?(2)如果码元宽度不变(即码元速率不变)，但改为八进制数字信号，则其码元速率为多少?信息速率又为多少?解(1)在2×60s内传送了72000个码元•RB2=72000/(2×60)=600(B)•Rb2=RB2=600(bit/s)(2)若改为8则RB8=72000/(2×60)=600(B)Rb8=RB8·log28=1800(bit/s)安全防范系24例2已知某八进制数字通信系统的信息速率为12000b/s，在收端半小时内共测得出现了216个错误码元，试求系统的误码率。528881036030000421600048log//00012=====ebBbRBRRsbR安全防范系25例3：某一待传输的图片约含2.25×106个像元。为了很好地重现图片需要16个亮度电平。假若所有这些亮度电平等概率出现，试计算用3min传送一张图片时所需的信道带宽(设信道中信噪功率比为30dB)。