《现代通信技术基础》第2章
现代通信技术基础题库
第一章概论一、写出下列英文缩写的中文含义☆ITU:国际电信联盟☆IEEE：电气与电子工程师协会☆WLAN：无线局域网☆☆ATM:异步传送网☆☆ DDN:数字数据网☆TCP/IP:传输控制协议/互联协议二、填空题☆1.通信的任务是完成信息的传递和交换。
☆2.下图（a）是模拟信号、（b）是数字信号。
f(t) f(t)t t（a）（b）☆3.通信方式按照传输媒质分类可以分为有线通信、无线通信两大类；按信道中传输的信号可以分为模拟通信、数字通信。
☆☆4.将基带信号的频谱搬移到较高的频率范围，使其能转换成适合信道传输的信号，这一过程称为调制。
☆☆5.通信网组成的三个基本要素是传输、交换、终端。
☆☆6.衡量通信系统的主要指标是有效性和可靠性两种。
数字通信系统的质量指标具体用传输速率（误比特率）和误码率表述。
☆☆7.根据噪声在信道中的表现形式，可分为加性噪声和乘性噪声两类。
☆8.现代通信技术的发展特征可归纳为数字化、综合化、融合化、智能化、宽带化和个人化。
☆☆☆9.光纤通信传输频带宽的特点正适应高速率，大容量数字通信的要求。
三、选择题☆1.（ A ）是指按照达成的协议，信息在人、地点、进程和机器之间进行的传送。
A.通信B.电信C.消息D.信号☆2.运载信息的物理量是（ B ）A. 信息B.信号C.消息D.媒介☆☆3.以下不属于通信系统模型的组成部分的是（ D ）A.信源信宿B.信道C.变换器、反变换器D.信号☆☆4.信源信号通常不适合于直接在信道上传输，它需要由（ B ）进行某种变换，使其适合在信道中传输。
A.中继器B.发送设备C.接收设备D.低通设备☆☆5.下列（ C ）不属于有线通信。
A．双绞线 B．同轴电缆 C．红外线 D．光纤☆☆6.通信网络的基本要素为传输、交换和终端。
其中（ A ）和（ B ）部分组成核心网。
A.传输B.交换C.终端☆☆7.通信网上数字信号传输速率用（ E ）来表示，而模拟信号传输速率用（ C ）来表示。
通信技术基础第二单元
接收器
负责接收电磁波信号并将其还 原为原始信息。
处理单元
对接收到的信号进行必要的处 理，如解调、解码等。
无线电波的传播方式
直射波
无线电波直接从发射天线传播到接收天线，不受障碍物阻挡。
反射波
无线电波遇到障碍物时发生反射，改变传播方向。
折射波
无线电波在传播过程中遇到不同介质的分界面时发生折射，改变传播方向。
5G通信技术还面临一些挑战，如网络安全、频谱资源短缺等问题，需要不 断研究和改进。
量子通信技术
量子通信技术是一种基于量子力学原理的通信 方式，具有高度安全性、可靠性和保密性，是 未来通信技术的重要发展方向之一。
量子通信技术可以实现无条件安全的信息传输 ，保护国家安全和商业机密，具有广阔的应用 前景。
多径传播
无线电波在传播过程中经过多个反射或折射路径到达接收端，形成多径效应。
无线通信的频谱资源管理
频谱分配
将无线频谱划分为不同的频段，分配给不同 的无线通信系统使用。
频谱监测
监测无线频谱的使用情况，确保各通信系统 不会相互干扰。
频谱共享
通过先进的信号处理技术实现多个通信系统 在相同频段内的共存。
动态频谱接入
帧同步
02
03
网同步
使接收端正确识别数字信号中的 帧结构，以便正确地解码和传输 数据。
使各个通信网络节点之间的时钟 保持一致，以便实现各个网络之 间的无缝连接和通信。
03
CATALOGUE
无线通信技术
无线通信系统的基本组成
发射器
负责将信息转换为电磁波信号 。
信道
传输电磁波信号的媒介，可以 是空气、水或空间。
国际通信
卫星通信可以实现跨国界的通信，促进国际交流 与合作。
教材习题答案-现代通信技术基础(第3版)-严晓华-清华大学出版社
第1章习题答案1.1试述信息、信号、信源、信道的概念。
答：信息：消息中的有效内容，消息内容的含量用信息量衡量。
信号：在通信系统中为传送消息而对其变换后传输的某种物理量，如电信号、声信号、光信号等。
信号是消息的载体。
信源：消息的来源，是消息的产生者或接收者，提供消息的可以是人或机器。
信道：通信系统中的信道是物理信道，是指信号发送设备与信号接收设备之间传送信号的通道。
1.2简述点对点通信系统模型中的各组成部分及其功能。
答：要实现信息从一端向另一端的传递，必须包括5个部分：信息源、发送设备、信道、接收设备、受信者，参见通信系统的基本模型图。
图1-1 通信系统的基本模型信息源：即信息的来源，它的作用是将原始信息转换为相应的电信号，即基带信号。
发送设备：对基带信号进行各种变换和处理，比如放大，调制等，使其适合于在信道中传输。
信道：发送设备和接收设备之间用于传输信号的媒介。
接收设备：对接收信号进行必要的处理和变换，以便恢复出相应的基带信号。
其功能与发送设备相对应。
受信者：信息的接收者，与信源相对应，其作用是将恢复出来的基带信号转换成相应的原始信号。
噪声源：噪声源是指系统内各种干扰影响的等效结果。
1.3简述现代通信系统模型功能中的各组成部分及其功能。
答：从通信网络的系统组成角度，可将其分为4个功能模块。
（1）接入功能模块接入（access）功能模块（有线接入或无线接入）将消息数字化并变换为适于网络传输的信号，即进行信源编码；其发信者和接收者可为人或机器，所接入的消息形式可为语音、图像或数据。
（2）传输功能模块传输（transmission）功能模块（有线传输或无线传输）将接入的信号进行信道编码和调制，变为适于传输的信号形式，并满足信号传输要求的可靠性指标。
（3）控制功能模块控制（control）功能模块由信令网、交换设备和路由器等组成，完成用户的鉴权、计费与保密，并满足用户对通信的质量指标要求。
（4）应用功能模块应用（application）功能模块为网络运营商提供业务经营，包括智能网业务、话音、音视频的各种服务以及娱乐、游戏、短信、移动计算、定位信息和资源共享等。
现代通信技术基础
现代通信技术是人类社会进步的重要标志之一。本次演讲将介绍通信技术的 定义、发展历史、基本原理、常见类型、应用领域、未来发展趋势，并进行 总结。
通信技术的定义
通信技术是指通过各种方式将信息从发送方传输到接收方的技术。它包括了传统的有线通信技术以及现代的无线通 信技术。
通信技术的发展历史
现代通信技术的基本原理
信号传输
通信技术通过传输信号来实现 信息传输，常用的信号包技术 将信息转换为特定格式，并在 接收端进行解码还原原始信息。
传输介质
通信技术使用各种传输介质， 如电线、光纤和无线电波，来 传输信号和信息。
常见的通信技术类型
量子通信技术的发展将改变 通信的安全性和加密能力， 为未来通信提供更多可能性。
无线充电技术的进步将使设 备的续航时间更长，降低对 电池的依赖，提升用户体验。
结论和总结
现代通信技术的快速发展使人类实现了信息传输的飞速进步，为各个领域的发展提供了巨大的机遇和挑战。
1
电报的诞生
19世纪初，电报的发明引领了通信技术的新时代，极大地加快了信息传输的速度。
2
电话的问世
19世纪末，电话的出现使人们得以实现声音的传输，进一步改善了通信质量。
3
无线电的应用
20世纪初，无线电技术的出现使得远距离通信成为可能，开创了无线通信的新纪元。
4
互联网的兴起
20世纪90年代，互联网的普及使得全球范围内的信息传输更加便捷，改变了人们的生活方式。
远程医疗
通信技术使医疗机构和患者之间可 以进行远程诊断和治疗，为偏远地 区的患者提供更好的医疗服务。
自动驾驶
通信技术是实现自动驾驶的关键， 通过车辆之间的通信和信息交流， 提高了交通安全和效率。
教学课件 《现代通信技术基础(第2版)》
通信系统模型
• 受信者（收终端或信宿） 作用：信息的接收者，将复原的原始信号 转换成相应的消息
• 噪声源 定义：指系统内各种干扰影响的等效结果。 作用：为便于分析，一般将系统内所存在
通信系统模型
• 现代通信系统模型的功能模块如图1-2所示。 • 接入功能模块
作用：将语音、图像或数据进行数字化并 变换为适于网络传输的信号。 • 传输功能模块 作用：将接入的信号进行信道编码和调制，
的总码元数之比，也指平均误码率。 ②误比特率（比特差错率） • 在传输过程中产生差错的比特数与传输的
通信系统的质量评价
• 注意：当采用二进制码时，误码率与误比 特率相等。
• 误码率的大小与传输通路的系统特性和信 道质量有关，提高信道信噪比（信号功率 ／噪声功率）和缩短中继距离，可使返回误码 率减小。
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1.1 通信概述
• 通信（communication）是指按照达成的协议， 信息在人、地点、进程和机器之间进行的传 送。电信（telecommunication）则指在线缆上 或经由大气，利用电信信号或光学信号发送 和接收任何类型信信息（数据、图形、图像 和声音）的通信方式。
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1.1.1 通信基本概念
通信系统的质量评价
• 传输容量：即信道的传输速率（单位时间 内通过信道的平均信息量），信息量的单 位为比特（bit）。
• 传输容量的表示方法 ： ①信息传输速率（比特速率） • 系统每秒钟传送的比特数，单意：在给出码元速率时需说明是何进制的 码元。
• 符号传输速率和信息传输速率可换算；若是 二进制码，符号传输速率则与信息传输速率 相等。
内容简介
• 1.1 通信概述 • 1.2 通信网的组成 • 1.3 通信信道 • 1.4 现代通信技术的应用与发展 • 1.5 国家通信职业资格制度简介
现代通信技术基础PPT课件
1.1 通信发展概述
法罗斯灯塔复原图
旗语
1.1 通信发展概述
近现代的通信发展历史，大致可以分为两个阶段。第 一阶段是电通信阶段，第二阶段是电子信息通信阶段。
第一阶段的通信技术包括1876年贝尔发明电话机， 1937年莫尔斯发明电报机，并设计莫尔斯电报码。1895 年，马可尼和波波夫发明无线电设备，从而开创了无线电 通信发展的道路。
1995年ITU 将第三代移动通信系统或3G 系统命名为 国际移动电信2000（IMT-2000）。具体3G技术包括 WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA三种系统，2008年 中国正式颁发3G运营牌照。
1.1 通信发展概述
【程控交换技术发展历史】 1878年就出现了人工交换机，它是借助话务员进行话务接续。
1.1 通信发展概述
二. 通信发展历史
人类的通信从远古时代就已经开始。人与人之间的语 言、肢体交流就是最早出现的通信。
通信的发展历史则可以分为古代通信和近现代通信。
在中国古代，飞鸽传书，烽火传信，利用驿站的邮驿 系统等都是属于常见的通信方式。
1.1 通信发展概述
信鸽 台遗址
玉门关烽火ຫໍສະໝຸດ 1.1 通信发展概述上世纪40年代中期至60年代初期。公用移动通信业务开始问世。 1946年，根据美国联邦通信委员会(FCC)的计划，贝尔系统在圣路易 斯城建立了世界上第一个公用汽车电话网，称为“城市系统”。
PS：联邦通讯委员会（FCC）负责授权和管理除联邦政府使用之外的 射频传输装置和设备。
1.1 通信发展概述
1978年底，美国贝尔试验室研制成功先进移动电话系统 (AMPS)，建成了蜂窝状移动通信网，20 世纪80 年代中 期，欧洲和日本也纷纷建立了自己的蜂窝移动通信网络， 主要包括英国的ETACS 系统、北欧的NMT-450 系统、日 本的NTT/JTACS/NTACS 系统等。这些系统被称为第一 代蜂窝移动通信系统或1G 系统。
《现代通信技术基础》课程标准
《现代通信技术基础》课程标准1、前言1.1课程定位《现代通信技术基础》是通信技术专业的职业教育课程，该课程以职业基本素质和岗位能力的培养为出发点，与通信行业发展及人才需求相适应，在通信及相关专业的培养方案中具有基础性作用。
本课程阐述了通信技术的相关概念和基本原理，并介绍了各类通信系统的应用以及当前通信领域中的新热点、新技术。
其先修课程为《应用数学》、《电子技术基础》、《计算机网络》，可作为《数据网络组建》、《光传输系统运行与维护》、《无线接入技术与设备运行维护》、《移动通信网络优化》等课程的先导课程。
1.2设计思路《现代通信技术基础》课程以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，坚持立德树人为根本，结合我国目前通信与信息技术行业的实际情况，紧跟时代步伐。
遵循高等职业教育规律，突出高等职业教育特点，根据通信技术等相关专业领域技能型紧缺人才培养计划，结合我国目前通信与信息技术行业的实际情况，把握该课程在人才培养方案中的作用和地位，合理调整教学内容、教学方法和手段，以培养社会需要的专业型技能人才为目标和依据。
课程设计以“夯实基础，着眼应用，跟进发展”为基本思路，以通信传输过程为主线，整合理论知识和实践知识，实现课程内容的综合化和实用性。
做到通信原理的理论知识讲解清晰适度，各类通信系统应用的介绍具体实用，并引导学生关注和学习当前通信领域的热门技术。
教学过程中以具体的问题或任务引出相关知识点的学习，并针对高职学生的特点，对通信技术的理论知识不要求过度深入, 避免复杂的数学推导,而是结合具体案例深入浅出地阐明相关概念并对典型技术进行分析，体现高职教学对理论知识以“必须、够用”为度的理念。
实践环节要求学生能熟练使用通信技术相关实验平台构建各种通信电路，并分析波形与相关参数，旨在培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，精益求精、不断探索的求学精神，以及培养爱国主义情操。
该课程的教学特点具体体现在：（1）教学内容分层设计教学内容的编排采用模块结构，学习任务分层设计，知识结构全面完整，层次清晰。
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。
14
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。
7
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）。
8
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
9
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。
现代通信原理与技术第三版课后思考题答案
现代通信原理与技术第三版课后思考题答案第一章1.1 以无线广播和电视为例，说明图 1-1 模型中的信息源，受信者及信道包含的具体内容是什么在无线电广播中，信息源包括的具体内容为从声音转换而成的原始电信号，收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换乘的声音；在电视系统中，信息源的具体内容为从影像转换而成的电信号。
收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换成的影像；二者信道中包括的具体内容分别是载有声音和影像的无线电波1.2 何谓数字信号，何谓模拟信号，两者的根本区别是什么数字信号指电信号的参量仅可能取有限个值；模拟信号指电信号的参量可以取连续值。
他们的区别在于电信号参量的取值是连续的还是离散可数的。
1.3 何谓数字通信，数字通信有哪些优缺点传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统；优缺点： 1.抗干扰能力强；2.传输差错可以控制；3.便于加密处理，信息传输的安全性和保密性越来越重要，数字通信的加密处理比模拟通信容易的多，以话音信号为例，经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密，解密处理；4.便于存储、处理和交换；数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致，都是二进制代码，因此便于与计算机联网，也便于用计算机对数字信号进行存储，处理和交换，可使通信网的管理，维护实现自动化，智能化；5. 设备便于集成化、微机化。
数字通信采用时分多路复用，不需要体积较大的滤波器。
设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此体积小，功耗低；6. 便于构成综合数字网和综合业务数字网。
采用数字传输方式，可以通过程控数字交换设备进行数字交换，以实现传输和交换的综合。
另外，电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化，构成综合业务数字网；缺点：占用信道频带较宽。
一路模拟电话的频带为 4KHZ 带宽，一路数字电话约占64KHZ。
1.4 数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么数字通行系统的模型见图1-4 所示。
现代通信技术基础(蒋青主编)第2章
解：基带信号 m(t ) 的最低频率 f L 1Hz ，最高频率 f H 3Hz ，对其进行理想 抽样，由抽样定理知，抽样频率 f s 应 满足 f s 2 f H 6Hz ，
抽样间隔
1 1 T 0.17 s fs 2 fH
2.2.2量化
模拟信号经过抽样后，在时间上是 离散了，但其幅度取值仍然是连续的， 所以它还是模拟信号。要把它变成数 字信号，必须对抽样信号进行幅度的 离散化处理。所谓量化，就是将抽样 后幅值为连续的信号变换为幅值为有 限个离散值的过程。 量化分为均匀量化和非均匀量化。
接收端的数/模变换包含了译码和低 通滤波器两部分。译码是编码的反过 程，它将接收到的PCM信号还原为抽样 信号（实际为量化值，它与发送端的 抽样值存在一定的误差，即量化误 差）。低通滤波器的作用是恢复或重 建原始的模拟信号。它可以看作是抽 样的反变换。
语音信号的数字化叫做语音编码， 图像信号的数字化叫做图像编码，两 者虽然各有特点，但基本原理是一致 的。下面以语音信号的PCM编码为例， 分析模拟信号的数字化过程，PCM编码 方法同样适用于图像编码。
s
（2.2-8）
M ( ) 为低通信号 m(t ) 的频谱。 其中， 式（2.2-8）表明，抽样后信号的频 谱 M s ( ) 是无穷多个间隔为s 的 M ( ) 相 叠加而成。这就意味着 M s ( )中包含 M ( ) 的全部信息。
由图2-4可以得到如下结论：（1） 抽样后信号的频谱 M s ( ) 具有无穷大的 带宽；（2）只要抽样频率 f s 2 f H ， 频谱 M s ( ) 无混叠现象。在收端，经截 止频率为 f H 的理想低通滤波器后，可 无失真地恢复原始信号；（3）如果抽 样频率 f s 2 f H，则 M s ( ) 会出现频谱混 叠现象，如图2-5所示，则收端不可能 无失真地恢复原始信号。
《现代通信技术》课后答案
∫ ∫ ∫ =
∞ −∞
∞ −∞
h(
u)h(
v
)[
1
2π
ω ω P ( )e d ][e + e ∞
−∞ n
jω (τ +u−v )
jωc ( 2t +τ −u−v )
− jωc ( 2t +τ −u−v )
+ e jωc (τ +u−v) + e − jωc (τ +u−v) ]dudv
∫ ∫ ∫ =
e j 2ωct
2π
∞ −∞
Pn
(ω
)e
j(ω
+ωc
)τ
∞ h(u)e j(ω −ωc )udu ∞ h(v)e − j(ω +ωc )vdvdω
−∞
−∞
∫ ∫ ∫ +
e − j 2ωct
2π
∞ −∞
Pn
(ω
)e
j(ω
−ωc
)τ
∞ h(u)e j(ω +ωc )udu ∞ h(v)e − j(ω −ωc )vdvdω
−∞
−∞
∫ ∫ ∫ +
1
2π
∞ −∞
Pn
(ω
)e
j(ω
−ωc
)τ
∞ h(u)e j(ω −ωc )udu ∞ h(v)e − j(ω −ωc )vdvdω
−∞
−∞
∫ =
e j 2ωct
2π
∞ −∞
Pn (ω
)e
j (ω +ωc
)τ
[H *(ω
−
ωc
)H
(ω
+
ωc
)]dω
第2章 现代通信原理与技术 西安电子科技大学(张辉 曹丽娜 编著第二版)
为随机过程ξ(t)的二维分布函数。 如果存在
2 F ( x ,x ; t t ) 2 1 2 1 , 2 f( x ,x ; t t ) 1 2 1 2 x x 1 2
(2.1-4)
则称f2(x1,x2; t1,t2)为ξ(t)的二维概率密度函数。
同理，任给t1, t2, …, tn∈T, 则ξ(t)的n维分布函数被定义为
时刻的统计特性，而没有说明随机过程在不同时刻取值之间的 内在联系，为此需要进一步引入二维分布函数。
任给两个时刻t1,t2∈T，则随机变量ξ(t1)和ξ(t2)构成一个二元 随机变量{ξ(t1), ξ(t2)}，称 F2(x1,x2; t1,t2)=P｛ξ(t1)≤x1, ξ(t2)≤x2｝ (2.1-3)
2.1.2随机过程的统计特性
随机过程的两重性使我们可以用与描述随机变量相似的 方法， 来描述它的统计特性。
设ξ(t)表示一个随机过程，在任意给定的时刻t1∈T， 其 取值 ξ(t1) 是一个一维随机变量。而随机变量的统计特性可以 用分布函数或概率密度函数来描述。我们把随机变量 ξ(t1)小 于或等于某一数值x1的概率P［ξ(t1)≤x1］，简记为F1(x1, t1)， 即
函数或实现），记作 xi(t) ，所有可能出现的结果的总体 {x1(t),
x2(t)， …, xn(t)， …}就构成一随机过程，记作ξ(t)。简言之， 无穷多个样本函数的总体叫做随机过程，如图 2 - 1 所示。
图 2- 1 样本函数的总体
显然，上例中接收机的输出噪声波形也可用图 2 - 1 表示。 我们把对接收机输出噪声波形的观测可看作是进行一次随机 试验，每次试验之后，ξ(t)取图 2 - 1 所示的样本空间中的某一 样本函数，至于是空间中哪一个样本，在进行观测前是无法 预知的，这正是随机过程随机性的具体表现。其基本特征体
《现代通信技术基础》第2章
图像编码技术
❖ 图像信号及其数字化： ❖ 平面运动图像信息首先表现为光的强度或灰度，其随着平面
坐标、光的波长和时间而变化。 ❖ 若只考虑光的能量而不考虑光的波长，在视觉效果上只有黑
白深浅之分而无色彩变化，该图像称黑白图像；对于彩色图 像，任一彩色可分解成红、绿、蓝3种基色。
图像编码技术
❖ 在处理图像前，需先将代表图像的连续信号转变为离散信号， 该过程称为图像信号的数字化。
❖ 按照信道传送信号的不同，通信可以分为模拟通信和数字 通信。
返回
2.1.1 通信系统研究的主要问题
❖ 模拟通信系统研究的主要问题：
❖ 收发两端的变换过程以及基带信号的特性。 ❖ 调制与解调原理。 ❖ 信道与噪声的特性及其对信号传输的影响。 ❖ 噪声存在条件下的系统性能。
通信系统研究的主要问题
❖ 数字通信系统研究的主要问题：
❖ 图像信号数字化处理过程： ①抽样 ②量化
图像编码技术
❖ 图像压缩编码原理： ❖ 图像中存在信息冗余，是可以对其进行压缩的前提条件；图
像虽含有大量的数据，但这些数据是高度相关的。 ❖ 大量的冗余信息（空间冗余、时间冗余、结构冗余、编码冗
余等）存在于一幅图像内部以及视频序列中，为图像压缩编 码提供了依据。
❖ 调制：目的是使经过编码的信号特性与信道的特性相适应， 使信号经过调制后能顺利通过信道传输。
❖ 多路复用：多路信号重复使用一条信道。
数字通信系统的基本概念
❖ 信道与噪声：按信道的传输频带区分，各种信道可归入基 带信道和带通信道两类。数字信号经过信道传输时，信道 的传输特性以及进入信道的外部加性噪声都将对数字信号 加以影响。
❖ 收发信端的变换过程、模拟信号数字化以及数字基带信号的
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现代通信技术基础第二版Introduction toModern Communication Technology第2章通信网基础技术本章学习目标理解数字通信系统的基本概念。
理解信源编码中的信号处理过程。
了解信道编码中多路复用、复接与同步等技术应用。
了解数字信号传输的主要内容。
了解数字调制技术基本类型及应用。
了解差错控制编码技术应用。
2.1 概述2.2 信源编码2.3 信道复用2.4 数字信号的基带传输2.5 调制技术2.6 差错控制技术放映结束2.1 概述▪2.1.1 通信系统研究的主要问题▪2.1.2 数字通信系统的基本概念返回主目录2.2 信源编码▪2.2.1 模拟信号的数字化处理▪2.2.2 语音编码技术▪2.2.3 图像编码技术返回主目录2.3 信道复用▪2.3.1 信道复用概述▪2.3.2 多路复用技术▪2.3.3 同步技术▪2.3.4 数字复接技术▪2.3.5 同步数字系列（SDH）返回主目录2.4 数字信号的基带传输▪2.4.1 数字信号传输的基本概念▪2.4.2 再生中继与均衡技术▪2.4.3 数字传输的常用码型返回主目录2.5 调制技术▪2.5.1 调制的基本概念▪2.5.2 模拟调制技术▪2.5.3 基本数字调制技术▪2.5.4 现代数字调制技术返回主目录2.6 差错控制技术▪2.6.1 差错控制的概念▪2.6.2 差错控制编码返回主目录2.1 概述通信系统是构成各种通信网的基础。
数字通信已成为现代通信技术的主流。
数字通信系统中融合了计算机软硬件技术，是构成现代通信网的基础。
按照信道传送信号的不同，通信可以分为模拟通信和数字通信。
返回2.1.1通信系统研究的主要问题模拟通信系统研究的主要问题：收发两端的变换过程以及基带信号的特性。
调制与解调原理。
信道与噪声的特性及其对信号传输的影响。
噪声存在条件下的系统性能。
通信系统研究的主要问题数字通信系统研究的主要问题：收发信端的变换过程、模拟信号数字化以及数字基带信号的特性。
数字调制与解调原理。
信道与噪声的特性及其对信号传输的影响。
抗干扰编码与解码，即差错控制编码问题。
保密通信问题。
同步问题。
返回2.1.2数字通信系统的基本概念 数字通信的特点：传输质量高、抗噪声性能强抗干扰能力强保密性好易于与现代技术相结合数字信号可压缩设备体积小、重量轻数字通信系统模型如图2-1所示。
信源：把消息转换成电信号的设备。
信源编码：基本部分是压缩编码，用以减小数字信号的冗余度，提高数字信号的有效性；部分系统还包含加密功能，即在压缩后再进行保密编码。
信道编码：在经过信源编码的信号中增加一些多余的字符，以求自动发现或纠正传输中发生的错误，其目的是提高信号传输的可靠性。
调制：目的是使经过编码的信号特性与信道的特性相适应，使信号经过调制后能顺利通过信道传输。
多路复用：多路信号重复使用一条信道。
数字通信系统的基本概念信道与噪声：按信道的传输频带区分，各种信道可归入基带信道和带通信道两类。
数字信号经过信道传输时，信道的传输特性以及进入信道的外部加性噪声都将对数字信号加以影响。
同步：数字通信系统中发送端和接收端之间需有共同的时间标准，使接收端获知所收数字信号中每个符号（码元）的准确起止时刻，从而同步地进行接收。
返回2.2 信源编码信源编码：针对信源发送信息所进行的压缩编码。
信源编码处理的前提：模拟信号的数字化。
压缩编码技术：为提高传输效率，在保证一定信号质量的前提下，尽可能地去除或降低信号中冗余信息，以减小传输所用带宽。
返回2.2.1模拟信号的数字化处理对时间连续和取值连续的原始语音和图像等模拟信号，若以数字方式进行传输，在发送端应先进行模／数（A／D）变换，将原始信号转换为时间离散和取值离散的数字信号模拟信号的数字化处理模拟信号数字化过程：①抽样：用时间间隔确定的信号样值序列来代替原在时间上连续的信号，在时间上将模拟信号离散化。
②量化：用有限个幅度值来近似原连续变化的幅度值，把模拟信号的连续幅度变为有限数量且有一定间隔的散值。
③编码：按一定规律，把量化后的信号编码形成一个二进制数字码组输出。
1. 抽样抽样过程：将时间和幅度上都是连续的模拟信号在时间上离散化。
抽样目的：实现信号的时分多路复用。
如图2-2所示。
2. 量化量化过程：抽样把模拟信号变成了时间上离散的脉冲信号，但脉冲的幅度仍是连续的，还需进行离散化处理（即对幅值进行化零取整的处理），才能最终用数字来表示。
量化方法：把样值的最大变化范围划分成若干个相邻的间隔。
当某样值落在某一间隔内，其输出数值就用此间隔内的某一固定值来表示。
（1）均匀量化采用相等的量化间隔对采样得到的信号作量化。
实际信号可看成量化输出信号与量化误差之和，量化失真率与最小量化间隔的平方成正比。
量化失真在信号中的表现类似于噪声，也有很宽的频谱，被称为量化噪声，并用信噪比来衡量。
均匀量化方式会造成大信号时的信噪比有余而小信号时的信噪比不足，且编码位数多（语音信号需编11位码），加大了编码的复杂性，并对传输信道有更高的要求。
（2）非均匀量化实现：采用压缩、扩张的方法，即在发送端对输入信号先进行压缩，再均匀量化；在接收端则进行相应的扩张处理。
原理：量化级间隔随信号幅度的大小自动调整。
在不增大量化级数的条件下，非均匀量化能使信号在较宽动态范围内的信噪比达到要求。
标准化的非均匀量化特性：A律13折线压缩特性（我国采用，如图2-3所示）和μ律15折线压缩特性。
3. 编码编码：将抽样、量化后的信号转换成数字编码脉冲的过程。
解码：编码的逆过程，将数字信号变为模拟信号（即把一个8位码字恢复为一个样值信号）的过程。
编码的基本形式：线性编码：与均匀量化特性对应的编码码组中各码位的权值固定，不随输入信号的幅度变化。
非线性编码：具有非均匀量化特性的编码码组中各码位的权值随着输入信号的幅度变化。
4. 脉冲编码调制（PCM）模拟信号经过抽样、量化、编码完成A / D 变换，称为脉冲编码调制（PCM）。
标准化的PCM 码组（电话语音）由8位码组代表一个抽样值。
语音模拟信号在发送端经过抽样、量化和编码后得到PCM 信号，并经过数字信道传输。
在接收端，将收到的PCM 码（二进制码组）通过滤波器滤去大量的高频分量，还原成模拟语音信号。
PCM原理如图2-4所示。
返回2.2.2语音编码技术信源编码:将信号源中的多余信息去除，形成适合传输的信号，以提高数字通信传输的有效性。
语音编码:在保持一定算法复杂度和通信延时的前提下，利用尽可能少的信道容量，传送质量尽可能高的话音。
方法的优化：在算法复杂度和时延之间找到平衡点，并向更低比特率方移动该平衡点。
语音编码的性能指标： 语音质量编码速率信号延时算法复杂度语音编码方法：（1）波形编码从语音信号波形出发，对波形的采样值、预测值或预测误差值进行编码。
以重建语音波形为目的，尽可能使重建波形接近原信号波形 适应能力强，重建语音质量好，但对编码速率要求较高。
能在64 kbit/s至16 kbit/s的速率上获得较为满意的语音质量。
①脉冲编码调制（PCM）PCM是固定电话、长途中继和光纤传输的标准码型，速率为64kbit/s，采用压扩技术，即非均匀量化。
②增量调制（DM）用一位编码反映信号的增量是正或负的一种脉冲编码调制，并出现了总和增量调制、数字音节压扩增量调制和差分脉码调制等改进方法。
③自适应差分编码调制（ADPCM）综合脉冲编码调制和增量调制的特点，依据相邻样值的差值编码的方式，有效地消除了语音信号中的冗余度，提高了编码的有效性，速率为32 kbit/s。
④子带编码（SBC）对输入模拟信号进行频域分割的一种编码方式，其优点是各子带可选择不同的量化参数以分别控制它们的量化噪声。
⑤自适应变换编码（ATC）将语音在时间上分段，每段取样后经数字正交变换转至频域（时域－频域变换），取相应各组频域系数，然后对系数进行量化、编码和传输；对接收端则进行相反处理，以恢复时域信号，再将各时段信号连成语音，速率为12~16 kbit/s 。
（2）参量编码在语音信号某特征空间抽取特征参量，构造语音信号模型，利用参量量化过程生成码字进行传输，在接收端利用码字重建语音信号一种编码方式。
根据从语音段中提取的参数，在接收端合成一个新的声音相似（但波形不尽相同）的语音信号，实现该过程的系统称声码器。
参量编码应用于利用无线信道的移动通信等设备：①RPE-LTP（规则脉冲激励长时预测编码）---用于GSM移动通信②CELP（码本激励线性预测编码）---用于CDMA（IS-95）移动通信返回2.2.3图像编码技术 图像通信的特点:通信效率高形象逼真便于记录功能齐全信息量大，占用频带宽图像信息量大而所需传输带宽和存储空间多，压缩数字图像信号编码速率为图像处理首要任务。
模拟方式下传输一路电话信号，需一条带宽为4kHz的模拟话路；而一路标准电视信号的带宽是6 MHz，需要1000条以上的模拟话路。
数字方式下传输一路电话信号，只需一条64 kbit/s的数字话路，而采用8位线性码的一路数字电视信号的编码速率为2×6×106×8 = 96 Mbit/s，需要1000条以上的数字话路。
模拟图像通信的特点：占用的频带宽。
需采用相位均衡器解决模拟信道中传输时线性相位特性问题 图像信号在相邻帧的对应位臵间及在同一帧的相邻位臵间，具有很强的相关性。
图像信息量大，而模拟信号压缩方法的压缩率很小，且对图像质量的影响较大。
模拟图像信号传输时有噪声积累效应，使图像传输劣化。
数字图像通信的特点：可多次中继而不致引起噪声严重积累：适于多次中继的远距离图像通信，也适于在存储中的多次复制。
有利于采用压缩编码技术：在一定的信道频带条件下可获得比模拟传输更高的通信质量；可采用抗干扰编码技术，提高抗干扰性能；易于实现保密通信。
体积小、功耗低。
易与联网，便于综合业务的应用。
占用信道频带较宽等缺点。
图像信号及其数字化：平面运动图像信息首先表现为光的强度或灰度，其随着平面坐标、光的波长和时间而变化。
若只考虑光的能量而不考虑光的波长，在视觉效果上只有黑白深浅之分而无色彩变化，该图像称黑白图像；对于彩色图像，任一彩色可分解成红、绿、蓝3种基色。
在处理图像前，需先将代表图像的连续信号转变为离散信号，该过程称为图像信号的数字化。
图像信号数字化处理过程：①抽样②量化图像压缩编码原理：图像中存在信息冗余，是可以对其进行压缩的前提条件；图像虽含有大量的数据，但这些数据是高度相关的。
大量的冗余信息（空间冗余、时间冗余、结构冗余、编码冗余等）存在于一幅图像内部以及视频序列中，为图像压缩编码提供了依据。
若能够去除这些冗余信息，使用尽量少的比特数来表示和重建图像，就可实现图像的压缩。