1、数字通信原理,冯穗力等编著电子工业出版社 2012年8月,说 明,本课件是电子工业出版社数字通信原理(2012年版)的教学辅助材料； 本课件提供给使用本教材的所有老师使用。老师们使用时可根据需要进行各种必要的修改； 本课件强调数字通信原理的基本概念和原理，强调学生对通信过程物理意义的理解； 有关各种定理的详细证明过程的分析和理解，期待学生通过阅读教材获得，在本课件中省略。,第1章 绪论,本章的基本内容： 简要介绍通信的目的； 简要介绍通信技术发展的历史； 介绍通信系统、特别是数字通信系统的基本组成和特点； 介绍数字通信系统的有关术语、主要性能指标和度量参数。,第一章 绪论,1.1 引言,第一章
2、 绪论,第一章 绪论,通信的基本概念通信的目的：要克服某种障碍，实现信息高效、准确地传递。(1) 克服距离上的障碍，实现信息的传送；(2) 克服时间上的障碍，实现信息传递和传承。狭义的通信系统：利用电信号和光信号来传递信息的电通信、光通信或电光混合的通信系统。 广义的通信系统：电通信、光通信，普通邮件、报纸、杂志、各种介质的记录与重放等等。,第一章 绪论,通信的基本概念(续) 通信：克服距离上的障碍，交换和传递消息； 消息：文字、符号、数据、图片、语音和活动图像； 信息：信息是消息的内涵，消息是信息的载体； 信号：与消息一一对应的电量，它是消息的物质载体； 数字信号：时间和幅度取值均为离散的信
3、号； 通信系统：传递信息所需的一切技术设备的总和； 数字通信系统：传输数字信号的通信系统。,1.2 近代与现代通信技术的发展与现状,第一章 绪论,第一章 绪论,近代通信的发展重要事件 1837年莫尔斯发明了有线电报; 1864年，麦克斯韦提出电磁辐射(麦克斯韦)方程组; 1887年赫兹的实验验证了电磁波的存在; 1876年贝尔发明了电话机，实现了声音的传递; 1892年阿.勃.史瑞乔发明自动电话交换机 1896年马可尼发明了无线电报 1918年出现调幅无线广播 1924年奈奎斯特提出了抽样定理 1933年阿姆斯特朗发明了调频无线广播 1937年瑞维斯发明脉冲编码调制,第一章 绪论,近代通信的发
4、展重要事件(续) 1938年开通电视广播; 1942年维纳提出了加性噪声环境下最佳线性滤波方法; 1946年第一台数字电子计算机诞生; 1948年香农创立信息论; 1948年巴丁、布拉顿和肖克利 等人发明晶体管 1958年发射第一颗通信卫星 1960年发明激光 1961年研制出集成电路 1964年高锟发明光纤 1969年建立分组交换网,第一章 绪论,近代通信的发展重要事件(续) 1973年V. Cerf和B. Kahn发表了有关分组交换通信协议的论文; 1977年分组交换通信协议演变成当今全球通信和计算机互联互通的标准：TCP/IP协议; 1980s到现在蜂窝移动通信系统获得广泛应用(1G/2
5、G/3G/(LTE)4G); 1990s到现在光纤获得广泛应用。,1.3 数字通信系统的基本组成,第一章 绪论,第一章 绪论,数字通信系统的基本组成,第一章 绪论,数字通信系统的基本组成(续) 信源：输出的待传输的消息; 信源编码器：信源编码器完成模拟信号到数字信号的转化; 信道编码器：对传输的数字信号提供差错控制的保护; 数字调制器：将数字符号序列变换成适合在特定的信道中传输的信号波形; 信道：信道是传送信号的物理媒质。数字解调器、信道译码器、信源解码器完成与数字调制器、信道编码器和信源编码器相反的功能,1.4 数字通信的特点,第一章 绪论,第一章 绪论,数字通信的优点(1)抗噪声和干扰能力
6、强：数字信号最大的特点是它只有有限种状态，易于识别和重构;示例1：数字通信中的每个数字符号形式上可以是一个连续信号。四相调相信号(QPSK)，每个的符号差异在于其不同的相位，QPSK信号只有有限的4种相位；,第一章 绪论,数字通信的优点(续)示例2：两状态的基带信号经传输后在可识别情况下很容易实现重建。,第一章 绪论,数字通信的优点(续)示例3：受扰的四相调相信号的失真容限。失真容限信号重建,第一章 绪论,数字通信的优点(续)(2)便于提高消息传输效率很容易对数字信号进行各种压缩变换处理；很容易实现时分复用以提高电缆光缆等的传输效率。示例4：时分复用：,第一章 绪论,数字通信的优点(续)(3)
7、便于在传输过程进行差错控制 示例5 纠错编码：原信息码组：100 通过纠错编码生成的码字：110100 传输，码字受到噪声和信道非理想等影响 因受干扰接收端收到出错的码字：110000 纠错译码恢复正确的码字：110100 译码后恢复原信息码组：100,第一章 绪论,数字通信的优点(续)(4)便于对信息进行加密处理示例6 古典置换密码编译码,明文： DigitalCommunicationIsFun 密文： tmcnnDamaiIilutsgCniFioiou,第一章 绪论,数字通信的特点(续)(5)便于采用大规模集成电路实现 利用专用的集成电路芯片(ASIC)搭建利用通用的集成电路芯片(FP
8、GA)搭建利用专用的数字信号处理器(DSP)构建利用通用的通用的数字信号处理器(DSP)构建利用通用计算机系统构建,第一章 绪论,数字通信的缺点(1)需要采用较复杂的同步技术；(2)当信号的失真大于失真门限时，收到的是完全错误的符号。,1.5 数字通信系统的基本性能指标及其度量参数,第一章 绪论,第一章 绪论,数字通信系统的主要性能指标及度量参数(1)比特率 ：比特率是指在单位时间内传输的二进制数据（“0”或“1”）的位数。单位：比特/秒，bits/s，b/s或bps。(2)码元速率 ：又称符号速率、波特率。码元速率是指在单位时间内传输的码元的个数， 单位: 波特（Baud） 波特率与比特率间的关系：,第一章 绪论,数字通信系统的主要性能指标及度量参数(1)带宽 ：对信号来说，带宽一般是指该信号所占据的频带宽度；对信道来说，带宽一般是指该可利用的频带宽度。带宽单位：赫兹。 (2)带宽利用率定义1 每秒每赫兹可传输的比特位数：单位：定义2 每秒每赫兹可传输的符号数：单位：,第一章 绪论,数字通信系统的主要性能指标及度量参数(3)信噪比信号平均功率与噪声平均功率的比值：SNR的分贝值：平均传输1比特所需能量 与噪声功率密度谱的比值,第一章 绪论,数字通信系统的主要性能指标及度量参数(4)误码率(5)误比特率,第一章 绪论,第一章 结 束,
