数字通信
数字通信第八章完整版
03
数字信号的生成与传输
数字信号的生成
数字信号的种类
脉冲编码调制（PCM）、增量调制（ΔM）、脉码调制（PCM） 等。
数字信号的生成方法
通过采样、量化和编码三个步骤将模拟信号转换为数字信号。
采样定理
采样频率必须大于信号最高频率的两倍，才能准确恢复原始信号。
数字信号的调制与解调
BCH码与RS码的解码方法
BCH码和RS码的解码通常采用代数方法和迭代算法相结合的方式进行。在解码过程中，需要解决一系列 复杂的数学问题，如求解高次方程和矩阵运算等。
05
数字通信中的多路复用技术
时分复用（TDM）
总结词
时分复用是一种将时间分割成多个时间段，并在每个时间段上传输一路信号的 复用技术。
详细描述
CDMA通过给每个用户分配一个独特的扩频码型，实现多个 用户在同一频段上的通信。接收端利用相关器对接收到的信 号进行解扩频，还原出原始信号，从而实现多路信号的复用 和解复用。
06
数字通信中的交换技术
电路交换与分组交换的基本概念
电路交换
在通信过程中保持通信链路状态，占 用通信资源直到通信结束。
ATM
异步传输模式，采用固定长度的信元传输，支持实时、非实时等多种业务，具有高效的带宽管理和统计复用功能。
ATM交换
基于信元的交换方式，通过建立虚通道和虚路径实现灵活的带宽管理和多业务支持。
07
数字通信中的无线通信技术
无线通信的基本概念
无线通信
利用电磁波在空间传输信 息的通信方式。
无线通信系统
由发送端、接收端和传输 媒介组成，传输媒介通常 是空气或空间。
线性分组码的编码原理
线性分组码的编码过程是在满足一定数学关系的前提下， 将输入信息序列映射到一个新的码字序列。这种映射关系 可以由线性方程组表示。
数字通信概论
主要用途举例 广播 立体声广播 载波通信、无线电台、数传 电视广播、数传、传真 微波中继、卫星通信、广播 中间调制方式 数据传输 数据传输 数据传输、数字微波、空间通信 （提高频带利用率）数字微波、空间通信 中间调制方式、遥测 中间调制方式 遥测、光纤传输 市话、卫星、空间通信 军用、民用电话 电视电话、图像编码 中、低速数字电话
信源编码是对信源发出的模拟信号进行 模数转换，得到相应的数字信号，去除冗余 （不需要的）信息。
信源编码的作用是用来提高传输有效性 而对信号采取的处理功能。
加密与解密是为了实现保密通信而设置 的，通过加密可以产生密码，人为地把待传 输的数字序列扰乱。
这种编码可以采用周期非常长的伪随机 码序列等，在接收端根据已知的解密方法对 接收的序列进行解密。
通常，将通信信道分为功率受限信道和 带宽受限信道，电话线路是一个典型的带宽 受限的例子，而卫星信道则是典型的功率受 限信道。
1.2 数字通信与数字通信系统
1.2.1 数字通信 1.2.2 数字通信系统
1.2.1 数字通信
数字通信的基本特征是，它的消息或信 号是离散的或数字的，因而使数字通信具有 许多特殊的性质。
学习重点
模型
通信系统的一般模型及数字通信系统
数字通信的优点 数字通信系统的性能度量及相关计算
1.1 通信的概念和通信系统的一般模型
1.1.1 通信系统模型 1.1.2 通信系统的分类和通信方式 1.1.3 主要通信资源
无论是古代的“烽火连三月，家书抵万 金”，还是现代的“动感地带”，都是人类 相互通信交流的重要手段。
现在，“通信”与“电信”几乎是同义 词了（本书中信息，而信息的传输 是利用通信系统来实现的。
通信系统是指完成通信过程的全部设备 和传输介质。
第二章-数据通信基础
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▪ 不同类型的信号在不同类型的信道上传输 有4种情况：
数据：模拟数据 数字数据
信号：模拟信号 数字信号
信道：模拟信道 数字信道
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▪ 模拟传输和数字传输所使用的技术
模拟数据，模拟信号
语音
模拟
移频,调制
模拟数据，数字信号
模拟
数字
PCM编码
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▪ 信息通过数据通信系统进行传输的过程
➢ 把携带信息的数据用物理信号形式通过信道传送到目的地
信息和数据（二进制位）不能直接在信道上传输
“A” 01000001
01000001 “A”
信息→数据→信号→在信道信道上传输→信号→数据→信息
信息编码 数据编码 调制
解调 数据解码 信息解码
➢ 编码：数据→适合传输的数字信号——便于同步、识别、纠错 ➢ 调制：数字信号→适合传输的形式——按频率、幅度、相位 ➢ 解调：接收波形→数字信号 ➢ 解码：数字信号→原始数据
➢ 例如：通过电话网络传输数据
▪ 宽带传输：把信号调制成频带为几十MHZ 到几百MHZ的模拟信号后再传送，接收方 需要解调。
➢ 例如：闭路电视的信号传输
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码元1 码元2 码元3 码元4 码元5
数字通信概述
第一章 数字通信概述第一节 数字通信的基本知识一、通信系统的组成1． 通信：通信是将信息从一个地方传送到另一个地方。
2． 通信系统的组成：3． 信源：产生和发出信息的人或机器。
4． 变换器：把信源发出的信号进行加工处理，变换成适合在信道上传输的信号。
5．反变换器：把信道送来的电信号按相反过程变换成原始信息，最后由信宿接收。
6． 信宿：信息最后的归宿，它是最后接收信息的处所，可以是人和各种终端设备。
7． 信道：传递信号的通道，按传输媒介有无线信道和有线信道之分。
8． 噪声源：因信号传递时，不可避免地会受到噪声或干扰的影响，且干扰会始终存在。
为了便于分析干扰的影响，所以把始端、终端及传输信道中所在干扰都折合到信道中，等效为一个总的噪声源。
9． 模拟通信系统：若信源的信息是一个幅度和时间连续变化着的模拟信号， 则利用模拟信号进行信息传递的通信方式称为该系统。
10。
数字通信系统：若信源的信息是一个幅度限制个数值之内，不是连续的而是离散的数字信号，则利用数字信号进行传递的通信方式称为该系统。
二．数字通信系统的模型。
1．数字通信系统的基本任务：是把信源产生的信息变换成一定格式的数字信号，通过信道传输，在终端再变成适宜信宿接收的信息形式。
2．数字通信系统的基本模型：接收器 发送器3．信源编码的主要任务：（1）将信源送出的模拟信号数字化，即对连续信息进行模拟/数字（A/D ）变换，用一定的数字脉冲组合来表示信号的一定幅度。
（2）将信源输出的数字信号按实际信息的统计特性进行变换，以提高信号传输的有效性。
4．信道编码（抗干扰编码）：是一种代码变换，产要解决数字通信的可靠问题。
5．同步：通信系统的收、发端要有统一的时间标准，使收端和发端步调一致。
6．数字通信系统的基本模型图中，若信源是数字信息时，则信源编码或信源解码可以去掉，构成数据通信系统。
若在没有用调制器和解调器，构成的是最单的通信系统称为基带传输系统，该系统实际上是将基带信号直接进行传输的系统。
数字通信基本原理
均匀量化的特点是：在量化区内， 大、小信号的量化间隔相同，最大量 化误差也就相同，所以小信号的量化 信噪比小，大信号的量化信噪比大。 N（或l) 大小适当时，均匀量 化小信号的量化信噪比太小，不满足 要求（数字通信系统中要求量化信噪 比≥26dB），而大信号的量化信噪比 较大，远远满足要求。
（ 2）
① 模拟压扩法方框图如图0-13
压缩器和扩张器特性如图0-14所 示（以5折线为例）。
· 上述为了分析问题方便，图0-14的压
缩特性采用5折线（正、负合起来有5段折 线）。实际压缩特性常采用μ律压缩特性、 A律压缩特性及A律13
· 对压缩特性的要求是：当输入u=0时，
输出v=0；当输入u=U（过载电压）时，输
预备知识—— 数字通信基本原理
一、 数字通信的基本概念
1.数字通信系统的基本概念
（1） 模拟信号和数字信号
信号波形的特征可用两个物理量（时
①
模拟信号随波形模拟信息的变化而变 化，其特点是幅度连续。
②
图0-2所示的是数字信号的波形，其特
点是：幅值被限制在有限个数值之内，它
不是连续的，而是离散的。
信源编码的功能是把模拟信号变换成
数字信号，即完成模数变换的任务。 信道是指传输信号的通道。
接收端的解调、信道解码、信源解码
等几个方框的功能与发送端几个对应的方
框正好相反，是一一对应的反变换关系。
信源解码后的电信号，由受信者接收，通
常称之为信宿。信宿可以是人，也可以是 各种终端设备。
① 若信源是数字信息时，则信源 编码或信源解码不太大时，信道一般采用市话电缆， 即采用基带传输方式，这样就不需要
1.时分多路复用通信 （1） 时分多路复用的概念
《数字通信原理》课件
为了提高数字信号传输的可靠性和稳定性，通过增加冗余信息对数字信号进行 编码。
常见信道编码技术
线性分组码、循环码、卷积码等。
差错控制编码
差错控制编码
通过在数字信号中添加额外的信息，以检测和纠正传输过程中可能出现的错误。
常见差错控制编码技术
奇偶校验码、海明码、循环冗余校验（CRC）等。
加密与解密技术
THANKS
抗干扰能力
抗噪声干扰能力
数字通信系统在存在噪声干扰的情况 下仍能正常工作的能力。
抗多径干扰能力
数字通信系统抵抗多径效应干扰的能 力。
误码率与信噪比
误码率（BER）与信噪比（SNR）的关系
随着信噪比的增加，误码率逐渐降低，通信质量提高。
信噪比优化
通过合理配置信号功率和噪声抑制措施，降低误码率，提高通信性能。
数字信号在传输过程中可能会受到噪声 、干扰和衰减的影响，需要进行相应的 处理和补偿。
数字信号的同步技术
01
载波同步
通过提取载波频率和相位信息 ，使接收端与发射端保持一致
的载波频率和相位。
02
位同步
使接收端的抽样时钟与发送端 的时钟保持一致，以便正确地
进行抽样判决。
03
帧同步
使接收端正确地识别出数字信 号中的帧结构，以便正确地提
物联网与智能家居系统的组成
物联网与智能家居系统由传感器、控制器、智能家电等组成，实现家庭设施的远程控制和 智能化管理。
物联网与智能家居系统的特点
物联网与智能家居系统具有便捷性、智能化、节能环保等特点，能够提高家庭生活的舒适 度和便利性。
未来数字通信技术的发展趋势
01
未来数字通信技术的发展趋势概述
数据通信基本技术.
2. 数字通信系统
₪ 信道译码器：对收到的信号进行纠错，消除信道编码器插 入的多余码元，信源译码器把得到的数字信号还原为原始 的模拟信号称为数/模(D/A)转换，提供给信宿使用。
₪ 当然数字信号也可采取频带传输方式，这时需用调制器和 解调器对数字信号进行调制，将其频带搬移到光波或微波 频段上，利用光纤、微波、卫星等信道进行传输。
₪ 数据通信系统都是由数据终端子系统、数据传输子系 统和数据处理子系统三部分组成的。
2.2通信编码技术
₪ 数据编码技术：
■ 一个模拟物理量（如电流、电压、温度、长度等等）及文字、 图像、图形、声音等都有自己的表示方式。而各种信号在计 算机中存储和传输都必须转换为二进制数据。确切地讲是模 拟数据数字信号编码技术。
2.3数据传输方式
串行数据信号在传输线上的传输方向有三种方案： 1. 单工通信（双线制） 2. 半双工通信（双线制＋开关） 3. 全双工通信（四线制）
2.3数据传输方式
1. 单工通信（双线制）
■ 单工（Simplex）通信只允许传输的信息始终向一个 方向流动，就像道路交通上的单行道一样。实际应用 中，单工通信的信道采用双线制，一个用于传输数据 的主信道，一个用于传输控制信息的监测信道。例如， 听广播和看电视，信息只能从广播电台和电视台发射 （传输）到用户，而用户不能将数据传输到广播台或 电视台，BP机也是单工通信的例子。
■ 量化过程通常使用一种叫做A/D转换器（模拟数字转换器）的 器件来完成。
3. 编码
取得量化数值以后，要把它们转换成为 二进制数据，这个过程叫做编码。
4. 采样定理
在把一个模拟信号通过“采样”变成在时间上“离 散”的信号以后，能不能保留原有信号的特征，或 者说能不能由它来恢复出原有信号就非常重要了。
数字通信 基础与应用 pdf
数字通信基础与应用 pdf1. 什么是数字通信数字通信是一种使用数字信号来传输信息的通信方式。
与模拟通信相比，数字通信具有更好的抗干扰性能和更广泛的应用范围。
数字通信的应用领域包括无线通信、光纤通信、计算机网络等。
数字通信所用的技术包括调制解调、编码解码、信道编码等。
2. 数字通信的基本原理数字通信的基本原理是将原始信号（如声音、图像等）通过采样、量化、编码等处理后转换为数字信号，再通过数据传输介质（如电缆、光纤、无线信道等）传输到接收端，接收端再将数字信号转换为原始信号，以实现信息交流。
数字信号的特点是包含离散时间和离散幅度，可以通过数字信噪比（SNR）来度量信号质量。
为了提高数字信号的质量，常常采用误码率（BER）来衡量传输的可靠性。
3. 数字调制解调技术数字调制解调（Digital Modulation and Demodulation）是数字通信中的重要技术，用于将数字信号调制为模拟信号，便于在模拟信道中传输。
数字调制解调技术包括ASK、FSK、PSK等多种调制方式，通过选择合适的调制方式可以有效提高信号的抗干扰性能和传输效率。
4. 数字信号编码解码技术数字信号编码解码（Digital Coding and Decoding）是数字通信中的另一重要技术，用于将数字信号编码为二进制数列，以便传输和存储。
数字信号编码和解码的方式有很多，常用的编码方式包括差分编码、霍夫曼编码、压缩编码等。
5. 数字信道编码技术数字信道编码（Digital Channel Coding）是数字通信中的一项重要技术，用于通过在发送端对信号进行编码，在接收端对接收到的信号进行译码来提高抗干扰能力。
数字信道编码技术包括卷积码、纠错码等，可以提高信号传输的可靠性。
6. 数字通信的应用数字通信在现代通信领域中应用广泛，包括无线通信、光纤通信、计算机网络、数字电视、数字广播等。
数字通信的高效传输、良好的抗干扰性能和广泛的应用领域，使得数字通信在现代社会中发挥着越来越重要的作用。
现代通信技术概论 第4版 第2章 数字通信系统
第2章 数字通信系统
2.1 数字通信概述 2.2 模拟信号数字化 2.3 数字信号的基带传输 2.4 数字信号的频带传输 2.5 数字同步与复接技术 2.6 数字传输的差错控制
2
2.1 数字通信概述
传输数字信号的通信系统称为数字通信系统。 数字通信以其抗干扰能力强、无噪声累积、便于 计算处理、便于加密、易于小型化、集成化等优 势，成为当代通信领域的主流技术。
国际上有两种标准化制式的多路数字电话通信系 统，即PCM 30/32路制式（E体系）和PCM 24 路制式（T体系），我国和欧洲采用E体系。
下面以PCM30/32多路数字电话通信系统为例， 具体说明模拟话音数字化传输过程。
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小视频3：展示数字通信设备
机房、长途交换机、PCM设备、计算机终端管理 设备等
模拟信号的数字化需经过抽样、量化、编码三 个阶段。常用的技术包括脉冲编码调制（PCM）、 差值脉冲编码（DPCM）和增量调制（DM）等。
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2.2.1 模数（A/D）变换
抽样量化编码二进制数字序列： ✓ 抽样：在时间上将模拟信号离散化。 ✓ 量化：在幅度上将抽样信号离散化。 ✓ 编码：把量化幅度值用二进制数值来表示。 整个过程称为脉冲编码调制（PCM）。
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抽样
抽样定理：如果一个连续信号f(t)所含有的最高频 率不超过fh，则当抽样频率fs≥2fh时，抽样后得到的 离散信号就包含了原信号的全部信息。
f(t)
o u(t)
o fu(t)
o
输入信号 t
t 抽样脉冲
t 样值序列
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量化
量化就是进行“舍零取整”处理。将抽样信号在 某个抽样时间点的瞬时幅度值近似为最接近该点幅 值的某个固定整数电平值上就完成了量化。
数字通信和模拟通信对比介绍
数字通信和模拟通信对比介绍数字通信和模拟通信是现代通信领域中两种主要的通信方式。
数字通信是指将传输的信息进行数字化处理并以二进制形式进行传输的通信方式，而模拟通信是指以连续变化的模拟信号进行传输的通信方式。
本文将从信号形式、传输方式、系统复杂度和应用范围等方面对数字通信和模拟通信进行对比介绍。
数字通信和模拟通信在信号形式上存在明显的差异。
在数字通信中，信息经过采样、量化和编码等处理步骤，最终以离散的二进制形式表示。
而在模拟通信中，信息以连续的模拟信号形式表示。
由于数字信号具有离散性和二进制特点，可以更好地抵抗噪声和干扰，提高信号的可靠性和抗干扰能力。
数字通信和模拟通信在传输方式上也有所不同。
数字通信采用的是基带传输方式，即将数字信号直接传输到接收端进行解码和恢复。
而模拟通信则采用的是调制传输方式，即将模拟信号经过调制处理后再传输到接收端进行解调和恢复。
调制传输方式可以在一定程度上提高信号的传输效率和传输距离。
第三，数字通信和模拟通信在系统复杂度方面也存在差异。
数字通信系统需要进行信号的采样、量化、编码、解码等复杂处理过程，同时还需要进行误码控制和信道编码等技术的应用，系统复杂度较高。
而模拟通信系统相对简单，主要是通过调制和解调技术实现信号的传输和恢复，系统复杂度相对较低。
数字通信和模拟通信在应用范围上也有所差异。
数字通信广泛应用于现代通信系统中，如移动通信、互联网、数字电视等领域。
数字通信具有灵活性强、传输容量大、抗干扰能力强等优点，可以满足现代通信对高质量传输的需求。
而模拟通信主要应用于传统的广播电视、语音通信等领域，由于模拟信号受到噪声和干扰的影响较大，传输质量相对较低。
数字通信和模拟通信是两种不同的通信方式，它们在信号形式、传输方式、系统复杂度和应用范围等方面存在差异。
数字通信具有抗干扰能力强、传输容量大等优点，广泛应用于现代通信系统；而模拟通信相对简单，主要应用于传统的广播电视、语音通信等领域。
数字通信原理
数字通信原理
数字通信原理是一种将信息通过数字信号进行传输的通信
方式。
它包括了数字信号的产生、编码、调制、传输、解
调和解码等过程。
在数字通信中，信息经过模拟到数字转换的过程，被转换
为数字信号，然后通过编码和调制等处理，转换为适合传
输的信号。
传输过程中，为了提高传输效率和抵抗噪声干扰，通常会采用调制技术，将数字信号转换为模拟信号进
行传输。
接收端根据接收到的模拟信号进行解调和解码，
将数字信号恢复为原始信息。
数字通信原理的关键技术包括：
1. 数字信号的产生：通过采样和量化将模拟信号转换为数
字信号。
2. 编码：将数字信号表示为二进制码，提高可靠性和效率。
3. 调制：将数字信号转换为模拟信号，适应信道传输特性，常用的调制方式有调幅、调频和调相等。
4. 传输：通过传输介质将调制后的信号从发送端传输到接
收端，包括有线传输和无线传输。
5. 解调：将接收到的模拟信号转换为数字信号。
6. 解码：将数字信号转换为原始信息。
数字通信原理可以应用于很多领域，例如电视广播、移动
通信、计算机网络等。
它能够提供更高的传输速率、更好
的抗干扰能力和更高的可靠性，成为现代通信领域的主要
通信方式。
数字通信技术
数字通信技术数字通信技术是指利用数字信号进行信息传输和通信的技术。
它是一种利用计算机和通信设备进行信息传输的新兴技术，已经广泛应用于各个领域，包括电信、互联网、无线通信等。
数字通信技术的出现和发展，极大地促进了信息社会的发展和进步。
本文将从数字通信技术的定义、分类以及应用等方面进行探讨。
首先，我们需要了解数字通信技术的定义。
数字通信技术是一种将模拟信号转化为数字信号进行传输和通信的技术。
它利用了数字信号的高精度、高稳定性和抗干扰性等特点，可以实现更高效、更可靠的信息传输。
与传统的模拟通信技术相比，数字通信技术具有更广泛的适用性和更好的性能指标。
其次，我们来了解一下数字通信技术的分类。
根据传输媒介的不同，可以将数字通信技术分为有线通信和无线通信两种类型。
有线通信主要依靠电缆、光纤等有线传输媒介，如电话、宽带网络等。
无线通信则依靠无线电波进行传输，如移动通信、无线局域网等。
这两种通信方式有着各自的优势和特点，可以根据实际需求选择适合的通信方式。
接下来，我们来探讨一下数字通信技术的应用。
数字通信技术已经广泛应用于各个领域，其中最为重要和常见的领域之一是电信领域。
现代电信网络主要依靠数字通信技术进行运营，包括固定电话、移动电话、宽带接入等。
数字通信技术的应用使得电信网络更加稳定可靠，通信质量更好，也为用户提供了更多的服务和选择。
除了电信领域，数字通信技术还应用于互联网。
互联网作为现代信息社会的基础设施，离不开数字通信技术的支持。
通过数字通信技术，人们可以快速、便捷地进行信息交流和资源共享。
互联网的发展也促进了数字通信技术的进步，两者相互促进、共同发展。
此外，数字通信技术还在无线通信领域得到了广泛应用。
如今的移动通信网络已经由2G发展到了4G甚至5G，数字通信技术的进步使得移动通信速度更快、容量更大，为人们的移动通信提供了更好的体验。
无线局域网技术也是数字通信技术在无线通信领域的一项重要应用，它使得手机、电脑等设备可以通过无线网络进行互联互通。
数字通信总结
数字通信总结数字通信是一种使用数字信号进行信息传输的通信方式。
相比于模拟通信，数字通信具有更高的传输速率、更强的抗干扰能力、更好的保密性和更低的误码率等优点。
在数字通信中，信息被转换为数字信号，通过信道传输到接收端，再还原成原始的信息。
数字信号具有离散性和不连续性，因此数字通信系统需要将信息进行数字化处理，包括采样、量化和编码等步骤。
数字通信系统主要由信源、信道和信宿三部分组成。
信源是信息的来源，信道是传输信号的媒介，信宿是信号的接收端。
在数字通信中，信源需要将原始的信息进行数字化处理，转换成数字信号。
信道可以是有线、无线或有线无线结合的传输媒介，如光纤、卫星、无线电等。
信宿在接收到数字信号后，需要进行解码、解调和译码等处理，还原成原始的信息。
数字通信的优点主要包括：抗干扰能力强：数字信号在传输过程中不易受到噪声和干扰的影响，能够保证通信的可靠性。
保密性好：数字信号经过加密处理后，可以有效地防止信息被窃取或篡改。
传输速率高：数字信号的传输速率比模拟信号更高，能够支持更大数据量的传输。
易于实现信号的存储和处理：数字信号可以方便地存储和加工处理，能够实现多种信号处理算法和多媒体应用。
数字通信的应用非常广泛，包括但不限于：移动通信：如手机、平板电脑等移动终端之间的通信。
有线电视：数字电视信号的传输和接收。
卫星通信：卫星与地面站之间的通信。
计算机网络：各种数据传输和多媒体应用。
工业自动化控制：各种传感器和执行器之间的通信和控制。
总之，数字通信是一种重要的通信方式，具有广泛的应用前景和发展潜力。
随着技术的不断进步和应用需求的不断增长，数字通信将会得到更加广泛的应用和发展。
数字通信的概念
数字通信的概念数字通信是指通过数字信号传输数据、音乐、视频等信息的过程。
相比于模拟通信，数字通信具有更高的传输质量、安全性和灵活性。
下面将详细介绍数字通信的概念、原理和应用。
一、数字通信的概念数字通信是指利用数字技术实现信息传输的通信方式。
它是一种通过编码将传输数据转化为数字信号的过程，然后将数字信号通过信道传输到接收端进行解码还原数据的通信方式。
数字通信的应用涉及电信、无线通信、互联网和媒体等领域。
二、数字通信的原理数字通信的原理包括信源编码、信道编码和误差控制编码三个方面。
首先，信源编码是将原始信息进行编码，以满足信道带宽限制和传输保密性等需求。
其次，信道编码是将信号进行压缩和保护，以适应信道传输的异态条件，例如信道噪声、干扰和时延等。
最后，误差控制编码是对传输信号进行纠错，保证数据传输的可靠性和稳定性。
三、数字通信的应用数字通信的应用非常广泛，包括以下几个方面：1. 电信通信：数字通信是实现电话通话的重要技术手段，它能够稳定传输高质量的音频和视频信息。
2. 无线通信：数字通信在无线通信系统中得到了广泛应用，尤其是在移动通信和卫星通信中，数字技术有着不可替代的地位。
3. 互联网：数字通信技术使互联网得以快速发展，它不仅提供了一种便捷的通信手段，而且为全球的信息共享和交流提供了基础支持。
4. 媒体传输：数字通信技术广泛应用于多媒体传输领域，例如数字电视、数字广播、数字电影等领域，使得人们能够更加方便地收看和分享画面和声音信息。
以上就是数字通信的概念、原理和应用的详细介绍。
随着科技的进步和发展，数字通信技术将会得到进一步的改进和应用。
简述数字通信的特点
简述数字通信的特点数字通信是指通过将信息转化为数字信号的形式进行传输和交流的一种通信方式。
相比于模拟通信，数字通信具有以下几个特点：1. 数字化：数字通信将传输的信息转化为数字信号进行传输。
这样的好处是可以通过数学运算和逻辑处理对信号进行精确的控制和分析。
而模拟通信则是直接将信息的连续变化转化为连续的模拟信号进行传输。
2. 抗干扰能力强：由于数字信号是离散的，所以在传输过程中可以通过纠错码等技术来增强信号的可靠性和抗干扰能力。
而模拟信号在传输过程中受到噪声等干扰的影响较大，很难进行纠错。
3. 带宽利用率高：数字通信可以利用调制技术将多个信号通过不同的频率或编码进行叠加传输，从而提高了带宽的利用率。
而模拟通信则是通过频分复用或时分复用等技术进行信号的分离传输，带宽利用率较低。
4. 信息安全性高：数字通信可以通过加密技术对信息进行保护，从而提高了信息的安全性。
而模拟通信的信号可以被窃听或篡改，安全性较低。
5. 灵活性强：数字通信可以对信号进行编码和解码，通过不同的编码方式可以实现多种不同的通信方式。
而模拟通信的信号一般只能通过特定的方式进行传输。
6. 兼容性好：数字通信可以通过数字化的方式将不同类型的信号进行统一处理，从而实现不同设备之间的互联互通。
而模拟通信在不同设备之间往往需要进行复杂的接口转换。
总结来说，数字通信相比于模拟通信具有抗干扰能力强、带宽利用率高、信息安全性高、灵活性强和兼容性好等特点。
这些特点使得数字通信在现代通信领域得到广泛应用，包括电话、互联网、移动通信等各个方面。
数字通信的发展不仅改变了人们的生活方式，也推动了社会的信息化进程。
数字通信
数字通信是用数字信号作为载体来传输消息，或用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。
它可传输电报、数字数据等数字信号，也可传输经过数字化处理的语声和图像等模拟信号。
频带传输是一种采用调制、解调技术的传输形式。
由于大多数通信信道都是带通信道，无法将数字基带信号直接传输，因此需将基带数字信号经过调制，变换成带通信号后进行传输，在接收端作相应的解调来恢复原始数字信号，这类通信系统称为数字频带传输系统。
信号调制的目的是为了更好的适应信号传输通道的频率特性，传输信号经过调制处理也能克服基带传输频带过宽的缺点，提高线路的利用率。
数据通信的特点
（1）抗干扰能力强
2)采用再生中继可实现高质量远距离传输
3)灵活性强，适应各种业务要求
(4)便于自动化、智能化
(5)易于加密
6)设备易于集成化、微型化。
数字通信带来的生活变化
数字通信带来的生活变化
数字通信给我们的生活带来了许多变化，让我们的生活变得更加便利和丰富多彩。
以下是一些常见的变化：
1、信息传递更快捷：通过电子邮件、即时通讯等数字通信
工具，我们可以快速发送和接收信息，大大提高了沟通效率。
2、社交方式更多样：社交媒体平台让我们能够与朋友、家
人和同事保持更紧密的联系，分享生活点滴。
3、娱乐体验更丰富：在线视频、音乐、游戏等数字娱乐内
容丰富了我们的休闲时光。
4、学习资源更广泛：通过互联网，我们可以获取海量的学
习资源，随时随地进行学习和自我提升。
5、工作方式更灵活：远程办公和在线协作工具让人们可以
更自由地选择工作地点和方式。
6、生活服务更便利：在线购物、外卖、在线预订等服务让
我们的生活更加便捷。
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够与世界各地的人交流和合作。
数字通信技术解析
数字通信技术解析概述数字通信技术是指利用数字信号进行信息传输并实现通信的技术。
相比于传统模拟通信技术，数字通信技术具有易于处理、稳定性高、抗干扰性能强等优势。
数字通信技术的发展历程可以追溯到上世纪60年代，随着计算机技术和通信技术的快速发展，数字通信技术得到了广泛应用，极大地促进了社会信息化进程。
数字信号的基本概念数字信号是指使用离散的、有限的数学数值来表示连续实物量的信号。
数字信号的特点是离散性、量化和编码。
离散性是指信号只在一定的时间间隔内取样，并用取样值的离散集合代表连续信息；量化是指将样本值转换为数字；编码是指将数字转换为二进制数字进行传输。
数字通信系统的组成数字通信系统由信源、发送设备、传输信道、接收设备和信宿等部分组成。
信源是指产生信息的设备，如计算机、手机等；发送设备将信息转化为数字信号，并通过传输信道进行传输；传输信道是指信号传输的介质，如电报线路、光纤等；接收设备通过解调、译码等处理对信号进行解析并还原为原始信息；信宿是指信息的终点，如人或计算机等。
数字通信系统的技术特点•对噪声的抵抗能力强：数字通信信号在传输过程中具有误差校正和差错控制的能力，能够自动修正因传输噪声引起的错误，抵抗能力强；•可以灵活地实现信号的调制、解调和编解码处理，在各种信道环境和传输速率条件下进行高效的通信；•数字通信系统的波特率可以高得多，能够在有限的频谱宽度上实现更高的传输速率。
数字调制技术数字调制技术是将数字信号转换为模拟信号的重要技术。
数字调制技术包括ASK（Amplitude Shift Keying）、FSK（Frequency Shift Keying）、PSK（Phase Shift Keying）等方法。
其中，QAM（Quadrature Amplitude Modulation）是一种复合调制技术，结合了ASK和PSK方法，可在有限的频率和带宽条件下实现多路数据传输。
数字信号处理技术数字信号处理（DSP）技术是数字通信技术的关键技术之一，主要包括滤波、抽样、量化、编码、解码、差错控制等技术。
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目录前言2第一章设计目的与技术指标3 1.1 设计目的31.2 主要技术指标3第二章网路节点设计4 2.1 无线传感器网络节点的特征42.2 CCS2520芯片的性能和结构特点52.3 节点设计6第三章总体设计73.1 控制系统设计73.2电源系统设计93.3 通信模块103.4 供电模块113.5 设计要点12第四章整机原理134.1 原理图134.2 原理说明13第五章总结14参考文献15前言无线传感器网络技术被评为是未来四大高技术产业之一，可以预见传感器网络将会是继互联网之后一个巨大的新兴产业，同时由于无线传感网络的广泛应用，必然会对传统行业起到巨大的拉动作用。
无线传感器网络技术，主要是针对短距离、低功耗、低速的数据传输。
数据节点之间的数据传输强调网络特性。
数据节点之间通过特有无线传输芯片进行连接和转发形成大范围的覆盖容纳大量的节点。
传感器节点之间的网络能够自由和智能的组成，网络具有自组织的特征，即网络的节点可以智能的形成网络连接，连接根据不同的需要采用不同的拓扑结构。
网络具有自维护特征，即当某些节点发生问题的时候，不影响网络的其他传感器节点的数据传输。
正是因为有了如此高级灵活的网络特征，传感器网络设备的安装和维护非常简便，可以在不增加单个节点成本同时进行大规模的布设。
感器网络技术在节能、环境监测、工业控制等领域拥有非常巨大的潜力。
目前无线传感器网络技术尚属一个新兴技术，正在高速发展，学习和掌握新技术发展方向和技术理念是现代化高等教育的核心理念。
该无线环境监测系统能实现对周边温度和光照，湿度信息的探测。
该装置由 1 个监测终端和多个探测节点组成（实际制作 3 个）。
监测终端能通过主动查询探测节点地址，并能命令节点将探测的环境信息反馈回来。
实现对周边节点的环境信息检测。
多节点通信时，还能让其中的节点做中继系统，将监测端不能正常通信的其他节点的信息反馈给监测端，监测端采用上位机显示，增加了数据收发，使整个系统更好的实现了人际交互。
第一章设计目的与技术指标1.1 设计目的培养学生独立思考问题，解决问题和分析问题的能力。
根据提出的问题，探索不一样的设计方案。
优化并选择较好的方案，为个人今后探索问题界却问题起到启蒙作用。
1.2 主要技术指标发射单元主要技术要求：1.通讯方式: AM/ASK2.工作频率: 315MHz/433MHz3.频率稳定度: + 75KHz4. 发射功率: ≤ 0.1MW5. 工作电压: 3 ~50mA6. 发射电流: DC 12V接收单元主要技术指标:1. 工作频率: 315MHz/433MH z2. 频率稳定度: + 200 KHz3. 接收灵敏度: — 106DBM4. 静态电流: ≤ 5mA5. 通讯方式: AM/ASK6. 工作电压: DC 5V7. 负载: ≤ 60W8. 工作电流≤ 5mA:第二章网路节点设计2.1 无线传感器网络节点的特征无线传感器网络由大量体积小、能耗低、具有无线通信、传感和数据处理功能的传感器节点组成。
因此，传感器节点是尤线传感器网络的基本单元，节点设计的好坏直接影响到整个网络的质量。
无线传感器网络节点主要负责对周围信息的采集和处理，并发送自己采集的数据给相邻节点或将相邻节点发过来的数据转发给基站或更靠近基站的节点。
它一般由传感器模块(传感器、A／D转换器)、处理器模块(微处理器、存储器)、无线通信模块(无线收发器)和能量供应模块(电池)组成，如图1所示。
所有无线传感器网络节点都具有相同的功能，但在某一时刻，各个节点可能正在执行不同的功能。
根据功能，可以把节点分成传感器节点、簇头节点和汇聚节点3种类型。
当节点作为传感器节点时，主要是采集周围环境的数据(温度、光度和湿度等)，然后进行A／D转换，交由处理器处理，最后由通信模块发送到相邻节点，同时该节点也要执行数据转发的功能，即把相邻节点发送过来的数据发送到汇聚节点或离汇聚节点更近的节点；当节点作为簇头节点时，主要是收集该簇内所有节点所采集到的信息，经数据融合后，发往汇聚节点；当节点作为汇聚节点时，其主要功能就足连接传感器网络与外部网络(如Internet)，将传感器节点采集到的数据通过互联网或卫星发送给用户。
2.2 CCS2520芯片的性能和结构特点CC2420是Chipcon公司开发的首款符合Zigbee标准的2.4 GHz射频芯片，集成了所有Zigbee技术的优点，可快速应用到Zigbee产品中。
Zigbee是建立在IEEE 802.15.4定义的可靠的PHY(物理层)和MAC(媒体访问控制层)之上的标准，它定义了网络层、安全层和应用层。
Zigbee的协议架构如图2所示。
Zigbee技术的特点如下：a) 数据传输速率低：只有20～250 kbit／s，专注于低传输速率的应用。
b) 时延短：休眠激活时延和活动设备接入信道时延均为15 ms，典型的搜索设备时延为30 ms，这便可以使系统有更多的睡眠时问，从而大大降低能量消耗。
c) 功耗低：由于Zigbee的传输速率低，且采用了休眠模式，因此大大降低了功耗。
单靠两节5号电池便可维持6到24个月，这是其他无线通信技术望尘莫及的。
d) 安全性高：Zigbee提供了基于CRC(循环冗余校验)的数据包完整性检查功能，支持鉴权和认证，采用高级加密标准(AES-128)的对称密码，以灵活确定其安全属性。
e) 免执照频段：采用直接序列扩频在ISM(工业、科学、医疗)频段，2.4 GHz(全球)、915 MHz(美国)和868 MHz(欧洲)，均为免执照频段。
f) 网络容量大：Zigbee可采用星状、树状和网状网络结构，并采用IEEE 标准的64-bit编址和16 bit短编址。
由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点；同时，主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65 000个节点的大网。
g) 可靠性高：采用了CSMA-CA技术来避免发送数据的竞争和冲突。
MAC层采用了完全确认的数据传输模式，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。
h) 低成本：由于Zigbee数据传输速率低，协议简单，因此大大降低了成本。
CC2420芯片除了拥有以上Zigbee的所有优点外，还具有与微控制器的接口配置容易(四线SPI串行口)、接收与发送采用不同存储空间、所需外部元件较少以及采用QLP-48封装，外形尺寸只有7 mm×7 mm等性能特征。
CC2420芯片的内部结构如图3所示。
天线接收的信号经低噪声放大器放大，并通过I／Q降频转换为2 MHz的中频信号。
该信号再经滤波、放大、A／D转换、自动增益控制、终端信道过滤以及信号修正等，最终得到正确数据。
当要发送数据时，先把要发送的数据放入容量为128字节的发送缓冲区。
报头和起始帧由硬件自动生成。
根据IEEE 802.15.4标准，将数据流的每4个比特扩展为32码片，然后送到D／A转换器。
最后，经过低通滤波和上变频混频，并在能量放大器中进行放大后，交由天线发送。
2.3 节点设计由于在设计中用到的传感器较少(主要是温度传感器和光传感器)，因此将传感器模块集成到处理器模块中。
所以对节点设计的描述将分为处理器模块、通信模块和供电模块3部分。
其中处理器模块选用ATmega128L作为处理器芯片，通信模块选用CC2420作为通信芯片，在电源方面，采用2节5号电池提供3V供电。
通过光信号传递数据，因而不易受到电磁干扰，其频率的使用也不象无线遥控技术那样受到许多的限制，而且通讯的可靠性高。
因此在短距离遥控领域，更多地使用红外遥控技术，它广泛应用于各种家用电器设备；但是它容易受到障碍物的影响。
第三章总体设计控制器是整个节点的中心，其他模块都要通过处理器来联系，因此处理器性能的好坏决定了整个节点的性能。
ATmega128L芯片是ATMEL公司开发的一款高性能、低功耗的8位AVR微处理器。
它有128 kB的系统可编程Flash存储器，4 kB EEPROM，以及4 kB的片内SRAM，同时还可以扩展外部存储器；采用先进的RISC结构，大部分指令在一个时钟周期内完成；有64个10引脚，都与通用单片机兼容；片内提供1个串行外围接口SPI、1个两线串行接口TWI和2个通用同异步串行接口，用于与外部元件的通信；并提供8通道10位采样精度的A／D 转换器，该器件同时支持16路差分电压输入组合。
处理器与传感器的连接如图4所示。
因为光传感器与温度传感器的工作原理相似，因此它们可采用同样的电路图。
图中的R1为光敏电阻或热敏电阻，R2为10kΩ电阻，用于保护电路，加入电容C1是为使A／D转换器采样所得到的数据更精确。
3.1 控制系统设计控制芯片采用AT89C2051，在课题分析中我们对AT89C2051已经做了详尽的介绍，这里主要再关注一下它的主要性能.AT89C2051主要性能：.和MCS-51产品兼容；.2KB可重编程FLASH存储器（1000次）；.2.7-6V电压范围；.全静态工作：0Hz-24KHz.2级程序存储器保密锁定.128*8位内部RAM.15条可编程I/O线.两个16位定时器/计数器.6个中断源.可编程串行通道.高精度电压比较器（P1.0，P1.1，P3.6）.直接驱动LED的输出端口1.控制系统原理图2.芯片 AT89C2051的P1口是一个内部带上拉电阻的准双向I/O口，输入口为P1.0—P1.3，输出为P1.4—P1.7，PT2272的输出管脚13脚接在P1.0口上。
根据以下程序，P1.0=1，执行转移至L1，然后R1加1，若它= #01H，则向下执行，P1.4就会置1，P1.5P1.6P1.7就会置0，通过二极管，这时三极管饱和导通，继电器线圈带电，触点吸合，实现1个灯亮。
若再按下A时，此时，R1的值变为#02，≠01H，则执行MAIN，此时灯灭。
当按下B时，PT2262得电，17脚为高电平输出数据并使F05B发出315MHZ 的信号。
J05B收到该信号2脚输出信号送入PT2272的14脚进行解码，得到该解码信号为高点平，通过PT2272的12脚，根据程序，P1.1=1，执行转移至L2，然后R2加1，若它= #1H，则向下执行，P1.4P1.5就会置1，P1.6P1.7就会置0，通过二极管，这是三极管饱和导通，继电器线圈得电，触电吸合，实现2个灯亮。
若再按下B键时，此时，R2的值变为# 02H。
≠01H，则执行MAIN，此时灯灭。
C 键和D键依次类推。
3.2电源系统设计电源系统主要分四部分：降压、整流、滤波、稳压。
(1)降压电路由于PT2272需要3~8V直流电压，因此需要50Hz,220V的交流电压降到所需要的电压,有为了使后级的三端温压器能正常工作,在本电路中选用变压器降压初级为220V,次级为9V.(2)整流电路利用二极管的单向导电性将交流电压变为脉动直流电压,本电路选用的是桥试整流电路.它由四个二极管作为整流元件,连接成电桥形式,VD1和VD2的阳极连接在一起,该处输出直流电压正极,同时,VD3和VD4的阳极接在一起,该处输出直流电压的负极.电桥的另两端加入待整流的交流电压.电压的输出平均植是U0=0.9U2流过二极管,因为VD1,VD2,VD3和VD4的导通时间均为半个周期.故流过每个管子的负载电流的一半.IVD=1/2I0=0.45U2/RL(3)滤波电路整流电路的输出电压是单向脉动电流,但因脉动较大,含有较多的交流成分,不能给电子设备供电,为了输出较为平滑的支流电压,需在整流电路后设有滤波电路.这里采用的是电容滤波.从电容特性来看,由于电容两端的电压不能突变,因此,若将一大容量的电容与负载并联,则负载两端的电压也不会突变,使得输出的电压得以平滑,从而实现滤波的目的.滤波后不但脉动减小,且输出电压的平均值也有所提高,电容滤波简单波纹小,缺点是输出特性差,试于电流小的电路中.(4)稳压电路交流电经整流滤波能得到平滑的直流电压,但是的输出电网电压波动和负载变化时,输出的电压也随之变化.因此还需要一个稳压电路使输出电压的电网波动和负载变化基本稳定在某一值.这里选用三端稳压器.电容C1在输入较长时抵消其电感效应,以防止产生自激震荡;C2是为了消除电路高频燥声,改善负载的瞬间响应.注:在选用三端稳压器时应注意以下事项：◆最大输入电压是指稳压器安全工作时允许外加的最大电压值◆最小输入输出电压差即保证稳压器正常工作所需要的最小输入输出电压差.◆最大输入电流是指稳压器安全工作时允许的最大输出电流◆为保证稳压器正常工作,最小输出的电压差至少为2~3V.3.3 通信模块在无线传感器网络中，最关键的技术是实现节点间的通信。