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《通信概论》课程主讲：孙青华教授通信技术专业教学资源库石家庄邮电职业技术学院数字通信系统目录数字通信系统模型01数字通信系统各部分的作用02数字通信系统的优缺点03数字通信系统小结04数字通信系统模型信源信源编码信道编码调制解调信道解码信源解码信宿噪声源信道同步同步1、数字通信系统模型信道中数字信号的系统称为数字通信系统。众所周知移动通信系统是典型的数字通信系统那么数字通信系统究竟是怎样的系统呢它由哪些部分组成各部分的作用如何呢从上图可以看出数字通信系统的组成结构典型的数字通信系统包括信源信源编码信道编码调制信道解调信道解码信源解码信宿等环节另外在接收端和发送端需要同步在信道传输过程中还会有噪声数字通信系统信道中传输的是数字信号2、数字通信系统各部分的作用①实现模拟信号的数字化传输（2）信源编码：（1）信源:把原始信息变换成原始电信号。②提高信号传输的有效性下面分别介绍数字通信系统各部分的作用信源的作用是把原始信息变换成原始电信号信源编码实现模拟信号数字化同时提高信号传输的有效性即在保证传输质量情况下用尽可能少的数字脉冲来表示信源产生的信息信源编码也称作频带压缩编码或数据压缩编码（A）压缩前的彩色照片（B）压缩后的黑白照片神舟七号伴飞卫星发回的两张图片的对比①信源编码的目的：信道编码主要解决数字通信的可靠性问题。2、数字通信系统各部分的作用②信道编码的原理：对传输的信息码元按一定的规则加入一些冗余码（监督码），形成新的码字，接收端按照约定好的规律进行检错甚至纠错。③信道编码又称为差错控制编码、抗干扰编码、纠错编码。信源编码后进入信道编码环节信道编码主要解决数字通信的可靠性问题信道编码的原理是对传输的信息码元按一定的规则加入一些冗余码（监督码）形成新的码字接收端按照约定好的规律进行检错甚至纠错从而提高系统可靠性因此信道编码又称为差错控制编码抗干扰编码纠错编码等（3）信道编码①数字调制技术的概念：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。（4）数字调制②数字调制的主要作用：提高信号在信道上传输的效率，达到信号远距离传输的目的。③基本的数字调制方式：振幅键控ASK、频移键控FSK、相移键控PSK。信道编码后进入数字调制阶段2、数字通信系统各部分的作用数字调制是将数字基带信号调制成高频信号形成适合在信道中传输的频带信号数字调制的主要作用是提高信号在信道上传输的效率达到信号远距离传输的目的基本的数字调制方式有振幅键控ASK、频移键控FSK、相移键控PSK。（5）同步①同步的概念：指通信系统的收、发双方具有统一的时间标准，使它们的工作“步调一致”。②同步的作用：如果同步存在误差或失去同步，通信过程中就会出现大量的误码，导致整个通信系统失效。2、数字通信系统各部分的作用在通信系统的发送与接收过程中各部分均需要同步所谓同步是指通信系统的收发双方具有统一的时间标准使它们的工作步调一致同步工作对于数字通信时是至关重要的如果同步存在误差或失去同步通信过程中就会出现大量的误码导致整个通信系统失效通信系统中各种设备以及信道中所固有的，为了分析方便，把噪声源视为各处噪声的集中表现而抽象加入到信道。（7）噪声源（6）信道信道是信号传输媒介的总称，传输信道的类型有无线信道和有线信道两种。2、数字通信系统各部分的作用调制后的信号传入信道模型中信道是信号传输媒介的总称传输信道的类型有有线信道（如电缆、光纤）和无线信道（如自由空间）两种信号在信道中传输过程存在噪声干扰具体表现为系统模型中的噪声源它是通信系统中各种设备以及信道中所固有的为了分析方便把噪声源视为各处噪声的集中表现而抽象加入到信道在接收端的各个部分的功能与发送端的方框正好相反是一一对应的反变换关系2、数字通信系统各部分的作用以移动数字通信系统为例：•信源和信宿：通信的双方•信源编码：语音编码•信道编码：采用卷积码与交织编码相结合的方式•调制：手机中常见的调制采用GMSK调制•同步：由手机的CPU提供•信道：自由空间•噪声：来自于各种噪声和干扰。下面以移动数字通信系统为例解释说明数字通信系统各组成部分的作用信源编码是通过语音编码实现的主要完成对人的语音信号的数字化并完成压缩编码以提高通信的有效性信道编码采用卷积码与交织编码相结合的方式以提高通信的可靠性手机中常见的调制采用GMSK调制以将数字化以后的语音信号调制到高频载波上以实现远距离无线传输同步信号是由手机CPU提供的以实现手机与蜂窝移动通信系统的同步手机的信道是自由空间噪声来自于各种噪声和干扰3、数字通信系统的优缺点优点：①加强了通信的保密性。②提高了抗干扰能力。③可构建综合数字通信网。数字通信系统的优点是一是加强了通信的保密性二是提高了抗干扰能力数字信号在传输过程中会混入杂音可以利用电子电路构成的门限电压（称为阈值）去衡量输入的信号电压只有达到某一电压幅度电路才会有输出值并自动生成一整齐的脉冲（整形或再生）较小杂音电压到达时由于它低于阈值而被过滤掉不会引起电路动作因此再生的信号与原信号完全相同除非干扰信号大于原信号才会产生误码为了防止误码在电路中设置了检验错误和纠正错误的方法即在出现误码时可以利用后向信号使对方重发因而数字传输适用于较远距离的传输和性能较差的线路三是可构建综合数字通信网采用时分交换后传输和交换统一起来可形成综合数字网缺点：①占用频带较宽。②技术要求复杂，同步技术要求精度很高。③进行模/数转换时会带来量化误差传送一路数字化语音信息需占64kHz的带宽而一个模拟话路只占用4kHz带宽即一路PCM信号占了几个模拟话路对某一话路而言它的利用率降低了二是技术要求复杂尤其是同步技术要求精度很高接收方要能正确地理解发送方的意思就必须正确地把每个码元区分开来并且找到每个信息组的开始这就需要收发双方严格实现同步如果组成一个数字网的话同步问题的解决将更加困难三是进行模/数转换时会带来量化误差随着大规模集成电路的使用以及光纤等宽频带传输介质的普及对信息的存储和传输越来越多使用的是数字信号的方式因此必须对模拟信号进行模/数转换在转换中不可避免地会产生量化误差4、数字通信系统小结主要组成信源编码信道编码调制解调信道解码信源解码功能A/D变换、有效性可靠性提高传输效率恢复基带信号去冗余D/A变换下面总结一下数字通信系统的主要组成部分及其功能信源编码完成模数转换提高信号传输的有效性信道编码的主要作用是提高信号传输的可靠性调制是的将基带信号调制成适合传输的频带信号作用是延长传输距离提高传输效率解调是调制的反过程主要作用将频带信号恢复为基带信号信道解码是是信道编码的反过程主要作用进行传输正确性检查同时去掉冗余项信源解码是是信源编码的反过程主要作用进行数模转换还原成模拟信号以上是典型的数字通信系统模型当然在实际系统中也会有一些变形或简化通信技术专业教学资源库石家庄邮电职业技术学院谢谢主讲：孙青华教授