品-数字通信原理与技术(第三版)

品-数字通信原理与技术(第三版)xx年xx月xx日目录CATALOGUE数字通信概述数字信号调制与解调信道编码与差错控制数字信号的传输与接收数字通信中的同步技术数字通信系统的性能分析01数字通信概述数字通信的定义数字通信是一种用数字信号作为载体来传输信息，或者用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。它可传输电报、数字数据等数字信号，也可传输经过数字化处理的语声和图象等模拟信号。数字通信的发展随着大规模集成电路、微处理器技术、光纤通信等的发展，数字通信技术也得到了迅速的发展。数字通信逐渐取代了模拟通信，成为现代通信的主流。数字通信的定义与发展数字通信系统主要由信源、信源编码与译码器、信道编码与译码器、调制器与解调器、信道以及噪声源等部分组成。数字通信具有抗干扰能力强、无噪声积累、便于加密处理、便于存储和交换、设备便于集成化和小型化等优点。数字通信系统的组成与特点数字通信的特点数字通信系统的组成数字电话通信是现代电话通信的主要方式，包括固定电话和移动电话。电话通信数字数据通信广泛应用于计算机网络、远程数据传输等领域。数据通信数字图像通信包括电视广播、视频会议、远程医疗等。图像通信数字多媒体通信是融合了语音、数据、图像等多种信息传输方式的通信方式，广泛应用于现代社会的各个领域。多媒体通信数字通信的应用领域02数字信号调制与解调调制的分类根据调制信号的性质，可分为模拟调制和数字调制；根据载波的形式，可分为连续波调制和脉冲调制。调制的目的将数字基带信号转换为适合在信道中传输的已调信号，以实现信号的远距离传输和有效利用信道资源。调制的过程在发送端，将数字基带信号通过调制器转换为已调信号，然后经过信道传输到接收端，在接收端通过解调器还原出原始的数字基带信号。数字信号调制的基本原理通过改变载波的振幅来表示数字信号的不同状态，如2ASK、4ASK等。振幅键控（ASK）频移键控（FSK）相移键控（PSK）正交振幅调制（QAM）通过改变载波的频率来表示数字信号的不同状态，如2FSK、4FSK等。通过改变载波的相位来表示数字信号的不同状态，如2PSK、4PSK、QPSK等。同时改变载波的振幅和相位来表示数字信号的不同状态，如16QAM、64QAM等。常见的数字信号调制方式解调的目的在接收端从已调信号中还原出原始的数字基带信号。相干解调利用与发送端相同的载波进行解调，通过比较接收到的已调信号与本地载波的相位或频率差异来还原出数字基带信号。常见的相干解调方法有同步检测法和差分检测法。非相干解调不需要与发送端相同的载波进行解调，而是直接利用已调信号的某些特征来还原出数字基带信号。常见的非相干解调方法有包络检波法和频率检波法。解调的分类根据解调方式的不同，可分为相干解调和非相干解调。解调原理与方法03信道编码与差错控制在发送端对信息序列进行某种变换，增加一些监督码元，以提高传输的可靠性。增加冗余信息检错与纠错编码效率接收端利用这些监督码元来发现或纠正传输过程中出现的差错。在保证一定检错、纠错能力的前提下，尽量减少冗余信息的数量，提高编码效率。030201信道编码的基本原理线性分组码卷积码循环码交织编码常见的信道编码方式01020304将信息序列分成若干组，每组独立进行编码，具有检错和纠错能力。将信息序列与特定的多项式进行卷积运算，生成监督码元，适用于连续的数据传输。具有循环特性的线性分组码，编码和解码过程相对简单，应用广泛。将原始数据分散到不同的位置，提高数据的抗干扰能力，常与其他编码方式结合使用。前向纠错（FEC）接收端利用纠错码对接收到的数据进行纠错处理，恢复出原始数据。差错控制协议在数据链路层或网络层中实现的差错控制协议，如TCP/IP协议中的差错控制机制。混合纠错（HEC）结合ARQ和FEC的优点，当接收端检测到少量差错时采用FEC进行纠错，当差错较多时采用ARQ进行重传。自动重传请求（ARQ）接收端检测到差错时，请求发送端重新发送数据，直到正确接收为止。差错控制策略与方法04数字信号的传输与接收

数字信号的传输方式基带传输将数字信号直接传输，适用于近距离通信。频带传输将数字信号调制到高频载波上，通过信道进行传输，适用于远距离通信。宽带传输利用宽频带信道进行数字信号的传输，可实现高速率、大容量的数据传输。对接收到的信号进行检测，判断信号的有无和强弱。接收信号检测从接收到的信号中提取时钟信息，实现收发双方的时钟同步。时钟同步将调制在载波上的数字信号解调出来，还原为原始的数字信号。数据解调数字信号的接收原理衡量接收端解码错误的概率，误码率越低，接收性能越好。误码率衡量接收机能够正确接收并解调微弱信号的能力，灵敏度越高，接收性能越好。灵敏度衡量接收机在存在干扰的情况下仍能正确接收信号的能力，抗干扰能力越强，接收性能越好。抗干扰能力接收性能的评价指标05数字通信中的同步技术在数字通信系统中，同步技术是指发送端和接收端在时间上保持一致，以确保数据的正确传输和接收。同步技术的概念由于数字信号在传输过程中可能受到各种干扰和延迟，导致发送端和接收端的时间出现偏差，因此需要采用同步技术来纠正这种偏差。同步技术的必要性同步技术可以通过在发送端和接收端之间传输特定的同步信号来实现，也可以通过在数据中添加特定的同步标记来实现。同步技术的实现方式同步技术的基本原理常见的同步技术方法载波同步载波同步是指在接收端产生一个与发送端载波同频、同相的本地载波，以实现相干解调。位同步位同步是指接收端对每一位数据都要和发送端保持同步，以确保正确识别每一位数据。群同步群同步是指接收端对一组数据（如一个数据块或一个数据帧）的起始和结束位置与发送端保持一致，以确保正确识别整组数据。网同步网同步是指在数字通信网中，各个节点之间保持时间上的同步，以确保整个网络的正常运行。无线通信系统光纤通信系统数字电视系统卫星通信系统同步技术的应用场景在无线通信系统中，由于无线信道的特性，同步技术对于确保数据的正确传输和接收尤为重要。在数字电视系统中，同步技术可以确保图像和声音的同步传输和接收，提高用户体验。在光纤通信系统中，同步技术可以确保光信号的正确传输和接收，提高通信质量。在卫星通信系统中，同步技术可以确保地面站与卫星之间的正确通信，实现远距离通信。06数字通信系统的性能分析03影响因素信道噪声、干扰、信号衰减等都会对误码率和误信率产生影响。01误码率定义误码率是指在数字通信系统中，接收端收到的错误比特数与总比特数之比，用于衡量系统传输的可靠性。02误信率定义误信率是指接收端收到的错误信息与总信息数之比，用于衡量系统传输信息的准确性。误码率与误信率分析123数字通信系统常采用扩频、跳频、直接序列扩频等抗干扰技术来提高系统的抗干扰能力。抗干扰技术通过测量系统在干扰环境下的误码率、误信率等指标，可以评估系统的抗干扰性能。抗干扰性能评估干扰类型、干扰强度、系统采用的抗干扰技术等都会对系统的抗干扰性能产生影响。影响因素抗干扰性能分析系统可靠性是指数字