第1章 数字通信概述
第一讲 数据通信网络基础
数据通信网络基础主讲人：华山制作：华山第1章数据通信基础▪主要内容：数据通信的发展历史数据通信的构成原理数据通信方式分类及特点数据通信常用的传输介质和基本传输方式1.1 数据通信的发展历史▪三个阶段：第一阶段：具有通信功能的联机系统——多终端系统第二阶段：计算机网络——多机系统第三阶段：互联网——多网络系统1.2数据通信的构成1、计算机网络是一组自治的计算机互联的集合。
把分布在不同地理区域的独立式计算机及外部设备利用通信介质互连成功能强大的网络系统，实现相互通信和共享信息资源。
2、通信系统是通过数据电路将分布在远地的数据终端设备与计数机系统连接起来，实现数据传输、交换、存储和处理的系统。
3、协议是通信双方约定并且共同遵守的格式和规范。
4、数据通信是计算机网络的基本功能，用以实现计算机与终端之间或计算机与计算机之间的传递各种信息，将地理上分散的单位和部门通过计算机网络连接起来进行集中管理。
5、信息分布处理对于较大型的综合性信息通过某些算法将数据处理功能交给不同的计算机处理，以达到均衡使用网络资源，实现分布处理的目的。
6、比较典型的数据通信系统主要由数据终端设备、数据电路、计算机系统三部分组成接口接口数据电路终接设备数据电路终接设备传输信道数据终端设备数据输入输出设备通信控制器通信控制器中央处理机计算机系统1.3 数据通信的交换方式1、电路交换——面向连接的网络2、报文交换报文交换是将用户的报文存储在交换机的存储器中（内存或外存），当所需输出电路空闲时，再将该报文发往需接收的交换机或终端。
3、分组交换——面向无连接的网络将用户发来的整份报文分割成若干个定长的数据块（称为分组或打包），将这些分组以存储_转发的方式在网内传输。
1.4 数据通信方式分类及特点 有线数据通信1．数字数据网（DDN）✓什么是数字数据网是利用数字信道传输数据信号的数据传输网。
是一种利用光纤、数字微波或卫星等数字传输通道和数字交叉复用设备组成的数字数据传输网。
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。
第一。通信系统概述
（4）数字图象通信 图象通信，信息量大，传输信道宽。 近年来已发展成熟的数字图象压缩技术解决了上述问 题，减小了传输信道的带宽。正是数字图象通信推进 了多媒体技术。 （5）移动卫星通信 通常是指：利用卫星中继站实现地 面、空中、海上移动用户间或移动用户与固定用户间 的相互通信。 （6）程控交换 系指由程序控制的信息交换，这是一项 交换和计算机技术相结合的信息交换新技术。 。电路交换 °分组交换
9
1.3 通信的发展趋势
（1）综合网络 电信网与计算机网和电视网融合成的 新通信网技术是一种发展趋势。 （2）通信网络是向数字化、综合化、宽带化发展 （3）大容量干线网 卫星通信、陆地微波接力通信和 光纤通信的发展与融合。 （4）移动通信和固定通信结合 组成个人通信网 （PCN），PCN将向全球化、综合化、智能化和多 媒体方向发展。 （5）广播电视技术的发展 是从数字化带来广播制式 的多元化。HDTV（高清晰度电视）在数字传输方 面已获成功；DAB（数字电声广播）当前已确认为 下一代的广播，大有发展前途。
10
（6）互联网络（internet） 高速发展，容入 语音（IP电话） （7）标准化 随着通信网的演变，不断制定或 修订网络标准的，通信网是一个复杂的大系 统，对一个国家和全球来说都应是全程全网 的，因而要有一个统一的标准。
11
2
通信的种类（1）
（1）按业务内容可分为： 电报、 电话、 数据通信（计算机数据） 传真，图象等。 （2）按所传送的信号形式可分为： 模拟通信——普通的电话、传真、电视电话。 数字通信——电报、数据通信信——电信号在导线、电缆、波导上传输的 通信，应分别称为：明线通信、电缆通信、波导通 信。 无线通信——电波在空间传播的通信。现有两种分 类法： 按传输方式又可分为： 移动通信 散射通信、 卫星通信 微波中继通信
数据通信原理1
ch 0 ch1
2.048Mbps传输线路
ch 2 ch 3 ch 30 ch 31
复用与解复用 E1系统
时分复用帧
T(125us)
t
ch0 ch1 ch2 ch3 ch15 ch16 ch17 ch31
15个话路
同步
15个话路 传送信令
1.3.3 噪声与干扰
信道内噪声的来源是很多的,它们表现的形式也多种多样。根据它们 的来源不同,可以粗略地分为3类。 1.工业噪声 2.天电噪声 3.内部噪声
1.5.2同步传输与异步传输
在串行传输时数据传输有异步传输和同步传输两种方式。 异步传输中,每次传送一个字符或一个信息传输单元。 即在发送每一个字符代码的前面均加上一个“起”信号,其长度规定为 一个码元,极性为“0”,后面均加一个“止”信号。即：每个字符的传 输需要： 1个起始位、5～8个数据位、1、1.5或2个停止位 采用这种异步方式的通信也称“异步通信”。 起止式的优缺点： 频率的漂移不会积累，每个字符开始时都会重新获得同步； 每两个字符之间的间隔时间不固定； 增加了辅助位，所以传输效率低； 例如，采用1个起始位、 8个数据位、 2个停止位时，其传输效 率为8/11≈73％ 应用： 1200bps以下低速数据传输
数据通信原理
参考
《通信原理》或《数字通信原理》 《计算机网络》或《计算机通信网》 《纠错编码技术》或《信息论与编码》 《高频电子线路》 《数据通信技术基础》或《数据通信与计算 机网络》
第一章 概述
1.1 数据通信的概念
1.1.1 数据与数据通信 数据的概念：数据是预先约定的、具有某种含义
2.电话网传输信道 所谓电话网传输信道是指通过用于传输话音信号 的电话网络传输数据信号。电话网络的连接示意图 如图1-4所示。
数字通信基础知识
1 接 收 设 备 发 送 设 备 接 收 设 备 …
(a)
(b)
1.1.3 通信方式
3. 按通信网络形式分
(a) 两点间直通方式 (b) 分支方式 (c) 交换方式
终端A (a) 终端B 终端 A 终端 B 终端 C 终端 A 终端 B (b) 图1-3 终端 C … 终端 N (c) 终端 N 交换设备
1.3 通信技术发展概况
年到20世纪80 （2）近代通信阶段。从1948年到20世纪80年代光纤通信 ）近代通信阶段。 1948年到20世纪80年代光纤通信 系统等投入使用共30多年，主要是通信统计理论、 30多年 系统等投入使用共30多年，主要是通信统计理论、数字 传输理论及技术、 彩色电视、 卫星通信等方面的发展, 传输理论及技术 、 彩色电视 、 卫星通信等方面的发展 , 此阶段模拟通信用于普通产品，数字通信用于高端产品。 此阶段模拟通信用于普通产品，数字通信用于高端产品。 世纪80年代商用通信卫星、 （3）现代通信阶段。20世纪80年代商用通信卫星、程控 ）现代通信阶段。20世纪80年代商用通信卫星 数字交换机、光纤通信系统等陆续投入使用至今共20 20多 数字交换机、光纤通信系统等陆续投入使用至今共20多 主要是卫星通信、 光纤通信、 移动通信、 年 , 主要是卫星通信 、 光纤通信 、 移动通信 、 多媒体通 信等方面的发展，数字通信进入寻常百姓家庭。 信等方面的发展，数字通信进入寻常百姓家庭。 3. 通信技术发展史上的重大事件 通信技术发展史上的重大事件 现把从1838年到20世纪80 1838年到20世纪80年代通信发展上的重大事 现把从1838年到20世纪80年代通信发展上的重大事 件列于表1 从中可清楚地看到通信的发展过程。 件列于表1-2，从中可清楚地看到通信的发展过程。 1Biblioteka 3.2 通信技术的现状和发展趋势
《数字通信原理(第三版)》教材课后习题答案
《数字通信原理》习题解答第1章 概述1-1 模拟信号和数字信号的特点分别是什么?答：模拟信号的特点是幅度连续；数字信号的特点幅度离散。
1-2 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。
答：信源编码的作用把模拟信号变换成数字信号，即完成模/数变换的任务。
信源解码的作用把数字信号还原为模拟信号，即完成数/模变换的任务。
话音信号的基带传输系统模型为1-3 数字通信的特点有哪些? 答：数字通信的特点是：（1）抗干扰性强，无噪声积累； （2）便于加密处理；（3）采用时分复用实现多路通信； （4）设备便于集成化、微型化； （5）占用信道频带较宽。
1-4 为什么说数字通信的抗干扰性强，无噪声积累?答：对于数字通信，由于数字信号的幅值为有限的离散值(通常取二个幅值)，在传输过程中受到噪声干扰，当信噪比还没有恶化到一定程度时，即在适当的距离，采用再生的方法，再生成已消除噪声干扰的原发送信号，所以说数字通信的抗干扰性强，无噪声积累。
1-5 设数字信号码元时间长度为1s μ，如采用四电平传输，求信息传输速率及符号速率。
答：符号速率为 Bd N 66101011===-码元时间信息传输速率为s Mbit s bit M N R /2/1024log 10log 6262=⨯=⋅==1-6 接上例，若传输过程中2秒误1个比特，求误码率。
答：76105.210221)()(-⨯=⨯⨯==N n P e 传输总码元发生误码个数1-7 假设数字通信系统的频带宽度为kHz 1024，可传输s kbit /2048的比特率，试问其频带利用率为多少Hz s bit //? 答：频带利用率为Hz s bit Hz s bit //2101024102048)//33=⨯⨯==（频带宽度信息传输速率η1-8数字通信技术的发展趋势是什么？答：数字通信技术目前正向着以下几个方向发展：小型化、智能化，数字处理技术的开发应用，用户数字化和高速大容量等。
《数字通信原理》教案
一、语声信号编码的概念
语声信号编码——模拟话音信号的数字化（信源编码）。
二、语声信号编码的分类
波形编码——根据语声信号波形的特点，将其转换为数字信 号。
常见的有PCM、DPCM、ADPCM、DM等。 参量编码——是提取语声信号的一些特征参量，对其进行编
码。 特点：编码速率低，但语声质量要低于波形编码。 LPC等声码器属于参量编码。
法用低通滤波器准确地恢复原模拟话音 信号。
话音信号的抽样频率为＝8000， 抽样信号的频谱：频率成分有原始频带∽，的上、下边带。 （排列顺序） 3、带通型信号（）的抽样 抽样定理 [若n次下边带、(n+1)次下边带与原始频带间隔相等——默认] 抽样信号的频谱：频率成分有原始频带∽，的上、下边带。 （排列顺序）
数码率的话音质量要求。
第四节 子带编码——SBC
子带编码的概念 首先将输入信号频带分割成不同的频带分量(称为子带)，然后再分 别进行编码，这类编码方式称为频域编码。
复习题
1、一模拟信号频谱如下图所示，求其满足抽样定理时的抽样频率，并画出抽 样信号的
）。
∴此信号为低通型信号 满足抽样定理时，应有
（一次下边带：-原始频带=12-（2∽6）=6∽10 一次上边带：+原始频带=12+（2∽6）=14∽18 二次下边带：-原始频带=24-（2∽6）=18∽22 二次上边带：+原始频带=24+（2∽6）=26∽30 ） 2、一模拟信号频谱如下图所示，求其满足抽样定理时的抽样频率，并画出抽 样信号的 频谱。
•分类 线性编码与解码——具有均匀量化特性的编码与解码
非线性编码与解码——具有非均匀量化特性的编码与解码
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。
第1章 数据通信基础知识总结
参考教材
• 《数据通信原理与技术（第2版）》 [达新宇 电子工业出版社]
• 《数据通信与计算机网络（第4版）》 [杨心强,陈国友 电子工业出版社]
• 《数据通信技术教程》 [吴延海，陈光军 北京大学出版社] • 《现代数据通信技术与应用》 [张亮 电子工业出版社] • 《通信原理》（第6版） [樊昌信 国防工业出版社 ] • 《物联网技术基础》 [解相吾、朱冠良 清华大学出版社 ]
● 课程概述
第1章 数据通信基础知识 第2章 数据通信关键技术 第3章 数据通信网基础 第4章 数据通信技术应用
4.1 物联网
4.1.1 物联网基本概念 4.1.2 物联网体系结构 4.1.3 物联网系统组成 4.1.4 物联网关键技术
4.1.5 物联网应用领域
4.2 三网融合 4.3 多媒体通信 4.4 下一代网络NGN
无线两大类。 ①有线介质。 看得见、摸得着，信号沿导线传输，能量相 对集中，传输效率较高。 ②无线介质。传输信息的媒质为自由空间，信号分散，传 输效率较低，安全性较差，分长波、中波、短波、超短波 和微波等。
1.4.1 传输介质概述
表2 常用传输介质类型与特点
1.4.1 传输介质概述
（2）传输介质的特性 ①物理特性。说明传输介质的特征。 ②传输特性。包括信号形式、调制技术、传输速率及频带宽度
1.2 通信系统技术基础
1.2.1 通信系统概述 1.2.2 模拟通信系统 1.2.3 数字通信系统 1.3 数据通信系统概述 1.4 数据通信传数据通信基础知识 第2章 数据通信关键技术 第3章 数据通信网基础 第4章 数据通信技术应用
2.1 数据通信传输技术 2.2 数据通信复用技术 2.3 数据通信交换技术 2.4 数据通信同步技术
数字通信原理-数字通信系统的特点
3. 利于采用时分复用实现多路通信
• 数字信号本身可以很容易用离散时间信号表示，在两个 离散时间之间可以插入多路离散时间信号以实现时分多 路复用，以提高线路的利用率。
4. 设备便于集成化、小型化
• 由于数字通信系统中大部分电路都是由数字电路来实现 的，微电子技术的发展可使数字通信便于用大规模和节 数字通信的特点
数字通信的优点
1. 抗干扰能力强，无噪声积累
– 由于数字信号的幅度取值为离散的，在传输过程中受 到噪声干扰也会叠加噪声，但可以在信噪比还没有恶 化到一定程度时，采用再生可消除噪声干扰。
– 由于没有噪声积累，可实现长距离、高质量的传输。
两类通信方式抗干扰性能比较
2. 便于加密处理
数字通信的缺点
1. 占用频带宽
– 与模拟通信相比，一路数字电话频带一般为64kHz， 而一路模拟电话所占频带仅为4kHz，前者是后者的 16倍。
– 但是随着微波、卫星、光纤等大容量信道的广泛使用， 同时数字信号压缩编码技术的不断发展，占用频带宽 的矛盾逐步减少。
2. 需要严格的同步系统
– 为保证收发两端的通信正常，要求收发两端的设备在时间上保持同步。 – 数字通信的同步有位同步、帧同步等要求。
小结
• 数字通信具有抗干扰能力强、传输质量高、易 于加密、可靠性高、易于集成 等优点；
• 数字通信为现代通信的发展奠定了良好的基础。
数据通信基础培训教材
名目第一局部通信根底知识第一章概述第二章传输根底知识第三章交换根底知识第四章分层通信体系结构第二局部通信网络第一章概述第二章网第三章ISDN综合业务数字网第四章DDN网第五章帧中继网第六章ATM第七章接口和接进网第八章信令网第九章同步网第十章治理网第三局部计算机网络第一章概述第二章局域网第三章TCP/IP协议族第四章网络连接设备及网络软件第五章交换式网络第六章INTERNET第四局部数据固定网网络拓朴图第一节ATM网网络拓朴图第二节VOIP网网络拓朴图第三节193长途网网络拓朴图第四节广西165网网络拓朴图第五局部各县组网结构第一节各县组网结构和当前现状第二节各县组网结构示意图第三节专线故障处理流程第四节数据业务故障处理表第六局部数据专职员作职责及考核要求第七局部设备维护常识及常见故障处理第一节县、镇级全然网络组网方式第二节设备故障判定方法第八局部数据网运行维护制度第一节平安操作规程第二节机房治理和平安保密规定第三节障碍处理和障碍报告制度第一局部通信根底知识第一章 概述通信的目的是为了信息的传递。
携带信息的信号可分为模拟信号〔如话音〕和数字信号〔计算机输出的信号〕。
信息的传递由通信系统来完成。
1.1 通信系统的组成通信系统由硬件和软件组成。
硬件包括终端、传输和交换三大局部。
● 终端：包括一般、移动、计算机、数据终端、可视、会议电视终端等。
● 传输系统：信息传递的通道，一般喊信道。
● 交换系统：完成接进交换节点链路的聚拢、转接和分配。
● 通信系统软件：为能更好完成信息的传递和转接交换所必须的一整套协议、标准，包括网络结构、网内信令、协议和借口以及技术体制、接口标准等。
☞ 注释1.2 通信系统的分类按照系统所传输的信号来分类，那么系统可分为模拟通信系统和数字通信系统。
● 模拟通信系统：用模拟信号传递消息的系统。
● 数字通信系统：用数字信号传递消息的系统。
由于光纤通信的普及和集成工艺的开展，数字通信系统具有抗干扰能力强，数字信号可再生，可综合各种业务，便于和计算机系统连接，易于集成等优点，因此逐渐取代了模拟通信系统。
数据通信技术简介
➢ 提供3条独立信道(2B+D) 两条 64Kbps B信道、一条 16Kbps D信道
B信道：传输纯数据，如脉码调制（PCM）语音数据、 计算机通信数据
D信道：用于控制和一些低速应用，如遥感（远程读 表）或警报系统。
➢ 一般采用时分多路复用技术进行传输
➢ 优点：为用户提供更大的带宽，使用户在使用线 路进行拨号上网时，不影响正常的电话使用。
数据通信的系统模型
数据通信系统模型组成
干扰源
数据源
发送设备 传输信道 接收设备
数据宿
输入数据
调制
解调
数据通信网
输出数据
调制频率： 信号‘1’：1270Hz正弦波 信号‘0’：1070Hz正弦波
2024/2/22
3
信道及信道的分类
第1章 1.4 数据通信技术简介
➢ 信道：信号传输的通路(通信线路)
➢ 信道分类：
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5 .ADSL与Cable Modem
第1章 1.4 数据通信技术简介
ADSL：非对称数字用户线路 ➢ 将电话线变成高速的数字线路 ➢ 同时提供电话、传真和高速的Internet服务 ➢ 使用频分复用 ➢ 三个信息通道
高速下行通道：1.5Mbps-9Mbps 用于下载 中速双工通道：16Kbps-1Mbps 用于上传 普通电话服务：老式电话服务
peb = 差错比特数 / 总比特数
在计算机通信中，一般要求比特差错率低于10-6
2024/2/22
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3.数据通信的主要技术指标 (3)可靠度 pr
第1章 1.4 数据通信技术简介
➢ 衡量传输系统质量重要指标 ➢ 可靠度 ：
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
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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
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图1-7
信号抖动示意图
1.3 数字通信特点
1
抗干扰能力强，无噪声积累，保证较高 的通信质量
图1-8
模拟通信和数字通信抗干扰性能比较
2
设备便于集成化、小型化
3
数字信号易于加密
4
灵活性强，能适应各种业务要求
图1-9
数字信号加密示意图
5
便于与数字电子计算机连接
6
占用频带宽
在数字通信中，传送的是数字信号。
脉冲编码调制(Pulse Code Modulation，PCM)
3个步骤。
第一步：对模拟电话信号进行“抽
样”(Sampling)，这是将连续信号在时间上 离散化的过程。
第二步：将已在时间上离散化了的信号进行
“量化”(Quantization)，这是将时间上离 散化的信号在幅度上也离散化的过程。
发送设备的基本功能是将信息源和传输媒 介匹配起来，即将信息源产生的消息信号变 换为便于传送的信号形式，送往传输媒介，
对应不同的信息源和不同的通信系统，变 换器有不同的组成和变换功能。
信道是信号的传输媒介。信道按传输媒 介的种类分类可以分为有线信道和无线信道。
接收设备的作用是将从信道上接收的信号 变换成信息接收者可以接收的信息。
数 字 通 信
第1 章
数字通信概述
1.1 1.2
1.3
数字通信系统的基本概念 数字通信系统的 主要性能指标 数字通信特点
1.1 数字通信系统的基本概念
1.1.1
通信系统构成
通信就是信息的传递和交换，一般地说， 就是由一个地方向另一个地方传送消息。通 信系统就是用电信号(或光信号)传递信息的 系统，也叫电信系统。
解调器是把接收到的已调制信号进行反 变换，恢复出原数字信号,并送解码器解码。
信道是信号的传输媒介。
基带传输系统 频带传输
1.2 数字通信系统的主要性能指标
1.2.1
1
有效性指标
码元传输速率RB 码元传输速率又称码元速率或传码率， 是指单位时间(每秒)内所传送的码元(即脉冲) 数目，单位为“波特”(Boud)，记作B或码元 ／秒。
调制即是将原始电信号变换成其频带适 合信道传输的信号。 解调是在接收端将信道中传输的信号还 原成原始的电信号。 已调信号 基带信号 频带信号
模拟通信
它的缺点是:传输的信号是连续的，叠加 噪声干扰后不易消除，即抗干扰能力较差； 不易保密通信；设备不易大规模集成；不适
2
其基本组成包括：信息源、发送设备、信 道、接收设备、受信者及噪声源6个组成部分。
图1-1
通信系统的模型
信息源是指产生各种信息(如语音、文字、 图像及数据等)的信源，即原始信息来源。信 息源可以是离散的数字信息源，也可以是连 续的模拟信息源。
作用是把各种可能的信息转换成相应的 电信号。
编码器的作用是将信源发出的模拟或离散 的信号，转换成有规律的、适应信道传输的 数字信号。
译码器是把数字信号还原为原始的信息 信号。编码器和译码器一般包括两部分：信 源编码、信道编码和信道解码、信源解码。
调制器的作用是把二进制脉冲变换或调制 成适宜在信道上传输的波形。
加密器是在需要实现保密通信时才用的 器件。通过加密器可以产生密码，人为地把 被传输的数字序列搅乱。
受信者是信息的接收者，是传输信息的归 宿点，可以是人或机器。
噪声源是系统内各种干扰影响的等效结果。
1.1.2
信息、信号及分类
通常的定义为：信息是对客观世界中各种 事物的变化和特征的反映，对使用者具有价 值或潜在的价值，是客观事物之间相互作用 和联系的表征以及经过传递后的再现。
如果一个单位调制信号波的时间长度为T秒:
1
RB = T
2
信息传输速率Rb 信息传输速率又称传信率，是单位时间 (每秒) (bit／s)。
N=2n 式中，N是进制数，n二进制码元数 Rb=RBlog2N(bit/s)
3
系统的频带利用率η
符号传输速率
η=
传错码元的个数
Pe =
传输码元的总数
误码率是衡量数字通信系统在正常工作状 态下传输质量优劣的一个非常重要的指标， 它反映了数字信息在传输过程中受到损害的 程度。
2
误比特率Pb 误比特率又称误信率，是指传错信息的 比特数目与所传输的总信息比特数之比，有 时也称比特差错率
传错的比特数
在数字通信中常常用时间间隔相同的符 号来表示一位二进制数字。
码元长度，
二进制码元 N进制码元 占空比
数字信号与模拟信号的区别是幅度取值上 是否离散。
1.1.3
1
模拟通信与数字通信
模拟通信 在模拟通信中，传送的是模拟信号，传 输模拟信号的通信系统称为模拟通信系统。
第三步：将时间上和幅度上都已离散化了的
信号进行“编码”(Encode)，使其成为适合 于信道传输的数字形式，这是完成数字化的 最后过程。
数字通信为现代通信网奠定了良好的基础。
1.1.4
数字通信系统模型
数字通信系统是指利用数字信号传递消 息的通信系统。
信息源是指产生各种信息(如语音、文字、 图像及数据等)的信源。
Pb =
传输的总比特数
误比特率的大小，反映了信息在传输中， 由于码元的错误判断而造成的传输信息错误 的大小，它与误码率从两个不同的层次反映
在二进制系统中，误码数目就等于传错 信息量的比特数，即Pe＝Pb
3
信号抖动 在数字通信系统中，信号抖动是指数字 信号码相对于标准位置的随机偏移
(1) 传递性 （2 ） （3 ） （4 ） （5） 无限性
信息是指消息中包含的有意义的内容，它 是通过信号来表达的，信号是信息的载体。 信号是指随时间变化的物理量。
模拟信号是时间和幅度都为连续值的信号，
其特点是幅度上连续。
数字信号，又称离散信号，不仅在时间上， 而且在幅度上也是离散的。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。
频带宽义
(波特 / 赫)
信息传输速率
η =
频带宽度
比特 / 秒 / 赫
通信系统的频带利用率η，是在单位时 间(秒)、单位频带上传输信息量的多少，单 位为比特／秒／赫兹(bit／s／Hz，即bit／ (s·Hz)。
1.2.2
1
可靠性指标
误码率Pe 误码率是指通信过程中系统传错码元的 数目与所传输的总码元数目之比, 也就是传 错码元的概率