數(shù)字通信第一章數(shù)字通信概論第2講數(shù)字通信和數(shù)字通信系統(tǒng)3模擬通信與數(shù)字通信數(shù)字通信的特點(diǎn)數(shù)字通信系統(tǒng)典型實(shí)例1234內(nèi)容提要數(shù)字通信與模擬通信的區(qū)別重點(diǎn)數(shù)字通信系統(tǒng)是怎么構(gòu)成的？數(shù)字通信系統(tǒng)各部分功能理解？本節(jié)學(xué)習(xí)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)難點(diǎn)一、模擬通信與數(shù)字通信根據(jù)信號(hào)方式的不同，通信可分為模擬通信和數(shù)字通信。什么是模擬通信呢？比如在電話(huà)通信中，用戶(hù)線(xiàn)上傳送的電信號(hào)是隨著用戶(hù)聲音大小的變化而變化的。這個(gè)變化的電信號(hào)無(wú)論在時(shí)間上或是在幅度上都是連續(xù)的，這種信號(hào)稱(chēng)為模擬信號(hào)。在用戶(hù)線(xiàn)上傳輸模擬信號(hào)的通信方式稱(chēng)為模擬通信。

數(shù)字通信是用數(shù)字信號(hào)作為載體來(lái)傳輸消息，或用數(shù)字信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行數(shù)字調(diào)制后再傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。它可傳輸電?bào)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)等數(shù)字信號(hào)，也可傳輸經(jīng)過(guò)數(shù)字化處理的語(yǔ)聲和圖像等模擬信號(hào)。

一、模擬通信與數(shù)字通信為什么要進(jìn)行數(shù)字化？與模擬信號(hào)相比，數(shù)字信號(hào)易于再生。

數(shù)字電路有很好的抗干擾能力。一、模擬通信與數(shù)字通信數(shù)字通信的抗干擾、抗噪聲能力強(qiáng)。數(shù)字信號(hào)易于加密，信息傳輸比較安全。（例如2G、3G手機(jī)信號(hào)）通信距離遠(yuǎn)，通信質(zhì)量受距離影響小。易于處理（數(shù)字信號(hào)適合于計(jì)算機(jī)結(jié)合，由計(jì)算機(jī)處理信號(hào)）自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和控制差錯(cuò)。數(shù)字信號(hào)便于存儲(chǔ)（CD、MP3/MP4、VCD和DVD等）數(shù)字通信還可兼容電話(huà)、電報(bào)、數(shù)據(jù)和圖像等多種信息的傳輸。

一、模擬通信與數(shù)字通信模擬通信的最大優(yōu)點(diǎn)是直觀而且容易實(shí)現(xiàn)。數(shù)字通信有三個(gè)突出缺點(diǎn)：占用頻帶較寬技術(shù)要求復(fù)雜，尤其是對(duì)同步技術(shù)要求的程度高模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)帶來(lái)量化誤差。此外，數(shù)字通信需要更多的信號(hào)處理技術(shù)。數(shù)字通信的發(fā)展歷史數(shù)字通信的早期歷史是與電報(bào)的發(fā)展聯(lián)系在一起的。1937年，英國(guó)人A．H．里夫斯提出脈碼調(diào)制（PCM），從而推動(dòng)了模擬信號(hào)數(shù)字化的進(jìn)程。1946年，法國(guó)人E．M．德洛雷因發(fā)明增量調(diào)制。1950年C．C．卡特勒提出差值編碼。1947年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出供實(shí)驗(yàn)用的24路電子管脈碼調(diào)制裝置，證實(shí)了實(shí)現(xiàn)PCM的可行性。1953年發(fā)明了不用編碼管的反饋比較型編碼器，擴(kuò)大了輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。1962年，美國(guó)研制出晶體管24路1.544Mb/s脈碼調(diào)制設(shè)備，并在市話(huà)網(wǎng)局間使用。20世紀(jì)90年代，數(shù)字通信向超高速大容量長(zhǎng)距離方向發(fā)展，高效編碼技術(shù)日益成熟，語(yǔ)聲編碼已走向?qū)嵱没碌臄?shù)字化智能終端將進(jìn)一步發(fā)展。二、數(shù)字通信系統(tǒng)點(diǎn)到點(diǎn)的數(shù)字通信系統(tǒng)的一般模型。數(shù)字通信系統(tǒng)形式多種多樣。二、數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)二、數(shù)字通信系統(tǒng)一個(gè)完整的數(shù)字通信系統(tǒng)構(gòu)成模型各個(gè)部分的功能

信源編碼是對(duì)信源發(fā)出的模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，去除冗余（不需要的）信息。信源編碼的作用是用來(lái)提高傳輸有效性而對(duì)信號(hào)采取的處理功能。二、數(shù)字通信系統(tǒng)加密與解密是為了實(shí)現(xiàn)保密通信而設(shè)置的，通過(guò)加密可以產(chǎn)生密碼，人為地把待傳輸?shù)臄?shù)字序列擾亂。這種編碼可以采用周期非常長(zhǎng)的偽隨機(jī)碼序列等，在接收端根據(jù)已知的解密方法對(duì)接收的序列進(jìn)行解密。信道編碼是為解決傳輸?shù)目煽啃远O(shè)置的。由于信號(hào)傳輸不可避免地受到各種噪聲的干擾，因此可能會(huì)導(dǎo)致接收端數(shù)字信號(hào)的判決錯(cuò)誤。信道編碼就是按一定規(guī)則對(duì)傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)再次編碼，使之具有自動(dòng)檢錯(cuò)或糾錯(cuò)的能力。信道譯碼的過(guò)程與信道編碼過(guò)程正好相反。這種技術(shù)也被稱(chēng)為“差錯(cuò)控制編碼”。二、數(shù)字通信系統(tǒng)脈沖調(diào)制：將二進(jìn)制代碼（用二進(jìn)制數(shù)0或1表示電壓電平的碼元）轉(zhuǎn)換成基帶波形。基帶是指從直流延伸到某個(gè)有限值的信號(hào)頻譜，這個(gè)值通常是小于幾MHz的有限數(shù)。脈沖調(diào)制方框圖中通常包含使傳輸帶寬最小化的濾波器。經(jīng)過(guò)脈沖調(diào)制后，每個(gè)消息碼元或信道碼元就轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶐Рㄐ?。帶通調(diào)制：將基帶波形調(diào)制成適合于信道傳輸?shù)膸úㄐ?，這意味著基帶波形的頻譜通過(guò)載波被搬移到一個(gè)比基帶波形的頻譜大得多的頻率點(diǎn)處。二、數(shù)字通信系統(tǒng)多路復(fù)用和多址接入都是把不同特性或不同信源的信號(hào)進(jìn)行合成，以便共享通信信道的資源（如頻譜、時(shí)間等）。擴(kuò)頻能產(chǎn)生抵御自然或人為干擾的信號(hào)，提高通信的保密性，同時(shí)它在多址接入方面也是一項(xiàng)很有用的技術(shù)。同步：由于數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸?shù)氖且粋€(gè)接一個(gè)按一定節(jié)拍傳送的數(shù)字信號(hào)，因此接收端必須有一個(gè)與發(fā)端相同的節(jié)拍，否則就會(huì)因收發(fā)步調(diào)不一致而造成混亂。另外，為了表述消息內(nèi)容，原始信號(hào)（基帶信號(hào)）都是按消息的特征進(jìn)行編組的，在收發(fā)之間的編組規(guī)律必須一致，否則接收時(shí)消息的真正內(nèi)容將無(wú)法恢復(fù)。故在數(shù)字通信系統(tǒng)中，必須解決“同步”問(wèn)題。二、數(shù)字通信系統(tǒng)在方框圖的下部，接收機(jī)前段或解調(diào)器對(duì)每個(gè)帶通波形進(jìn)行下變頻變換，恢復(fù)成最佳基帶波形，為后面的檢測(cè)設(shè)備做準(zhǔn)備。通常還有幾個(gè)與接收機(jī)、解調(diào)器相連的濾波器，以濾除不需要的高頻部分（帶通波形的下變頻），并改善脈沖波形。均衡用于補(bǔ)償（即削弱或消除）由信道引起的任何形式的信號(hào)失真，它可以包含在解調(diào)器中，也可以在解調(diào)器之后處理。取樣過(guò)程是把成形的脈沖變換成取樣信號(hào)，而檢測(cè)則把取樣信號(hào)變成信道碼元或信息碼元的估計(jì)值。對(duì)于具體的數(shù)字通信系統(tǒng)，可能只是其中的一部分。例如，對(duì)于采用有線(xiàn)傳輸媒介的數(shù)字傳輸系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，就要去掉擴(kuò)頻和多址接入；對(duì)于數(shù)字電話(huà)通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，無(wú)需信道編碼。另外，系統(tǒng)中的方框有時(shí)會(huì)有不同的順序，例如多路復(fù)用可能先于信道編碼或先于調(diào)制。

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