数字通信原理

批准人：年月日

通信原理概论教案

作业提要

课目：数字通信原理概述

目的：通过本节课让同志们了解数字通信的基本原理及概念，为下一步训练打下良好的基础。

容：一、数字通信的概念

二、数字通信系统的模型及主要特点

三、数字通信系统的主要性能指标

四、数字通信网的概念

实施方法：理论讲解、多媒体演示

教学对象：集训队学员

时间：20时钟

地点：教室

要求：1、认真听课，做好笔记；

2、严格遵守课堂纪律不做与上课无关的事项；

3、大家在上课的过程中要积极思考，积极提问。

教学保障：计算机、投影仪各一台

作业进程

作业准备……………………………………………………3分钟

1.准备器材，清点人数；

2.宣布作业提要；

3.提示科目理论。

作业实施……………………………………………………42分钟同志们这节课我们一起来学习数字通信的基本原理。

现代通信技术的发展趋势为五化：数字化、综合化、宽带化、智能化和个人化；而数字化是其它四化的基础。这不仅因为数字化信息具有很高的传输质量，便于加密、纠错、交换和计算机进行处理。而且采用数字技术可使图像、数据、话音等各种连续的和离散日消息都能转换为0和1形式的数字信号，从而综合在一个网传送和处理，实现不同业务终端之间的互通，为通信业务的多样化和多媒体通信开辟了道路。还使数字传输与数字交换得以综合而实现网络技术一体化；等等。随着学习的深入，同志们就会逐步体会到“电信技术的革命关键在于数字化”这句话的道理。

模拟通信必将被数字通信所取代已成为世界各国的共识，面临这一变革。我们本节课的目的在于使同志们对数字通信建立初步的概念，主要介绍以下几个问题：

1、数字通信的概念

2、数字通信系统的模型及主要特点

3、数字通信系统的主要性能指标

4、数字通信网的概念

一、数字通信的概念

现代电子通信，就它的基本技术体制来说，可以氛围两种类型，即模拟通信与数字通信。在讲述什么是模拟通信和数字通信之前，我们需要先对模拟信号与数字信号加以说明。

（一）模拟信号与数字信号

1、模拟信号

大家知道，在通信时，消息是携带在信号的某个参量或某几个参量上的（如连续波的振幅、频率、相位，脉冲波的振幅、宽

度、位置等）。如信号的某个参量可以取无限多个数值并且与消息一一对应则该信号，称为模拟信号。如语声激励话筒而产生的语音信号，电视摄象机输出的亮度信号等。

2、数字信号

凡某一参量只能取有限个数值的信号，我们称之为数字信号。如早期的电报信号、电传机送出的脉冲信号等。图b是数字信号的波形，其特点是：幅值被限制在有限个数值之。

需要说明的是，模拟信号有时也称为连续信号，因为模拟信号的某一参量可以连续变化（可以取无限多个值）。数字信号有时也称为离散信号，因为数字信号某一参量的去取值是离散的。

（二）模拟通信与数字通信

通信的目的是为了传递和交换携带信息的信号。根据信道上传输的信号是模拟信号还是数字信号，通信技术体制分为模拟通信和数字通信两类。

1、模拟通信通常以模拟信号的形式来传递消息的通信方式称为模拟通信。所以模拟通信系统将按模拟信号传输特点来设计。

2、数字通信通常将以数字信号的形式来传递消息的方式称为数字通信。同理，数字通信系统将按数字信号传输的特点来设计。

需要强调的是，模拟信号并非一定要在模拟通信系统中才能传输，任何模拟信号都可经模/数转换边为数字信号后，在数字信道中传输。数字通信就是以数字方式传输语音模拟信号的例子。同样，数字信号也并非一定要在数字通信系统中才能传输，只要加上相应的数字终端设备，数字信号也可在模拟通信系统中传输。任何一种信息，即可以用模拟方式传输，也可以用数字方式传输，而且不论是模拟通信还是数字通信，在整个通信系统中有较大一

部分是共用的。这对了解数模兼容的通信技术是十分重要的。

二、数字通信系统模型及主要特点

（一）数字通信系统模型及各部分功能

信源：其功能是把原始消息变换成原始电信号。常见的信源产生模拟信号的机、话筒、摄象机和输出数字信号的电子计算机、电传机、纸带读出机等各种数字终端设备。

信源编（译）码：信源编码的功能有二，当信源送来的是模拟信号时，发端的信源编码器要将模拟信号转换为数字信号。信源编码的第二个作用是进行降低信号冗余度的编码，其目的是减少码元数目和降低码元速率，提高传输有效性。这方面的容我们后面会讲到。

信源译码的作用与信源编码相反。例如，信源编码为模数转换器时，信源译码就是数模转换器。

信道编（译）码：信道编码又称抗干扰编码或纠错编码。它是将信源编码器输出的数字基带信号人为地按照一定的规律加入多余码元，以便在接收端译码器中发现或纠正码元在传输中的错误，这样可以降低码元传输的概率。初看起来，信道编码增加多余度的作用与信源编码降低多余度的作用互相抵消了。其实不然，因为信源编码中降低的是数字信号中的自然冗余度，它是随机的，因此自然冗余度不能起纠正错误的作用。而信道编码中加入的多余码元是为使数码形成一定规律，从而使接收端能识别并纠正错误。

信道译码的作用与信道编码相反。

加（解）密器：其作用是对信码进行加（解）密。

数字调制（解调）器：将工作在较低频段上的数子基带信号经过调制，将数字基带信号的频带搬移到相应的信道频带上。

说明：

1、一个实际的数字系统，并非都具备以上所有环节。

2、由于数字通信传输的是一个接一个按节拍传送的数字信号，所以接收端必须有一个与发送端相同的节拍；不然，会因为收发步调不一制而造成混乱，故数字通信系统必须有一个同步问题

（二）数字通信的主要特点

通过刚才对数字通信系统模型和各部份作用的学习，接下来我们简要介绍一下数字通信的特点。

1、抗干扰能力强，无噪声积累

在模拟通信中，为了提高信噪比，需要及时对传输信号进行放大（增音），但在放大的同时噪声也被放大，由于模拟信号的幅值是连续的，难以把传输信号与干扰噪声分开，随着传输距离增加，噪声积累也随之增大，从而使传输质量恶化。

在数字通信中，由于数字信号的幅度取值只有有限个（通常取0和1两个值），在传输过程中受到噪声干扰时，只要信噪比没有恶化到一定程度（噪声不使判决发生错误），可通过经一段距离再生一次的方法，再生出已消除噪声的原发送信号。由于无噪声积累可实现长距离高质量传输。

2、便于加密

3、可采用信道编码技术使错误率降低；

4、设备便于集成化、微型化；

由于设备部分电路都是数字电路，而数字电路比模拟电路更容易集成化，可采用大规模和超大规模集成电路，制成体积小、功耗低、成本低、可靠性高、速度快的设备。

5、更有利于传输和交换的综合

在计算机和程控数字交换技术迅速发展和广泛应用的背景下，数字通信能使传输和程控交换都以数字信号形式进行。这不仅可