数字通信基本原理
通信技术的基本原理及分类
通信技术的基本原理及分类一、引言通信技术是指利用无线或有线的电子设备和方式来传送和交换信息的技术。
随着科技的发展，通信技术在现代社会中扮演着重要的角色。
本文将介绍通信技术的基本原理及其分类，并逐步分解步骤进行详细阐述。
二、通信技术的基本原理1.信息传输原理- 信息的产生：信息源将产生的原始信号转换为电信号，例如声音的模拟信号转换为电压的模拟信号。
- 编码处理：通过将模拟信号进行数字化编码，使其适合于数字通信。
- 调制技术：将数字信号通过调制技术转换为模拟信号，包括频率调制、幅度调制和相位调制等。
- 信号的传输与接收：通过无线电波、光纤、导线等介质将调制后的信号传输到接收端，然后解调还原为数字信号。
- 数据处理和解码：接收端对数字信号进行解码和处理，还原为原始的信息信号。
2.信道特性- 信道的带宽：衡量信道传输能力的宽度，即它能够传输的频率范围。
- 信号的传播特性：根据传输介质的不同，信号的传播特性也有所差异，例如无线电波的传播性能受到天线的方向性和电波衰减的影响。
- 信号的失真和干扰：信号在传输过程中会受到噪声和干扰的影响，导致信号质量下降。
- 容量和速率：信道的容量定义了最大的传输速率，不同的信道其容量和速率也有所不同。
三、通信技术的分类1.有线通信技术- 光纤通信：利用光纤作为传输介质，通过光的全内反射将信号传输到目标地点，具有高带宽和长传输距离的优势。
- 导线通信：通过金属导线传输信号，包括电视原理、电话线路等。
2.无线通信技术- 广播与电视：利用地面或卫星等广播电波传输音频和视频信号。
- 移动通信：无线手机、蜂窝网络和卫星通信等。
- 无线局域网：如Wi-Fi技术。
3.卫星通信技术- 地球站：在地面上进行信号的发射和接收，实现地面与卫星之间的通信。
- 卫星：作为中继站，接收地面信号后再向其他地方发送。
四、通信技术的步骤1.信息源产生信号。
2.信号编码和数字化处理。
3.通过调制将信号转换为适合传输的模拟信号。
数字通信原理-第一章
小结： 通信及通信系统构成
通信的概念 通信系统构成：各部分功能
信息、信号及分类
信源发出的信息经转换成为信道上传输的信号：
模拟信号（幅度取值是连续的）：连续信号 离散信号 数字信号（幅度取值是离散的）： 二进码 多进码 连续信号 离散信号
{
{ {
模拟通信和数字通信 模拟通信：以模拟信号的形式传递消息（采用频分复用
数字通信系统的主要性能指标
有效性指标 可靠性指标
{
{
信息传输速率 符号传输速率 （定义、关 系） 频带利用率 误码率 （定义） 信号抖 动
复习题 1、模拟信号和数字信号的特点分别是什么? 2、数字通信系统的构成模型中信源编码和信源解码 的作用是什么？画出话音信号的基带传输系统模型。 3、数字通信的特点有哪些? 4、为什么说数字通信的抗干扰性强，无噪声积累？ 5、设数字信号码元时间长度为 1微秒，如采用四电 平传输，求信息传输速率及符号速率。 6、接上题，若传输过程中 2 秒误 1 个比特，求误 码率。 7、假设频带宽度为 1024kHz，可传输 2048kbit/s 的比特率，试问其频带利用率为多少？
第四节 数字通信的特点及性能指标
信息传输速率Rb与符号传输速率NB的关系为： Rb=NB （二进制） Rb=NB·log2M Rb>NB （多进制）
{
频带利用率 （ η）
定义:单位频带内的传输速率（真正用来衡量数字通信系统传输效率 的指标）
符号传输速率 （Bd/Hz） 频带宽度 信息传输速率 η= （bit/s/Hz） 频带宽度
实现多路通信）
数字通信:以数字信号的形式传递消息（采用时分复用实
现多路通信）。 数字通信系统的构成（包括发送终端、信源编码、信道编 码、调制、信道以 及收端的解调、 信道解码、信源解码和接收终端）
精品课件-数字通信原理(李白萍)-第1章
第 1 章 绪论 1.3 数字通信系统的主要性能指标 (1) 有效性。 (2) 可靠性。 (3) 适应性。 (4) 经济性。 (5) 保密性。 (6) 标准性。 (7) 维修性。
31
第 1 章 绪论
1.3.1 1. 例如， 某系统在2 s内传送4800个码元， 则系统的传码率
为2400 Baud。 虽然数字信号有二进制与多进制的区分， 但码 元速率RB与信号的进制无关，只与码元宽度TB有关， 即
28
第 1 章 绪论 1.2.5
相对于模拟通信系统而言， 数字通信系统具有以下优点。 (1) 抗干扰、 抗噪声能力强， 无噪声积累。 (2) 便于加密处理， 保密性强。 (3) 差错可控。 (4) 利用现代技术， 便于对信息进行处理、 存储、 交换。 (5) 便于集成化， 使通信设备微型化。
29
第 1 章 绪论 数字通信系统相对于模拟通信系统来说， 主要有以下两个 缺点。 (1) 数字信号占用的频带宽。 (2) 对同步要求高， 系统设备比较复杂。
在多进制中， RBN与RbN的数值不同， 单位亦不同。 它 们之间在数值上有关系式
(1-7)
RbN=RBN lb N
在码元速率保持不变的条件下， 二进制信息速率Rb2与
多进制信息速率RbN之间的关系为
Rb2
RbN lbN
(1-8)
35
第 1 章 绪论 在信息速率保持不变的条件下， 二进制码元速率RB2与 多进制码元速率RBN之间的关系为
单位时间内错误接收的比特数 Pb 单位时间内系统传输的总比特数
(1-13)
二进制时， Pe=Pb； N进制时， 与解码方式等有关， 一般情况下Pb<Pe。
39
第 1 章 绪论 【例1-2】 某信息源包含A、 B、 C、 D四个符号， 这 四个符号出现的概率相等， 传输时编码为二进制比特， 并已知 信息速率Rb=1 Mb/s (1) 求码元传输速率； (2) 若信息源工作1 h后， 大致均匀地发现了36个差错比特， 求误信率和误码率。
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
数字光纤通信系统的工作原理
数字光纤通信系统的工作原理数字光纤通信系统是一种高速、高带宽的数据传输技术，其工作原理基于光学和电学的相互作用。
数字光纤通信系统主要由三部分组成：发射机、光纤传输线路和接收机。
发射机是数字光纤通信系统中的第一部分，它将电信号转换为光信号并将其发送到光纤传输线路上。
发射机主要由三个部分组成：激光器、调制器和驱动电路。
激光器是发射机的核心部件，它能够产生高强度、单色、相干的激光束。
调制器则是将电信号转换为激光脉冲的设备，它能够对激光束进行调制以便在传输过程中能够正确地识别出每一个二进制位。
驱动电路则是用来控制调制器的工作状态，以便让其按照正确的时间序列进行工作。
光纤传输线路是数字光纤通信系统中的第二部分，它是负责将激光脉冲从发射机传输到接收机的媒介。
在传输过程中，激光脉冲会在光纤中不断地反射和折射，以保证光信号能够稳定地传输到目的地。
光纤传输线路主要由两个部分组成：光纤和连接器。
光纤是数字光纤通信系统中最重要的部件之一，它具有非常高的抗干扰性和传输带宽。
在数字光纤通信系统中，常用的是单模光纤，它能够将激光脉冲通过一个非常小的核心直接传送到接收机中。
连接器则是用来连接不同段光纤的设备，它能够确保激光脉冲在传输过程中不会受到损失或干扰。
接收机是数字光纤通信系统中的第三部分，它负责将从传输线路上接收到的激光脉冲转换为电信号并将其输出。
接收机主要由两个部分组成：探测器和前置放大器。
探测器是接收机中最重要的部件之一，它能够将从传输线路上接收到的激光脉冲转换为电信号。
前置放大器则是用来增强探测器输出信号强度，并将其输出到后续的数字处理器中进行解码和处理。
总之，数字光纤通信系统是一种高速、高带宽的数据传输技术，其工作原理基于光学和电学的相互作用。
通过发射机将电信号转换为光信号并将其发送到光纤传输线路上，再通过接收机将从传输线路上接收到的激光脉冲转换为电信号并将其输出，从而实现了数字信息在长距离范围内的高速、稳定地传输。
通信的数学原理
通信的数学原理
通信的数学原理包括调制、信道编码、差错控制和解调等技术。
这些技术可以有效地在数据传输过程中提高数据传输的可靠性和效率。
调制是指将数字信号转换成模拟信号的过程。
常用的调制技术有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）等。
调制技术可
以将数字信息转换成模拟信号，以便在信道中传输。
信道编码是为了抵抗信道噪声而设计的重要技术。
通过引入冗余信息，信道编码可以在传输过程中检测和纠正错误。
最常用的信道编码形式是纠错码，如海明码、卷积码和低密度奇偶校验码（LDPC码）等。
差错控制是为了提高信号传输的可靠性而采取的措施。
差错控制技术通过检测和纠正传输过程中产生的差错，保证数据的完整性。
常用的差错控制技术有前向纠错（FEC）和自动重传请
求（ARQ）等。
解调是将模拟信号还原成数字信号的过程。
解调器可以将接收到的模拟信号转换成数字信号，以便在终端设备中进行处理和解码。
解调还可以进行信号恢复和时钟恢复等操作，以确保数据传输的准确性。
综上所述，调制、信道编码、差错控制和解调等数学原理是现代通信系统中不可或缺的核心技术。
这些技术的应用可以提高
数据传输的可靠性和效率，为人们的通信活动提供了强大的支持。
通信底层原理最详细讲解
通信底层原理最详细讲解通信底层原理涉及多个领域，包括信号传输、编解码、调制解调、物理介质等。
以下是对通信底层原理的详细讲解：1.信号传输：•通信系统的基础是信息的传输。
在数字通信中，信息通常被表示为二进制序列（0和1），称为比特流。
•信号可以通过导线、光纤、无线电波等介质进行传输。
在有线通信中，电信号沿着导线传输；在无线通信中，电信号被转换成电磁波并通过空气传播。
•信号传输时可能会受到噪声、衰减和失真等干扰，因此需要采取措施对信号进行增强、修复和保护。
2.编解码：•信息在传输前需要经过编码和解码的过程。
编码将原始数据转换为适合传输的形式，而解码则将接收到的数据还原成原始信息。
•编解码技术有很多种，常见的包括奇偶校验、CRC校验、汉明码等。
这些技术可以检测和纠正传输过程中产生的错误，提高通信的可靠性。
3.调制解调：•调制是将数字信号转换成模拟信号的过程，解调是将模拟信号转换回数字信号的过程。
调制技术有幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）等。
•调制技术可以使信号适应不同的传输介质和通信环境，提高信号的传输效率和质量。
4.物理介质：•物理介质是信号传输的载体，可以是有线介质（如电缆、光纤）或无线介质（如电磁波、红外线）。
•不同的物理介质具有不同的传输特性，如带宽、传输距离、抗干扰能力等。
选择合适的物理介质可以提高通信系统的性能和稳定性。
5.协议与协议栈：•通信协议规定了通信设备之间的通信规则和数据格式。
常见的网络协议有TCP/IP、HTTP、FTP等。
•协议栈是一组按照层次结构组织的通信协议，分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
每一层负责不同的功能，协议栈的设计使得通信系统更加模块化和可扩展。
综上所述，通信底层原理涵盖了信号传输、编解码、调制解调、物理介质和协议等多个方面。
了解这些原理可以帮助我们理解通信系统的工作原理，从而设计和优化通信系统。
数字通信系统工作原理
数字通信系统工作原理数字通信系统是一种利用数字信号进行信息传输的系统。
它的工作原理是将要传输的信息转换为数字信号，并通过传输介质传送到接收端，然后再将数字信号转换为原始信息。
数字通信系统的工作原理可以分为三个主要步骤：信号采样、信号编码和信号调制。
信号采样是将模拟信号转换为数字信号的过程。
模拟信号是连续变化的信号，而数字信号是离散的信号。
为了将模拟信号转换为数字信号，需要对模拟信号进行采样。
采样是指在一定时间间隔内对模拟信号进行采集，将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
采样的频率越高，转换后的数字信号越接近原始信号。
接下来，信号编码是将数字信号转换为二进制码的过程。
在数字通信系统中，常用的编码方式有脉冲编码调制（PCM）、差分编码调制（DM）、正交振幅调制（QAM）等。
脉冲编码调制是将离散的数字信号转换为一系列脉冲，通过控制脉冲的幅值和宽度来表示不同的数字。
差分编码调制是将每个样本值与前一个样本值之间的差异进行编码，减少了传输数据量。
正交振幅调制是将数字信号分为实部和虚部，通过不同的幅度和相位来表示不同的数字。
信号调制是将数字信号转换为适合传输的信号。
传输介质通常是电磁波，所以需要将数字信号转换为电磁波信号进行传输。
常用的调制方式有频移键控调制（FSK）、相移键控调制（PSK）和正交幅度调制（QAM）等。
频移键控调制是通过改变载波的频率来表示数字信号。
相移键控调制是通过改变载波的相位来表示数字信号。
正交幅度调制是通过改变载波的幅度和相位来表示数字信号。
在接收端，需要对传输过程中产生的噪声进行处理，以保证信号的质量。
常用的方式有信号解调、信号解码和信号重构。
信号解调是将调制过程中产生的信号转换为数字信号。
信号解码是将数字信号转换为原始信息。
信号重构是将数字信号转换为模拟信号。
数字通信系统具有许多优点。
首先，数字信号具有较好的抗干扰能力，能够更好地传输信号。
其次，数字信号可以进行压缩和加密，提高了信息传输的效率和安全性。
数据通信原理
数据通信原理数据通信原理是指通过传输介质将数据从一个地点传递到另一个地点的过程。
在数据通信中，数据被分割为一系列的数据包，并通过网络传输到目的地。
数据通信原理主要涉及以下几个方面：1.调制解调：调制解调是将要传输的数据从数字信号转换为模拟信号的过程，然后将模拟信号传输到接收方后再进行解调还原为数字信号。
调制的目的是将数字信号转换为适合传输的频率范围内的模拟信号，解调则是将接收到的模拟信号转换为可供使用的数字信号。
2.传输介质：数据通信中使用的传输介质有多种，包括电缆、光纤、无线信号等。
不同的传输介质具有不同的特点和适应场景，如电缆传输适合短距离高带宽传输，光纤传输适合长距离高速传输等。
3.编码和解码：为了提高数据传输的可靠性和效率，数据在传输过程中会进行编码和解码。
编码将原始数据转换为特定编码格式，使其具备一定的容错能力，能够纠正一定数量的传输错误；解码则是将接收到的编码数据转换为原始数据。
4.传输协议：数据通信中使用的传输协议规定了数据在网络中的传输方式和规则。
常见的传输协议包括TCP/IP协议，用于互联网传输；以太网协议，用于局域网传输等。
5.差错控制：在数据通信过程中，可能会因为传输噪声、干扰等原因导致数据传输错误。
差错控制技术可用于检测和纠正传输过程中的错误，常见的差错控制技术包括奇偶校验、CRC校验等。
6.流量控制：为了保证数据传输的平稳进行，需要对数据的传输速度进行控制。
流量控制技术可用于调节发送方的传输速度，防止接收方无法及时处理数据导致的数据丢失或堆积等问题。
7.路由选择：在数据通信中，如果传输路径有多个选择，需要选择最佳的传输路径。
路由选择技术可用于确定数据传输的最佳路径，提高数据传输的效率和稳定性。
数据通信原理包括调制解调、传输介质、编码和解码、传输协议、差错控制、流量控制和路由选择等方面的内容，对于数据的可靠传输和高效传输起着重要的作用。
数据通信的基本原理
数据通信的基本原理
数据通信是指在网络中通过传输媒介进行信息交流的过程。
其基本原理可以归纳为以下几点：
1. 数据格式：数据通信的第一步是确定数据的格式。
不同的应用领域和通信协议对数据格式有不同的要求，通常使用二进制、文本等格式来表示数据。
2. 数据传输媒介：数据通信需要借助传输媒介来进行信息传递，常见的传输媒介包括电缆、光纤、无线等。
不同的传输媒介有不同的传输速率、传输距离和传输可靠性。
3. 编码与调制：数据在传输过程中需要经过编码与调制的处理。
编码将数据转换为适合传输的信号格式，如数字信号或模拟信号。
调制是将信号调整为适合传输媒介的形式，如将数字信号调制为模拟信号以便通过模拟传输媒介传输。
4. 传输原理：数据通信的传输原理包括串行传输和并行传输。
串行传输是指逐位地传输数据，适用于低速率和长距离传输；并行传输是指同时传输多位数据，适用于高速率和短距离传输。
5. 数据传输控制：为了确保数据的可靠传输，数据通信中需要采取一系列的控制手段。
例如，数据帧的起始和结束标记、差错检测和纠错等技术可以保证数据的完整性和正确性。
6. 协议与路由：在数据通信中，通信双方需要遵循相应的通信协议进行数据交换。
通信协议定义了数据交换的规则和格式，
确保通信的顺利进行。
同时，路由技术可以在网络中将数据从发送端传输到接收端，确保数据能够正确到达目的地。
综上所述，数据通信的基本原理包括了确定数据格式、选择传输媒介、进行编码与调制、选取传输原理、采取数据传输控制措施以及遵循通信协议和路由技术等方面。
通讯基础必学知识点
通讯基础必学知识点1. 通信基本原理：通信基本原理包括信息的编码与调制、信道的传输与传播、信号的解调与解码等方面。
编码与调制是将数字信息转换成模拟信号或数字信号的过程；信道的传输与传播是指信号在通信介质中传输的过程；信号的解调与解码是将模拟信号或数字信号转换成数字信息的过程。
2. 信道与信噪比：信道是指信息传输的媒介，可以是电磁波在空间中传播的介质，也可以是电缆、光纤等导体。
信道的质量可以用信噪比来衡量，信噪比是信号功率与噪声功率之比，用来描述信号与噪声的相对强弱程度。
3. 数字通信技术：数字通信技术是将模拟信号转换成数字信号，并以数字信号进行传输和处理的通信技术。
数字通信技术具有抗干扰能力强、误码率低、传输容量大等优点。
常见的数字通信技术包括调幅、调频、调相、多址技术等。
4. 通信协议：通信协议是指计算机或通信设备之间进行通信时所遵循的规则和约定。
通信协议包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层等不同层次的协议。
常见的通信协议有TCP/IP协议、HTTP协议、FTP协议等。
5. 信号与系统：信号与系统是指信号的产生、传输、处理和分析等过程与方法。
信号可以是连续时间信号或离散时间信号，系统可以是连续时间系统或离散时间系统。
信号与系统理论是通信系统设计和信号处理等领域的基础。
6. 调制与解调技术：调制与解调技术是将数字信息转换成模拟信号或数字信号的过程，以及将模拟信号或数字信号转换成数字信息的过程。
常见的调制与解调技术包括调幅调制（AM）、调频调制（FM）、调相调制（PM）等。
7. 无线通信技术：无线通信技术是指通过无线电波或红外线等无线介质进行信息传输的技术。
常见的无线通信技术包括无线电通信、移动通信、卫星通信、蓝牙通信、红外线通信等。
8. 数据压缩与编码：数据压缩与编码是将冗余信息从数据中去除，减小数据量的过程。
数据压缩与编码可以将数据表示得更紧凑和有效，节省存储空间和传输带宽。
常见的数据压缩与编码技术包括哈夫曼编码、算术编码、字典编码等。
数字通信原理
数字通信原理第一章概述一、通信及通信系统的构成1、概念2、构成二、信息、信号及分类1、信息：用来排除不定性的东西。
2、信号：是用来携带信息的载体。
3、信号分类：模拟信号：强度的取值随时刻连续变化，取值个数无限。
数字信号：强度参量的取值是离散变化的，取值个数有限。
PAM信号是模拟信号。
（时刻上离散，但幅度取值不是有限个。
）三、模拟通信和数字通信四、数字通信的特点及性能指标1、特点：（1）抗干扰能力强，无噪声积存（2）便于加密处理（3）利于采纳时分复用实现多路通信（4）设备便于集成化、小型化（5）占用频带宽2、性能指标：信息传输速率（bit/s）：每秒钟传输的信息量。
有效性指标符号传输速率（Bd）：单位时刻内传输码元的数目。
频带利用率：单位频带内的传输速率。
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。
可靠性指标抖动：是指数字信号码相关于标准位置的随机偏移。
M进制信号与二进制信号码元数n的关系为：M = 2n因此，信息传输速率与符号传输速率的关系是：Rb = NB·M2log式中：Rb 为信息传输速率。
NB为符号传输速率。
M为码元（或符号）的进制数。
例如：四进制码元序列符号传输速率2000Bd，其信息传输速率为多少？Rb = NB· log2M= 2000×log24= 4000 bit/s用来衡量数字通信系统传输效率（有效性）的指标应当是单位频带内的传输速率。
误码率（平均误码率）P e = ∞→N lim Nn传输总码数发生误码个数第二章 语声信号数字化编码第一节 差不多概念A/D 变换 抽样：是将模拟信号在时刻上离散化的过程。
量化：是将信号在幅度上离散化的过程。
编码：是将每个量化后的样值用一定的二进制代码来表示。
D/A 变换：译码、滤波（低通）第二节 PCM 编码一、抽样1、抽样定义及实现的电路模型)(t f s = )(t f ×)(t S T2、抽样定理（能判定信号的类型，确定抽样频率的大小，画出频谱图）（1） 低通型信号：是指低端频率从0或某一频率0f 到某一高限频率M f 的带限信号，并有0f 〈M f －0f 的限定条件。
数字通信原理(黎洪松)1-3章 (1)
第 1 章 数字通信基础
压
保
信
信
信
缩
密
道
调
信
解
道
源
编
编
编
制
道
调
解
码
码
码
码
保
压
密
缩
信
解
解
宿
码
码
信 源 编码 发送端
噪声
信 源 解码 接收端
图 1-6 数字通信系统模型
第 1 章 数字通信基础
下面简述各部分的主要功能。
(1) 信源编码和信源解码（译码）。信源编码的任务是把信 源输出的消息变换为所需的信息码元序列（信息序列），要包括 压缩编码和保密编码。 压缩编码是信源编码的基本功能， 其作 用是通过减小数字信号的冗余度来压缩数据，降低数码率， 从而 提高数字信号传输的有效性。如果是模拟信源，则它还包括模拟 信号的数字化(A/D)部分，即对模拟信号进行抽样、量化和编码， 转换成数字信号，然后再对数字信号进行压缩编码， 如图 1-7 所示。保密编码的作用是对压缩编码后的信码进行加密，确保信 息传输的安全保密性。信源解码的作用与信源编码相反， 它是把 信息码元序列变换为适合于信宿接收的信号。
lbP(x1)，-lbiP1 (x2)，…，-lbP(xn)，其平均信息量为
H (x) P(x1)[1bP(x1)] P(x2 )[1bP(x2 )] P(xn )[1bP(xn )]
n
P(xi )1bP(xi ) i 1
(1.1-6)
显然，当信源中每个符号等概独立出现时，信源的平均信息量有
第 1 章 数字通信基础 (1) 信息量I是概率的函数， 即 I=I［P(x)］
(1.1-1)
数字通信原理与技术
数字通信原理与技术数字通信是一种利用数字信号传输信息的通信方式，它在现代通信领域中起着至关重要的作用。
数字通信技术的发展不仅推动了通信行业的进步，也深刻影响着人们的生活。
本文将从数字通信的基本原理、技术特点和应用领域等方面进行介绍，希望能够为读者提供一些有益的信息和知识。
首先，我们来谈谈数字通信的基本原理。
数字通信是利用数字信号来传输信息的通信方式，它通过将模拟信号转换成数字信号，再进行传输和接收。
数字信号是一种离散的信号，它具有抗干扰能力强、传输质量稳定等优点。
而数字通信的基本原理就是通过编码、调制、传输和解调等步骤来实现信息的传输和接收。
其次，我们来探讨一下数字通信技术的特点。
数字通信技术具有高效、可靠、灵活等特点。
首先，它能够通过数字信号处理技术实现信息的压缩和加密，从而提高了信号的传输效率和安全性。
其次，数字通信技术还可以利用现代通信网络，实现多媒体信息的传输和互联互通。
此外，数字通信技术还可以通过软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）等技术，实现通信网络的灵活配置和管理。
最后，我们来看一下数字通信技术在实际应用中的情况。
数字通信技术已经广泛应用于移动通信、互联网、卫星通信、数字电视等领域。
在移动通信领域，数字通信技术不仅实现了语音通信，还能够实现数据传输和多媒体通信。
在互联网领域，数字通信技术为互联网的发展提供了技术支持，实现了全球范围内的信息交流和资源共享。
在数字电视领域，数字通信技术实现了高清晰度、多频道、互动式等特点，为用户提供了更加丰富和便利的观看体验。
综上所述，数字通信作为一种重要的通信方式，其原理和技术特点决定了其在现代通信领域中的重要地位。
随着信息技术的不断发展，数字通信技术也将不断得到完善和应用，为人们的生活和工作带来更多便利和可能。
希望本文能够为读者提供一些有益的信息和启发，让大家对数字通信有更深入的了解和认识。
数字通信原理知识点整理
第一章 绪论1. 数字通信系统模型通信系统结构：信源-发送设备-传输媒质-接收设备-收信数字通信系统模型：信源-信源编码-信道编码-调制-信道-解调-信道解码-信源解码-收信 其中干扰主要来至传输媒质或信道部分 信源编码的作用： 信道编码的作用：2. 香农信道容量公式SCWlog21NECSCWb，代入上式有 EbN021NN0W对上式进行变形后讨论其含义：令CW，讨论当信道容量C固定时，EbN0和W的关系。
注意，W的单位是Hz，（1） （2）S是瓦特比值！ NEbN0CWW0，功率可以无限换取带宽 WCWEbN01.6dB，带宽不能无限换取功率（3）PPPRmaxCITWlog21ITWlog21，信噪比一定时，传输NNN时间和带宽也可以互换第三章 模拟线性调制1. 调制分类A. AM（双边带幅度调制）载波 CtA0cosctc已调信号 SAMtA0ftcosctc产生方式：将调制信号ft加上一个直流分量A0然后再乘以载波cosctcAM调制信号信息包含在振幅中 其频谱为 SAM1FcFc A0cc2实现频谱的搬移，注意直流分量的存在。
B. DSB-SC（抑制载波双边带调制）产生方式：相对于AM调制，仅是A00，即不包含直流分量 DSB-SC调制信号信息包含在振幅和相位中已调信号 SAMt其频谱为ftcosctcSAM1FcFc2C. SSB（单边带调制）产生方式：DSB信号通过单边带滤波器，滤除不要的边带 ．．．．．．已调信号 SSSBSDSBHSSB实际物理信号频谱都是的偶函数，可去掉其中一个边带，节省带宽和功率任何信号 ．．．．ft可以表示为正弦函数的级数形式，仅讨论单频正弦信号的单边带调制不失一般性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．sDSBtcosmtmcosctc sSSBtcosmtmcosctcsinmtmsinctc令c0，m0，式中“-”取上边带，“+”取下边带sSSBtcosmtcosctsinmtsinct通过移相相加或相减可以得到相应边带的调制信号。
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。
数字通信系统工作原理
数字通信系统工作原理数字通信系统是现代通信领域中广泛应用的一种通信技术，它以数字信号为基础进行信息传输。
数字通信系统的工作原理主要可以分为信源编码、数字调制、信道传输、数字解调和信源译码等几个关键步骤。
本文将详细介绍数字通信系统的工作原理及相关技术。
一、信源编码在数字通信系统中，信息源产生的信号通常是模拟信号。
为了便于数字化处理和传输，需要将模拟信号转换为数字信号。
信源编码的目的就是对模拟信号进行数字化表示，常用的信源编码方法包括脉冲编码调制（PCM）和差分脉冲编码调制（DPCM）等。
其中，PCM是一种广泛应用的信源编码方法，将模拟信号离散化，并按照一定的采样率进行采样，将每个采样值用二进制码表示。
二、数字调制数字调制是指将数字信号映射到模拟信号空间中，通过模拟信号传输进行信息传递的过程。
常用的数字调制方法有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）等。
其中，调幅是一种常用的数字调制方式，通过对数字信号进行幅度的调制来表示信息。
调幅信号可以通过载波信号的幅度变化来表达数字信号中的0和1。
三、信道传输信道传输是指数字信号在传输介质中传输的过程。
在数字通信系统中，传输介质可以是导线、光纤或者无线通信频段。
在信道传输中，常会受到信号损耗、干扰和传播时延等影响。
为了保证传输质量，常常使用调制和编码技术来提高传输效率和可靠性。
四、数字解调数字解调是数字通信系统中的重要环节，其目的是将接收到的模拟信号恢复为数字信号。
在数字解调中，需要进行信号的解调、时钟恢复和抗干扰等处理。
解调是将经调制的信号恢复为原始的数字信号，时钟恢复是为了在解调过程中同步恢复传输信号的时钟频率，抗干扰技术可以在传输过程中减少噪声和干扰的影响。
五、信源译码信源译码是对数字信号进行译码，将数字信号转换为原始信息。
在数字通信系统中，经过信源编码和数字调制后的信号到达接收端，需要通过信源译码将其恢复为原始的信息。
常用的信源译码方法有译码器、反脉冲编码调制（NRZ）和解调解码器等。
数字通信原理(1.1)
处理的目的在于使单位时间内传输更多的消息。
从信息论的观点来说，消息传输速度可用单位时间内传送的 信息量来衡量。
模拟通信中还有一个重要性能指标：均方误差。它是衡 量发送的模拟信号与接收端复制的模拟信号之间误差程度的 质量指标。均方误差越小，复制的信号越逼真。
2001 Copyright
SCUT DT&P Labs
log以2为底时，单位为比特：bit log以e为底时，单位为奈特：nit。
2001 Copyright
信息量的单位与对数的底有关：
SCUT DT&P Labs
22
3. 离散信源的信息量
下面先来讨论等概率出现的离散消息的度量： 传递Ｍ个消息之一，只需采用一个Ｍ进制的波形来传递； 任意一个Ｍ进制波形总可用若干个二进制波形来表示。 定义：传送两个等概的二进制波形之一的信息量为１， 单位：比特 则： I log ( 1 ) 1(bit)
2）模拟通信系统的优缺点 优点：通过信道的信号频谱比较窄，因此信道的利用 率高。 缺点： （1）传输的信号是连续的 ，混入噪声干扰后不易清除， 即抗干扰能力差。 （2）不易保密通信，即安全性差。 （3）设计不易大规模集成化。 （4）不适于飞速发展的计算机通信要求。
2001 Copyright
SCUT DT&P Labs
信息的度量方式还应满足可加性； 信息量应该是事件发生概率的函数；
2001 Copyright
SCUT DT&P Labs
20
1.2 信息的度量
3. 离散信源的信息量
离散信源统计特性的描述－－概率场
设离散信源包含N种可能的符号，相应的概率场： x1 p(x1) x2 p(x2) x3 . . . . . xN
通信原理知识
通信原理知识
通信原理是指在传输信息时，通过信号的生成、编码、调制、调整及解码等过程，从发送端将信息通过信道传输到接收端，并从接收端恢复原始信息的技术原理和方法。
其核心目标是实现信息的可靠传输和高效传送。
在通信原理中，常见的技术原理包括：
1. 模拟通信原理：模拟通信是指将原始信息转换成连续变化的模拟信号，通过调制、放大、传输等步骤进行传输的通信方式。
常见的模拟调制技术有调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）等。
2. 数字通信原理：数字通信是指将原始信息转换为离散的数字符号，通过编码、传输和解码等步骤进行传输的通信方式。
常见的数字调制技术有振幅调制（ASK）、频移键控（FSK）、
相移键控（PSK）和正交幅度调制（QAM）等。
3. 噪声及信道模型：通信过程会受到噪声和信道影响，因此了解噪声与信道的特性对通信原理至关重要。
噪声主要包括加性白噪声和信道噪声，信道模型则用于描述信号在信道中的传输特性。
4. 调制解调技术：调制解调技术是实现信号调制和解调的关键环节。
调制将原始信号转换为适合传输的信号，解调则将接收到的信号恢复为原始信号。
常见的调制解调技术有振幅调制解调、频移键控解调、相移键控解调和正交幅度调制解调等。
5. 误码控制：为了保证信息的可靠传输，通信系统常常采用纠错编码、交织技术和反馈控制等方法来进行误码控制。
这些技术可以提高通信系统的容错性，减小信道传输中出现的错误率。
综上所述，通信原理涉及信号的调制与解调、噪声与信道模型、误码控制等多个方面的知识。
深入理解通信原理对于设计和改进通信系统具有重要的意义。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
0 2 4 6 8 10 sampling time, tk [ms]
采样频率 fS = 1/ tS
Vk V (t) δ(t nTs ) n
V (nTs )δ(t nTs )
其中 Ts 1/ fs
, fs : 采样频率
如果一个信号，所包含的最高频率为fMAX，当以 fS 定理 >=2 fMAX 的频率对信号进行采样，则该信号完全
模拟信号编码 脉冲编码调制
模拟 随时间连续变化的函数 : V(t).
数字
仅在离散的时刻有取值的离散 函数: Vk = V(tk).
Voltage [V] Voltage [V]
0.3 0.2 0.1
0 -0.1 -0.2
0
246 time [ms]
0.3
0.2
0.1
0
-0.1
ts
-0.2
8 10
数字数据编码 曼彻斯特码和差分码
数字数据编码 多电平信号编码
8B6T MLT-3
100Mb/s以太网的编码原则： 1）如果下一比特是0，电位保持不变； 2）如果下一比特是1并且当前电位非0， 下一电平为0； 3）如果下一比特是1并且当前电位是0， 下一电位是最后一个非零电平的相反值。
数字数据编码 块编码
加性噪声对信号的影响
12. 信道特性
H ()
m 0
m
H ()
2 B
c mc c m
0
2 B
c m c c m
H ()
A 0.707 A
0
1
2
无失真传输特性
H () K 0
Hale Waihona Puke ( ) jt00e(t)
r(t)
system
t0
数字数据编码 信号的两电平表示
数字数据编码 归零码和不归零码
1. 数字通信系统的组成
• 发送端 • 接收端 • 传输媒介 • 噪音 • 传输协议
规则1 规则2
. . . 规则n
发送设备
传输媒体 信道
噪音
规则1 规则2
. . . 规则n
发送设备
1. 数据和信号
• 数据：信息的表示形式 • 信号：信息在媒体上的表示形式，它以电
磁能量的方式在媒体上传输。
1. 数据和信号
时间
振幅 1s
01 10 01 11 11 00 10
电平4
电平3
电平2
电平1
脉宽
时间
二电平信号 四电平信号
7. 频谱分析
傅氏变换，傅氏级数
8. 脉冲信号波形及所包含的频率分量
9. 单个矩形脉冲的频谱
f (t) E
2
2
t
10. 周期型矩形脉冲的频谱
11. 噪声和信号
• 噪声
– 加性噪声：外部叠加干扰信号 – 乘性噪声：主要指不理想的信道特性
把数字信号解调出来，被传输的信号频谱发生了变化
3. 数据通信模式
• 单工
– 单方向通信，一端只能发送数据，另一端只能接收数据。 – 无线广播，传统的有线电视
• 半双工
– 可以实现分时的双向通信，通信的两端设备既可以发送数据，也 可以接收数据，但不能同时进行双向数据传输，在任意一个时刻， 信道上只有一个方向流动的数据。
– 根据同步方式分为：异步通信和同步通信
5. 通信系统主要性能指标
• 数据传输率
– 比特率 – 波特率 – 无噪信道最大传输速率 –…
• 数据传输质量
– 频带利用率 – 差错率 –…
6. 比特率和波特率
同样的波特率下， 二电平信号和多电 平信号的比特速率 不同。
振幅
1s
1011001 电平1
电平2 脉宽
• 数字数据模拟信号传输系统
– 传统的有线电视网（CATV）是模拟传输系统，使用线缆调制解调器（Cable Modem） 可以传送数字数据；
• 数字数据数字信号传输系统
– 例如：计算机网络 – 基带传输：数字信号直接加到信道上，信号频谱未发生变化； – 频带/宽带传输：把数字信号调制到另一高频信号上，进行传输，在接收端，还要
1. 数据和信号
• 信号
– 模拟信号和数字信号 – 光信号和电信号
2. 模拟传输系统和数字传输系统
• 模拟数据模拟信号传输系统：
– 无线电广播，传统的有线电视网、早期的固定电话和第一代移动电话均属于这一 类型。
• 模拟数据数字信号传输系统
– 由于数字传输的优越性，要将模拟数据在数字信道上传输，必须要将模拟数据变 为数字信号。通常采用PCM编码和Δ调制（delta modulation），先把模拟数据变为 数字数据，然后再把数字数据变为数字信号在信道上传输。现代的固定电话系统 只在用户到端局的几公里的传输是模拟的，到了交换局以后已是数字传输，到了 用户接收端又还原为模拟数据。因此，可以把固定电话系统看作模拟数据在数字 信道的传输系统。
– 音频：语音或音乐的表示形式。通过话筒以及相关电压放大电路 把声波转换成电压的波形。通过“采样”和“量化”可以实现模 拟量的数字化。由于音频数据时连续变化的数据流，对传输的延 迟很敏感。
– 视频：影像信息的表示形式。电视信号由每秒25帧的图像序列组 合而成。图像进而编码成数据。视频信号的特点是数据量大。视 频数据也是一个连续的数据流，在传输中对传输的延迟变化要求 很严格。
• 数据
– 文本：用一个字节或多个字节的二进制比特序列编码表示。例如 可以用ASCII码（1个字节）编码表示字符和符号，汉字用两个字节 编码表示；
– 图像：由行列排列的像素点构成。每个像素点的值代表该像素点 的亮度或颜色，全部像素点的集合就表示一副图像。一张400行 600列的图像大小是400×600=24万像素。如果是数字图像，若每 个像素用8个比特表示，则该图像的大小事1.92Mb。
可以通过采样点的数据表示。
• 采样值的频谱:
对v(t) 进行采样，得到
Vk V (t) δ(t nTs ) n
V (nTs )δ(t nTs ) n
Vk 的频谱为
Vk ( f
)
1 Ts
V(f
n
nfs )
Voltage [V]
0.3
0.2
0.1
0
-0.1
ts
-0.2
0 2 4 6 8 10 sampling time, tk [ms]
– 步话机
• 全双工
– 双向通信。任意时刻，信道上可以有向两个方向传输的数据流。 – 电话系统，计算机通信系统
4. 数据传输方式
• 并行通信
– 传送效率高，一次传送多个比特数据，但要用 多根数据线并行连接，用在要求高数据传输速 率，且两个设备相距不远的场合。
• 串行通信
– 数据只在一根数据线上传输，节省传输线，传 输效率低，用在远距离传输的场合。为了提高 数据传输速率，可选用高带宽的信道。