数字通信系统ppt课件.ppt

,通信概论课程,主讲：孙青华教授,通信技术专业教学资源库,石家庄邮电职业技术学院,数字通信系统,目 录,数字通信系统模型,01,数字通信系统各部分的作用,02,数字通信系统的优缺点,03,数字通信系统小结,04,数字通信系统模型,1、数字通信系统模型,信道中数字信号的系统称为数字通信系统。,众所周知 移动通信系统是典型的数字通信系统,那么数字通信系统究竟是怎样的系统呢 它由哪些部分组成 各部分的作用如何呢,从上图可以看出数字通信系统的组成结构 典型的数字通信系统包括信源 信源编码,信道编码 调制 信道 解调 信道解码 信源解码 信宿等环节 另外在接收端和发送端,需要同步 在信道传输过程中还会有噪声,数字通信系统信道中传输的是数字信号,2、数字通信系统各部分的作用,实现模拟信号的数字化传输,（2）信源编码：,（1）信源:把原始信息变换成原始电信号。,提高信号传输的有效性,下面分别介绍数字通信系统各部分的作用,信源的作用是把原始信息变换成原始电信号,信源编码实现模拟信号数字化 同时提高信号传输的有效性 即在保证传输质量情况下,用尽可能少的数字脉冲来表示信源产生的信息,信源编码也称作频带压缩编码或数据压缩编码,（A）压缩前的彩色照片,（B）压缩后的黑白照片,神舟七号伴飞卫星发回的两张图片的对比,信源编码的目的：信道编码主要解决数字通信的可靠性问题。,2、数字通信系统各部分的作用,信道编码的原理：对传输的信息码元按一定的规则加入一些冗余码（监督码），形成新的码字，接收端按照约定好的规律进行检错甚至纠错。,信道编码又称为差错控制编码、抗干扰编码、纠错编码 。,信源编码后 进入信道编码环节 信道编码主要解决数字通信的可靠性问题,信道编码的原理是对传输的信息码元按一定的规则加入一些冗余码（监督码）,形成新的码字 接收端按照约定好的规律进行检错甚至纠错 从而提高系统可靠性,因此 信道编码又称为差错控制编码 抗干扰编码 纠错编码等,（3）信道编码,数字调制技术的概念：把数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的频带信号。,（4）数字调制,数字调制的主要作用：提高信号在信道上传输的效率，达到信号远距离传输的目的。,基本的数字调制方式：振幅键控ASK、频移键控FSK、相移键控PSK。,信道编码后进入数字调制阶段,2、数字通信系统各部分的作用,数字调制是将数字基带信号调制成高频信号形成适合在信道中传输的频带信号,数字调制的主要作用是提高信号在信道上传输的效率 达到信号远距离传输的目的,基本的数字调制方式有振幅键控ASK、频移键控FSK、相移键控PSK。,（5）同步,同步的概念：指通信系统的收、发双方具有统一的时间标准，使它们的工作“步调一致”。,同步的作用：如果同步存在误差或失去同步，通信过程中就会出现大量的误码，导致整个通信系统失效。,2、数字通信系统各部分的作用,在通信系统的发送与接收过程中 各部分均需要同步,所谓同步是指通信系统的收 发双方具有统一的时间标准 使它们的工作步调一致,同步工作对于数字通信时是至关重要的,如果同步存在误差或失去同步 通信过程中就会出现大量的误码 导致整个通信系统失效,通信系统中各种设备以及信道中所固有的，为了分析方便，把噪声源视为各处噪声的集中表现而抽象加入到信道。,（7）噪声源,（6）信道,信道是信号传输媒介的总称，传输信道的类型有无线信道和有线信道两种。,2、数字通信系统各部分的作用,调制后的信号传入信道 模型中信道是信号传输媒介的总称,传输信道的类型有有线信道（如电缆、光纤）和无线信道（如自由空间）两种,信号在信道中传输过程存在噪声干扰 具体表现为系统模型中的噪声源,它是通信系统中各种设备以及信道中所固有的 为了分析方便,把噪声源视为各处噪声的集中表现而抽象加入到信道,在接收端的各个部分的功能与发送端的方框正好相反 是一一对应的反变换关系,2、数字通信系统各部分的作用,以移动数字通信系统为例：信源和信宿：通信的双方信源编码：语音编码信道编码：采用卷积码与交织编码相结合的方式调制：手机中常见的调制采用GMSK调制同步：由手机的CPU提供信道：自由空间噪声：来自于各种噪声和干扰。,下面以移动数字通信系统为例解释说明数字通信系统各组成部分的作用,信源编码是通过语音编码实现的 主要完成对人的语音信号的数字化,并完成压缩编码以提高通信的有效性,信道编码采用卷积码与交织编码相结合的方式 以提高通信的可靠性,手机中常见的调制采用GMSK调制 以将数字化以后的语音信号调制到高频载波上,以实现远距离无线传输,同步信号是由手机CPU提供的 以实现手机与蜂窝移动通信系统的同步,手机的信道是自由空间 噪声来自于各种噪声和干扰,3、数字通信系统的优缺点,优点： 加强了通信的保密性。 提高了抗干扰能力。 可构建综合数字通信网。,数字通信系统的优点是 一是加强了通信的保密性,二是提高了抗干扰能力 数字信号在传输过程中会混入杂音,可以利用电子电路构成的门限电压（称为阈值）去衡量输入的信号电压,只有达到某一电压幅度 电路才会有输出值 并自动生成一整齐的脉冲（整形或再生）,较小杂音电压到达时 由于它低于阈值而被过滤掉 不会引起电路动作,因此再生的信号与原信号完全相同 除非干扰信号大于原信号才会产生误码,为了防止误码 在电路中设置了检验错误和纠正错误的方法 即在出现误码时,可以利用后向信号使对方重发 因而数字传输适用于较远距离的传输和性能较差的线路,三是可构建综合数字通信网 采用时分交换后传输和交换统一起来可形成综合数字网,缺点： 占用频带较宽。 技术要求复杂，同步技术要求精度很高。 进行模/数转换时会带来量化误差,传送一路数字化语音信息需占64kHz的带宽 而一个模拟话路只占用4kHz带宽,即一路PCM信号占了几个模拟话路 对某一话路而言 它的利用率降低了,二是技术要求复杂 尤其是同步技术要求精度很高,接收方要能正确地理解发送方的意思 就必须正确地把每个码元区分开来,并且找到每个信息组的开始 这就需要收发双方严格实现同步,如果组成一个数字网的话 同步问题的解决将更加困难,三是进行模/数转换时会带来量化误差,随着大规模集成电路的使用以及光纤等宽频带传输介质的普及,对信息的存储和传输 越来越多使用的是数字信号的方式,因此必须对模拟信号进行模/数转换 在转换中不可避免地会产生量化误差,4、数字通信系统小结,下面总结一下数字通信系统的主要组成部分及其功能,信源编码完成模数转换 提高信号传输的有效性,信道编码的主要作用是提高信号传输的可靠性,调制是的将基带信号调制成适合传输的频带信号 作用是延长传输距离 提高传输效率,解调是调制的反过程主要作用将频带信号恢复为基带信号,信道解码是是信道编码的反过程 主要作用进行传输正确性检查 同时去掉冗余项,信源解码是是信源编码的反过程 主要作用进行数模转换 还原成模拟信号,以上是典型的数字通信系统模型 当然在实际系统中 也会有一些变形或简化,通信技术专业教学资源库,石家庄邮电职业技术学院,谢谢,主讲： 孙青华教授,