《现代通信理论与技术》第四部分数字通信 第四部分数字通信 (20学时) 讲述信源编码、加密编码、信道编码、时 分复用、数字复接、数字交换的基本原理、数 字信号的基带传输和载波传输、通信中的同步 技术,以及数字通信系统的抗噪声性能分析 2021/2/20 3 险U4>
2021/2/20 《现代通信理论与技术》 第四部分 数字通信 3 第四部分 数字通信 （20学时） 讲述信源编码、加密编码、信道编码、时 分复用、数字复接、数字交换的基本原理、数 字信号的基带传输和载波传输、通信中的同步 技术，以及数字通信系统的抗噪声性能分析
《现代通信理论与技术》第四部分数字通信 第四章数字通信 Part 4 Digital Communication Systems 本章知识要点 数字通信的一般原理 信源编码(模拟信号数字化和数据压缩) 信道编码(检错纠错编码) 数字加密技术 时分多路复用 数字交换 数字信号的基带传输和载波传输 数字通信系统的抗噪声性能分析 2021/220
2021/2/20 《现代通信理论与技术》 第四部分 数字通信 4 本章知识要点 •数字通信的一般原理 •信源编码（模拟信号数字化和数据压缩） •信道编码（检错纠错编码） •数字加密技术 •时分多路复用 •数字交换 •数字信号的基带传输和载波传输 •数字通信系统的抗噪声性能分析 第四章 数字通信 Part 4 Digital Communication Systems
《现代通信理论与技术》第四部分数字通信 4.1数字通信系统 Digital Communication System 通信系统分类 连续信息源电/电变换模拟信号一模拟通信→模拟通信系统 Continuous(analog) Analog 0g Analog Analog communication 信息源 information source signal comm svstem 模拟信号数字化 Source 离散信息源 数字信号→数字通信→数字通信系统 Digital Discrete(digital) Digital Digital communication information source gna comm。 system 2021/2/20
2021/2/20 《现代通信理论与技术》 第四部分 数字通信 5 一、通信系统分类 4.1 数字通信系统 Digital Communication System 信息源 Source 连续信息源 Continuous (analog) information source 离散信息源 Discrete (digital) information source 模拟信号 Analog signal 模拟通信 Analog comm. 模拟通信系统 Analog communication system 数字信号 Digital signal 数字通信 Digital comm. 数字通信系统 Digital communication system
《现代通信理论与技术》第四部分数字通信 数据通信 Data Communication 现代通信不限于人与人之间的通信,也可以是人与机器或 机器与机器之间的通信。这里的机器主要指具有一定智能的机 器,如计算机、遥测遥控设备等。这种通信所使用的信号必须 能为机器所接受,能为计算机所“理解”,否则就无意义。计 算机使用的信号是数字信号,因此,这种以传输数字数据为业 务的人一机或机一机通信称之为数据通信。 另一种定义是:若信息源本身发出的就是数字形式的信号 (比如电报、数据、指令),那么不管用数字传输还是用模拟传 输方式来传输这个信号的通信方式均称为数据通信 数据通信具有三个特征:①它是机器(计算机)对机器(终端 设备)的通信,或者是人对机器的通信;②它传输处理离散的 数字数据,而不是连续的模拟信号;③它的通信速度很高, 以传输和处理大量的数据。 2021/2/20 6
2021/2/20 《现代通信理论与技术》 第四部分 数字通信 6 二、数据通信 Data Communication 现代通信不限于人与人之间的通信，也可以是人与机器或 机器与机器之间的通信。这里的机器主要指具有一定智能的机 器，如计算机、遥测遥控设备等。这种通信所使用的信号必须 能为机器所接受，能为计算机所“理解” ，否则就无意义。计 算机使用的信号是数字信号，因此，这种以传输数字数据为业 务的人─机或机─机通信称之为数据通信。 另一种定义是：若信息源本身发出的就是数字形式的信号 (比如电报、数据、指令)，那么不管用数字传输还是用模拟传 输方式来传输这个信号的通信方式均称为数据通信。 数据通信具有三个特征：①它是机器(计算机)对机器(终端 设备)的通信，或者是人对机器的通信；②它传输处理离散的 数字数据，而不是连续的模拟信号；③它的通信速度很高，可 以传输和处理大量的数据
《现代通信理论与技术》第四部分数字通信 、数字通信 Digital Communication (1)数字通信 信道中传输的是数字信号的通信方式称为数字通信,它 包括将基带数字信号直接送往信道传输的数字基带传输和经 载波调制后再送往信道传输的数字载波传输。对应的通信系 统称为数字通信系统。 按照这一定义,数据通信只是意义更广的数字通信的一个 方面,数字通信的另一个方面是模拟信号的数字化传输 (2)数字通信系统的模型 加信 信解信 ′息源密谐调 解出收/ 源编□编编器 制信道+调 器译译译信 码码码 者 噪声源 发信机 收信机 2021/220
2021/2/20 《现代通信理论与技术》 第四部分 数字通信 7 三、数字通信 Digital Communication （1）数字通信 信道中传输的是数字信号的通信方式称为数字通信，它 包括将基带数字信号直接送往信道传输的数字基带传输和经 载波调制后再送往信道传输的数字载波传输。对应的通信系 统称为数字通信系统。 按照这一定义，数据通信只是意义更广的数字通信的一个 方面，数字通信的另一个方面是模拟信号的数字化传输。 （2）数字通信系统的模型 信道 收 信 者 噪声源 信 息 源 信 源 译 码 解 密 译 码 信 道 译 码 解 调 器 信 源 编 码 加 密 编 码 调 制 器 信 道 编 码
《现代通信理论与技术》第四部分数字通信 GSM移动台和基站的原理框图 104kb/s 13kb/s 声电|13bt线性 RPE-LTP卷积编码凵交织cMsK 变换Am变换 编码器(2,1,5)編码了调制 双 260bi t/20m5456bi t/20ms 器 电声13bit线性山 RPE-LTP L卷积译码去 GMSK 变换门八变换译码器(2,1,5)交织∏解调 GSK去 卷积译码 .RPE-LTP13b线性码变移 寥/解调们交织下(2,1,5)译码器‖换为6bitA律码 PSTN 456bit/20ms+-260bi t/20ms 交换 GMSK凵交织山卷积编码↓RE- IP Labit A律码变换 调制门编码(2,1,5)编码器为13bit线性码鬥心 2021/2/20
2021/2/20 《现代通信理论与技术》 第四部分 数字通信 8 GSM移动台和基站的原理框图
《现代通信理论与技术》第四部分数字通信 s-95cDMA系统的正向业务信道 8. 6 kb/s 9.2 kb/s 9.6 kb/s 19.2kb/s Walsh函数 4.0 kb/s 4.4kb/ 4.8kb/ 9.6 kb/s 功率 1.2288Mc/s 2.0 kb/s 2.0 kb/s 2. 4 kb/s 4. 8 kb/s 0. 8 kb/s 0. 8 kb/s 1.2 kb/s 控制比特 2. 4 kb/s 19.2ks/ 800bs复 帧质量加编码器(2,1,8)码元分组 接 用户指示器尾比特卷积编码重复交织 800Hz m 输入 用户m的长码长码 分频器 分频器 信息 掩码 产生器 1.2288Mc/s 19.2 ks/s I信道引导PN序列 12288Mcs 基带 滤波器 coso,t /2 基带 滤波器 Q信道引导PN序列 1.2288Mc/s 2021/2/20
2021/2/20 《现代通信理论与技术》 第四部分 数字通信 9 IS-95 CDMA系统的正向业务信道 Walsh函数 1.2288Mc/s 基带 滤波器 基带 滤波器 cosωc t -π/2 I信道引导PN序列 1.2288Mc/s Q信道引导PN序列 1.2288Mc/s 长码 产生器 1.2288Mc/s 帧质量 指示器 加编码器 尾比特 (2，1，8) 卷积编码 码元 重复 分组 交织 复 接 分频器 分频器 800Hz 功率 控制比特 800b/s 19.2 ks/s 19.2 ks/s 用户m的长码 掩码 用户 m的 输入 信息 8.6 kb/s 4.0 kb/s 2.0 kb/s 0.8 kb/s 9.2 kb/s 4.4 kb/s 2.0 kb/s 0.8 kb/s 9.6 kb/s 4.8 kb/s 2.4 kb/s 1.2 kb/s 19.2 kb/s 9.6 kb/s 4.8 kb/s 2.4 kb/s
《现代通信理论与技术》第四部分数字通信 2信源编码 Source Encoding 42.1信源编码的任务 信非电 /电 息 续离 变换据 变换 缩 源散 (1)模拟信号数字化 Analog-to- digital Conversion 当信源为连续信源,信源编码器要对它进行取样、量化和 编码,完成模/数变换功能,使其变为数字信号。一般称为模 拟信号数字化 (2)数据压缩 Data Compression 2021/220
2021/2/20 《现代通信理论与技术》 第四部分 数字通信 10 4.2 信源编码 Source Encoding 4.2.1 信源编码的任务 信 息 源 信源编码 非电 /电 变换 A/D 变换 离 散 连 续 数 据 压 缩 （1）模拟信号数字化 Analog-to-digital Conversion 当信源为连续信源，信源编码器要对它进行取样、量化和 编码，完成模/数变换功能，使其变为数字信号。一般称为模 拟信号数字化。 （2）数据压缩 Data Compression
《现代通信理论与技术》第四部分数字通信 (2)数据压缩 Data Compress 数据压缩,就是如何用最少的比特数来表述信源 的输出信息,如何用比较简单的办法来降低数码率, 并且在信源译码器那里能准确地或以一定的质量损失 为容限再现信源信息。 模拟信号数字化和数据压缩的原理与技术都是广 义的信源编码的主要研究内容。 对信源编码的两点要求:①每一单位时间内所需 的(代表同一单位时间的信源输出信息的)码元数或数 字位数尽量地少,即数码率低;②能准确地或以一定 的质量损失为容限,从已简化的或已压缩的编码序列 逆变换为原信源输出信息是唯一可能的。 2021/2/20
2021/2/20 《现代通信理论与技术》 第四部分 数字通信 11 数据压缩，就是如何用最少的比特数来表述信源 的输出信息，如何用比较简单的办法来降低数码率， 并且在信源译码器那里能准确地或以一定的质量损失 为容限再现信源信息。 模拟信号数字化和数据压缩的原理与技术都是广 义的信源编码的主要研究内容。 对信源编码的两点要求：①每一单位时间内所需 的(代表同一单位时间的信源输出信息的)码元数或数 字位数尽量地少，即数码率低；②能准确地或以一定 的质量损失为容限，从已简化的或已压缩的编码序列 逆变换为原信源输出信息是唯一可能的。 （2）数据压缩 Data Compress
《现代通信理论与技术》第四部分数字通信 4.22模拟信号数字化的原理 模拟信号 数字信号 预滤波抽样量化编码 对于模拟信号,信源编码器首先要对它进行抽样 量化和编码,使其变为数字信号,完成模数变换功能, 般称为模拟信号数字化。 模拟信号数字化就是研究将模拟信号转换为时间 离散,幅度离散的对应数字信号的原理与技术。 2021/220
2021/2/20 《现代通信理论与技术》 第四部分 数字通信 12 4.2.2 模拟信号数字化的原理 对于模拟信号，信源编码器首先要对它进行抽样、 量化和编码，使其变为数字信号，完成模/数变换功能， 一般称为模拟信号数字化。 模拟信号数字化就是研究将模拟信号转换为时间 离散，幅度离散的对应数字信号的原理与技术。 模拟信号 预滤波 抽样 量化 编码 数字信号