数字通信原理_1：绪论

2010CopyrightSCUTDT&PLabs1（1）课程名称：数字通信原理（2）主要参考书华南理工大学数字通信原理讲义周炯褩等通信原理北京邮电大学出版社BermardSklar数字通信－基础与应用电子工业出版社曹志刚等现代通信原理清华大学出版社（3）教师：冯穗力（[e-mail]87112490）（4）作业：每周一交作业（5）成绩分布(暂定)：作业占10％,实验占20％期中测验、期末考试占70％2010CopyrightSCUTDT&PLabs2数字通信原理第一章绪论2010CopyrightSCUTDT&PLabs31、通信（Telecommunication）通信：克服距离上的障碍，交换和传递消息；消息：文字、符号、数据、图片、语音和活动图像；信息：信息是消息的内涵，消息是信息的载体；信号：与消息一一对应的电量，它是消息的物质载体；数字信号：时间和幅度取值均为离散的信号；通信系统：传递信息所需的一切技术设备的总和；数字通信系统：传输数字信号的通信系统。第一章绪论2010CopyrightSCUTDT&PLabs42、通信发展的主要历程1837年：莫尔斯发明（有线）电报系统1864年：麦克斯韦建立电磁场理论1876年：贝尔发明电话机1887年：赫兹证明电磁波的存在1892年：史端乔发明自动电话机1896年：马可尼发明无线电通信，1901年实现越洋通信1918年：开通无线调幅（AM）广播1924年：奈奎斯特提出抽样定理理论1937年：瑞维斯发明脉冲编码调制（PCM）第一章绪论2010CopyrightSCUTDT&PLabs52、通信发展的主要历程（续）1938年：开通电视广播1948年：香农创立信息论基础，同年库柏等发明晶体管1957年：成功发射人造地球卫星，次年发射通信卫星1960年：发明激光1961年：发明集成电路1964年：高锟提出采用光导纤维传输信号1971年：美国建立最早的互联网（APPANET）1980s：建立蜂窝移动通信系统………第一章绪论2010CopyrightSCUTDT&PLabs63、通信系统模型信源信宿译码信道编码信源：信息的发出者信宿：信息的接收者信道：传输信息的物理媒质编码：把信源输出的信号变换成适合特定信道传输的信号译码：恢复原来信源的信号第一章绪论2010CopyrightSCUTDT&PLabs74、模拟通信与数字通信模拟通信的信号特点：从无限多种可能的波形中选择一种进行发送。数字通信的信号特点：从有限多种可能的波形中选择一种进行发送。接收端无需精确地接收被传输的波形，而只要从受到噪声干扰的信号中判断发送端发送的是哪一个波形。一般地，只要噪声干扰小于一定的门限，接收端可再生发送端发送的波形。第一章绪论2010CopyrightSCUTDT&PLabs8例：信号的失真与再生：原脉冲信号随传输距离增大衰减变化的信号再生的脉冲信号传输距离增大2010CopyrightSCUTDT&PLabs9IQ00011011dminQ(a)(b)(a)理想的接收信号星座图(b)受噪声干扰的接收信号星座图00II1Q1例：四进制信号的噪声容限：SCCTttQtItf0,sincos1112010CopyrightSCUTDT&PLabs105、数字通信的特点数字通信的优点：（1）数字信号有良好的抑止噪声累积干扰的能力，信号易于再生；（2）可通过信源编码提高传输效率；（3）可通过信道编码降低传输的差错概率；（4）易于对信息进行加密和各种复杂的信号处理；（5）易于实现基于网络的各种信息交换。数字通信的缺点：（1）数字通信一般需要较复杂的同步技术；（2）具有“门限效应”：当信噪比下降到一定限度时，传输质量会急剧恶化。第一章绪论2010CopyrightSCUTDT&PLabs116、典型的数字通信系统信源信道译码器信源解码器解调器噪声源信道调制器信道编码器信源编码器信宿图1-3-1数字通信系统模型2010CopyrightSCUTDT&PLabs126、典型的数字通信系统（续）发送端功能模块：（1）信源：产生（模拟信号经抽样量化后的）数字信号；（2）信源编码：去除信源消息序列的冗余性，提高传输效率；（3）信道编码：对信息加入检错和纠错的功能，提高抗干扰能力；（5）调制器：将基带信号搬移到适合特定介质传输的频段上传输。2010CopyrightSCUTDT&PLabs136、典型的数字通信系统（续）接收端功能模块：（1）解调；（2）信道译码；（8）信源译码；（9）信宿。分别完成与发送端对应模块相反的功能。数字通信系统中的其他可能附加的功能模块：信息的加解密、复用解复用、信道的波形编译码多址接入、扩频与解扩等等。2010CopyrightSCUTDT&PLabs147、数字通信系统性能的度量一、有效性：单位时间内系统能传输信息量的大小；（1）二进制符号：只有两种状态，每个码元符号最多能够携带1比特信息；（2）M进制符号：每个码元符号有M种可能的状态，每个码元符号可携带的最大信息量为log2M比特。（3）波特率（Rs）：单位时间内传输的码元数，波特(Baud);（4）比特率（Rb）：单位时间内传输的比特数（信息速率），比特/秒，b/s，bps。2010CopyrightSCUTDT&PLabs157、通信系统性能的度量（续）波特率（Rs）与比特率（Rb）之间的关系：（b/s）二、可靠性：接收信号的准确程度（1）信噪比（S/N）:信号功率与噪声功率之比S：信号功率；N：噪声功率。NSSNRNSSNRdBlg10MRRSb2log2010CopyrightSCUTDT&PLabs167、通信系统性能的度量（续）（2）误码率与误信率误码率（Ps）：误信率Pb(误比特率)数字话音通信：要求Pb在10-3--10-6以下；计算机系统：要求Pb在10-7以下。发送的总码元数出错的码元数SP发送的总比特数出错的比特数bP2010CopyrightSCUTDT&PLabs177、通信系统性能的度量（续）（2）误码率与误信率系统的性能通常用（Eb：比特能量；N0噪声功率密度谱）Eb/N0－－Pb关系特性曲线来描述Eb/N0与SNR间的关系（3）频带利用率（B：带宽）或HzBaudBRS/)/(HzsbBRbMNERNREBNRENSSNRbSbbbb2000log2010CopyrightSCUTDT&PLabs18第一章完