数字通信技术教案

授课题目第一章数字通信概述教学时数2学时授课类型理论讲授教学目的1．知识目标

理解：数字通信系统的组成及各组成部分的作用，建立完整的数字通信系统概念。了解：通信系统模型及分类，数字通信的优缺点及性能指标。常用的几种通信方式的现状和发展趋势。2．能力目标

通过直观教学和教师的具体讲解，培养学生的逻辑思维和抽象思维能力；培养学生归纳总结问题的能力。

3．情感目标

通过对专业入门知识的生动形象的教学，使学生对本课程的产生浓厚兴趣，激发学生的学习热情。教学重点、难点1．数字通信系统的组成及各组成部份的作用；2．数字通信系统概念；3．通信系统模型及分类；4．数字通信的优缺点及性能指标；5．常用的几种通信方式的现状和发展趋势。数字通信系统的组成及各部分的作用。教学方法、手段采用“媒体演示——分析概括——巩固提高”的教学模式教具或设备安全事项教学过程（新课引入、授课、练习、归纳小结、作业、板书设计）在人类活动中，信息的交流和传递称为通信。现代通信主要是指电通信，用电信号来传递声音、图像，数据等。随着科学技术的进步，特别是计算机技术应用到通信方面，电通信得到迅猛的发展。在世界上通信行业并列于能源、交通、钢铁、农业成为第五大行业，伴随着建设信息高速公路的热潮，包括通信在内的信息技术服务行业，越来越受到人们的重视，成为现代信息社会的一个重要标志。通信系统的组成基本概念:\l"jdxh#jdxh"基带信号：信源要传输的原始电信号\l"pdxh#pdxh"频带信号：发送设备将信源产生的信号变换以后的适于信道传输的信号通信系统模型：图1.1通信系统模型1.2数字通信系统模型基本概念：1.信源编码：对连续信息进行模拟/数字（A/D）转换2.信道编码：为了减少接收信号的错误判断出现概率而引入的编码

3.数字调制：将数字基带信号调制到高频信号上的过程

4.同步：指通信系统的收、发双方具有统一的时间标准，使它们的工作相协调

一、数字通信系统模型图1.2数字通信系统模型二、数字通信系统的主要性能指标信息传输速率：每秒传送的信息量

频带利用率：误码率：接收端收到的错误码元数在发送端发出的总码元数中所占的比例

三、数字通信的特点1．抗干扰能力强，无噪声积累；2．保密性能好；3．便于组成现代化数字通信网，便于实现多媒体通信；4．占用信道频带宽。1.3通信技术的现状和发展趋势一、电缆通信：是最早发展起来的一种通信方式二、光纤通信：具有容量大、成本低等有点，能抗电磁干扰，节约有色金属和能源。三、卫星通信：覆盖面积广，不受地理条件限制，且可以大容量传输，建设周期短，可靠性高等等。四、移动通信：是现代通信中发展最为迅速的一种通信手段。五、微波中继通信：容易架设，建设周期短。小结：1．数字通信系统的组成2．数字通信系统的性能和优缺点3．现代常用几种通信技术的现状和发展趋势作业：1．试画出数字通信系统组成框图，并说明各部分的作用。2．信息传输速率和频率有什么区别？3．简述数字通信的主要优缺点，如何理解采用数字通信便于组成多媒体数字通信网？4．举例说明现代通信的几种方式。教学后记授课题目第二章数字终端技术2.1概述2.2脉冲编码调制教学时数2学时授课类型理论讲授教学目的1．知识目标

理解：模拟信号数字化的方法，脉冲编码调制（PCM）基本原理。理解：取样定理，会计算取样频率和编码率。2．能力目标

通过直观教学和教师的具体讲解，培养学生的逻辑思维和抽象思维能力；培养学生归纳总结问题的能力。

3．情感目标

通过对专业入门知识的生动形象的教学，使学生对本课程的产生浓厚兴趣，激发学生的学习热情。教学重点、难点1．模拟信号数字化的方法，脉冲编码调制（PCM）基本原理;2．取样定理，计算取样频率和编码率;脉冲编码调制（PCM）基本原理。教学方法、手段采用“媒体演示——分析概括——巩固提高”的教学模式教具或设备安全事项教学过程（新课引入、授课、练习、归纳小结、作业、板书设计）数字通信是以数字信号作为载体来传递信息的通信方式。它的任务是将各种信息变换成数字信号后在数字通信系统中传输。因此，在系统中必然包括两个重要的变换，一为模拟信号与数字基带信号之间的变换，二为数字基带信号与适合传输要求的信道信号之间的变换。前一种变换多是由发或收的终端设备来完成的，它将连续信号或离散信号变换成数字的基带信号。后一种变换则是由数字调制和解调器构成。2.1概述基本概念:1．数字通信：是以数字信号作为载体来传递信息的通信方式。2．数字通信的任务：是将各种信息变换成数字信号后在数字通信系统中传输。3．数字终端技术：是指由发或收的终端设备来完成的，将连续信号或离散信号变换成数字的基带信号的技术。脉码调制或PCM:1．脉码调制或PCM：是脉冲编码调制的简称。是实现模拟信号数字化的最基本最常用的一种方法。2．脉码调制的任务：是把时间连续、取值连续的模拟信号转换成为时间离散、取值离散的数字信号，并按一定规律组合编码，形成PCM信号序列。3．模拟信号数字化过程一般用抽样、量化和编码三个步骤来完成。(动画)4．脉码调制通信系统方框图图2.1脉码调制通信系统方框图2.2脉冲编码调制一、取样取样定理：据奈奎斯特取样定理（简称取样定理）来确定取样时间。取样定理描述为：式中，fh为模拟信号的最高频率，fs为取样开关的频率，如果fs=2fh称为奈奎斯特速率。二、量化量化：用有限个数的幅度取样值来取代原模拟信号无限个数的幅度取样值的取代过程。量化误差是由于量化而导致量化值和样值的误差，用e(t)=量化值—样值。量化噪声是由量化误差在重现信号时以噪声的形式表现出来的。均匀量化：量化级差是相等均匀的量化非均匀量化：是对大小信号采用不同的量化级差，即在大信号时采用大量化级差，小信号时采用小量化级差。实现非均匀量化的方法之一是采用压缩扩张技术。图2.2均匀和非均匀量化三、编码：8位码组的排列方式和名称：图2.38位码组排列四、解码：把接收到的PCM码还原成幅度受调制的脉冲信号，即PAM信号，然后通过低通滤波器恢复成原模拟信号。五、实用PCM编、解码集成块小结：1．模拟信号数字化2．压缩编码作业：为什么要量化？量化误差与量化级差有什么区别？2．什么是均匀量化和非均匀量化？均匀量化有什么优缺点？非均匀量化的基本原理是什么？它能克服均匀量化的什么缺点？教学后记授课题目第二章数字终端技术2.3自适应差值脉码调制ADPCM教学时数2学时授课类型理论讲授教学目的1．知识目标理解：差值脉码调制（DPCM），增量调制（ΔM）的基本原理。了解：自适应差值脉码调制（ADPCM）2．能力目标

通过直观教学和教师的具体讲解，培养学生的逻辑思维和抽象思维能力；培养学生归纳总结问题的能力。

3．情感目标

通过对专业入门知识的生动形象的教学，使学生对本课程的产生浓厚兴趣，激发学生的学习热情。教学重点、难点1．差值脉码调制（DPCM）2．自适应差值脉码调制（ADPCM）3．增量调制（ΔM）的基本原理差值脉码调制（DPCM）教学方法、手段采用“媒体演示——分析概括——巩固提高”的教学模式教具或设备安全事项教学过程（新课引入、授课、练习、归纳小结、作业、板书设计）PCM编码是按样值幅度独立地进行编码，不考虑相邻两个样值的相关性如何。这种编码方式虽然能提供很高的通信质量，但都要采用8位编码，传输速率为64kb/s，占据的频带宽度为64kHz，大大高于模拟通信所占的频带宽度。多年来人们一直致力于研究压缩数字化话音占用频带的工作，努力在相同质量指标的条件下，降低数字化话音数码率，以提高数字通信系统的频带利用率。2.3自适应差值脉码调制ADPCM一、差值脉码调制（DPCM）原理DPCM就是对样值的差值序列进行量化编码，它的实现有两个问题要加以解决，一是发送端要将样值序列转化为差值序列；二是接收端要将差值序列还原成样值序列。图2.4自适应脉码调制(ADPCM)框图工作过程：信号f(t)经低通滤波器限带后，进行取样而变成离散的样值信号S(n)，分别送入减法器和预测器。预测器即为所有过去(n-1)个样值累加器。得到的预测值即是相邻的前一时刻的样值，该时刻的样值S(n)与预测值S(n-1)相减，得出的差值d(n)，经量化、编码送入信道。信道中传输的信号就是差值（DPCM）信号。传输到接收端后，经再生处理、解码变成差值信号d(n),再与接收端预测器取得的所有过去（n-1）个样值信号累加的预测信号S(n-1)相加而得到S(n)，经低通滤波器后恢复原信号f(t)。二、自适应差值脉码调制（ADPCM）在DPCM方式的基础上采取一些自适应措施来提高DPCM方式的质量，这种方式称为自适应差值脉码调制（ADPCM）。自适应系统的增加可以大大提高DPCM系统的编码动态范围和信噪比，从而提高系统的传输性能。自适应差值脉码调制（ADPCM）也有集成电路，广泛用于各种数字通信设备。三、增量调制（△M）增量调制△M是差值脉冲编码调制（DPCM）的一个特例。它是指在差值脉冲编码调制中用一位二进制码来表示信号幅度的增减。那么它就变成了增量调制（△M）。其基本思想是用一个阶梯波来逼近一个模拟信号。图2.5阶梯波逼近连续波小结：差值脉码调制（DPCM）原理增量调制（△M）作业：试说明DPCM、ADPCM、△M的共同点和不同点。试画出△M编码101011101001的波形教学后记授课题目第二章数字终端技术2.4多路复用通信教学时数2学时授课类型理论讲授教学目的1．知识目标理解：时分多路复用原理，频分多路复用原理。理解：30/32路PCM基群帧结构，建立数字信号帧的概念。了解：数字复接系统的构成和方法2．能力目标

通过直观教学和教师的具体讲解，培养学生的逻辑思维和抽象思维能力；培养学生归纳总结问题的能力。

3．情感目标

通过对专业入门知识的生动形象的教学，使学生对本课程的产生浓厚兴趣，激发学生的学习热情。教学重点、难点1．时分多路复用原理，频分多路复用原理。2．30/32路PCM基群帧结构，建立数字信号帧的概念;3．30/32路PCM数字通信系统的组成。30/32路PCM基群帧结构教学方法、手段采用“媒体演示——分析概括——巩固提高”的教学模式教具或设备安全事项教学过程（新课引入、授课、练习、归纳小结、作业、板书设计）为了提高信道利用率，使多路信号沿同一信道传输而互不干扰，称为多路复用，目前多路复用的方法用得最多的有三大类，即频分多路复用、时分多路复用及码分多路复用。2.4多路复用通信为了提高信道利用率，使多路信号沿同一信道传输而互不干扰，称为多路复用，目前多路复用的方法用的最多的有三大类，即频分多路复用、时分多路复用及码分多路复用。一、多路复用的基本概念频分多路复用（FDM）：即频率分割制多路通信，是将输入端各路信号的频率调制到不同的高频段后，再汇合起来送至信道上传输。时分多路复用（TDM）：即时间分割制多路通信，在这个系统中，各路信号公用一个信道，轮流在不同的时间间隙进行传输。图2.6频分多路与时分多路图2.7PCM时分多路复用示意图码分多路服用（CDM）：是用一些伪随机码作信息的载体，不同路的信息被调制到不同的伪随机码上，根据伪随机码的相关特性，在接收端采用相关接收就可提取出自相关性强的本路信号，同时排除互相关性弱的其他路信号，将不同路的信息区分开来。二、30/32路时分复用PCM系统PCM时分复用30/32路数字通信系统：是一个基本的数字通信系统，每帧分成32个时隙，共有30个话路时隙和一个同步路时隙及一个信令路时隙。它的构成可以采用集中编码和分路编码，一般常用分路编码方案。三、数字复接技术数字复接：是扩大通信容量的一种技术，它与PCM复用不同之处是基群数码没有改变，复接后改变了高次群的数码率。数字复接系统由数字复接和数字分接部份构成，数字复接的方法有同步复接和异步复接。小结：1．时分复用2．频分复用3．PCM时分复用30/32路数字通信系统4．数字复接作业：1．什么叫时分复用，它与频分复用的区别。2．画出30/32路PCM基群帧结构。3．数字复接系统由哪些部分组成，各部分的基本功能是什么？教学后记本人对两个班级的定位太高，在教学上有些好高骛远，对于基础较差同学的学习效果不是太重视，学生们接受地有点囫囵吞枣。整改：1注意基本知识和基本技能的教学，一步一个脚印教深教透。2多调动同学的学习兴趣，注意关注基础较差的同学，注重他们的听课效果。3注重较好同学的能力培养。授课题目第三章差错控制编码教学时数2学时授课类型理论讲授教学目的1．知识目标

理解：差错控制编码的基本原理，三种差错控制方式。了解：简单检纠错码、常用检纠错码差错控制的编码方法。2．能力目标

通过直观教学和教师的具体讲解，培养学生的逻辑思维和抽象思维能力；培养学生归纳总结问题的能力。

3．情感目标

通过对专业入门知识的生动形象的教学，使学生对本课程的产生浓厚兴趣，激发学生的学习热情。教学重点、难点1．差错控制编码的基本原理;2．三种差错控制方式;3．简单检纠错码、常用检纠错码差错控制的编码方法。掌握差错控制编码的基本原理教学方法、手段采用“媒体演示——分析概括——巩固提高”的教学模式教具或设备安全事项教学过程（新课引入、授课、练习、归纳小结、作业、板书设计）在数字通信中，根据不同的目的，编码可分为信源编码和信道编码。信源编码是为了提高数字信号的有效性以及为了使模拟信号数字化而采取的编码。信道编码是为了降低误码率，提高数字通信的可靠性而采取的编码。信源编码是去掉信源的多余度；而信道编码是按一定的规则加入多余度。具体地讲，就是在发送端的信息码元序列中，以某种确定的编码规则，加入监督码元，以便在接收端利用该规则进行解码，从而发现错误、纠正错误。基本概念：差错类型、纠检错码分类、差错控制方式、纠错编码的基本原理3．1概述差错类型：分为随即错误、突发错误、混合错误三种。纠检错码分类：根据编码的用途可以分成检错码和纠错码；根据信息码元处理的方法可以分成分组码和卷积码。差错控制方式：有三种，即检错重发（ARQ）、前向纠错(FEC)和混合纠错(HEC)。纠错编码的基本原理图3.1分组码分组码一般可用（n，k）表示。其中，k是每组二进制信息码元的数目，n是编码码组的码元总位数，又称为码组长度，简称码长。n-k=r为每个码组中的监督码元数目。简单地说，分组码是对每段k位长的信息组以一定的规则增加r个监督元，组成长为n的码字。在二进制情况下，共有2k个不同的信息组，相应地可得到2k个不同的码字，称为许用码组。其余2n-2k个码字未被选用，称为禁用码组。所谓码元距离就是两个码组中对应码位上码元不同的个数（也称汉明距离）。码距反映的是码组之间的差异程度。最小码距——码组种任意两个码字之间距离的最小值即称为最小码距,用d0表示。最小码距是码的一个重要参数，它是衡量码检错、纠错能力的依据。3．2简单的纠、检错编码1．奇偶校验码奇偶校验码的编码方法：奇偶监督码是在原信息码后面附加一个监督元，使得该码字中连同监督码在内的“1”的个数为奇数（称为奇校验）或偶数（称为偶校验）。奇偶监督码的检错能力为只能检出奇数位差错，不能检测出偶数位差错，也不能判断出差错的具体码元，故奇偶检验码只有一定检错能力而不具备纠错能力。2．行列校验码行列校验码编码方法：它是将若干信息码字按照每个码字一行排列成若干行，使每个码字中相同的码位均对齐在同一列中，形成矩阵形式。然后对每一行和每一列的码元均进行奇校验或偶校验，并将校验结果附加在每一行及每一列码元之后。适用于检测突发错误,能纠错:码组中存在仅一行中有奇数个错误时,能够确定错码的位置。但对于以矩阵形式出现的偶数位差错，行列奇偶校验码是检测不出来的。此外，通过水平和垂直两个方向上的校验，它能够确定某一行或列中出现的单个差错码位置，因此行列奇偶校验码具有对单个差错的纠错能力。3．恒比码码字中1的数目与0的数目保持恒定比列的码称为恒比码，这种码通过计算接收码组中“1”的数目是否正确，就可检测出有无错误。3．3常用的纠错编码1．线性分组码在（n，k）分组码中，若每一个监督码元都是码组中某些信息码元按模2加而得到，即监督码元是按线性关系相加得到的，则称为线性分组码。线性分组码具有如下性质（n，k）的性质：1、封闭性。任意两个码组的和还是许用的码组。2、码的最小距离等于非零码的最小码重。对于码组长度为n、信息码元为k位、监督码元为r＝n－k位的分组码，常记作（n，k）码，如果满足2r－1≥n，则有可能构造出纠正一位或一位以上错误的线性码。循环码1．循环码是一种码字间具有循环性质的码组。这里所谓的循环，是指将任一码字的各位闭合左移或右移后，生成的新码字仍是该码组中的另一个码字。循环码具有以下一些性质：1、封闭性（线性性）。任何许用码组的线性和还是许用码组。2、循环性。任何许用的码组循环移位后的码组还是许用码组。它不仅可以用于纠正独立的随机错误，而且也可以用于纠正突发错误。3．卷积码卷积码是将信息序列分成长度为k0的一个一个子组，长为n0的每个子码组包括k0个信息位，n0－k0个监督位。这个n0－k0个监督元，不仅与本组的k0个信息元有关，而且也与前面若干个子组的信息元有关；本组的信息元不但决定本组的监督元，而且也参与决定以后若干组的监督元。卷积码可以用来纠正随机错误和突发错误，或者两种错误的组合，纠错能力比较强。4．码元交织码元交织是将顺序传送的码元序列按一定规律重新进行排列，以使突发误码分散到不相邻的样值中，这样一来就将突发误码变成了随机误码，再用消除随机误码的前向自动纠错技术消除随机误码，在接收端再按规定的规律恢复成原来的顺序。码元交织的特点是不需增加任何码元，就可以实现对突发错误的校正或对突发与随机误码的校正，使用十分广泛。小结：1．差错控制方式2．反映纠错编码的参数3．奇偶校验码4．分组码5．码元交织技术作业：1．在数字通信系统中，采用差错控制编码的目的是什么，它与信源编码有什么不同？2．数字信号的传输差错有几种类型，各有何特点？3．简述三种差错控制方式的工作过程及它们的优缺点。4．实现差错控制编码的基本方法是什么？教学后记授课题目第四章数字信号的基带传输4.1基带传输系统的组成4.2数字基带信号教学时数2学时授课类型理论讲授教学目的1．知识目标

理解：基带传输系统的组成。了解：简单传输码的波形并能叙述其特点，常用基带传输码的特点及编码规则。码间干扰产生的原因及无码间干扰传输的条件。2．能力目标

通过直观教学和教师的具体讲解，培养学生的逻辑思维和抽象思维能力；培养学生归纳总结问题的能力。

3．情感目标

通过对专业入门知识的生动形象的教学，使学生对本课程的产生浓厚兴趣，激发学生的学习热情。教学重点、难点1．基带传输系统的组成;2．简单传输码的波形及特点;3．常用基带传输码的特点及编码规则;掌握基带传输系统的组成。教学方法、手段采用“媒体演示——分析概括——巩固提高”的教学模式教具或设备安全事项教学过程（新课引入、授课、练习、归纳小结、作业、板书设计）数字信号的基带传输没有频带传输应用得广泛。但由于数字技术的发展，基带传输越来越广泛地被采用，同时频带传输系统同样存在着基带信号传输问题，使基带传输方式成为数字通信中最基本的传输方式。4.1基带传输系统的组成基带传输系统的组成：主要由码波形变换器、发送滤波器、信道、接收滤波器和取样判决器等5个功能电路组成。图4.1基带传输系统模型4.2数字基带信号一、数字基带信号传输码型的要求：1．有利于提高系统的频带利用率2．基带信号应不含直流分量3．考虑到码型频谱中高频分量的影响4．基带信号应具有足够大的定时信号供提取5．基带信号的传输码型应具有误码检测能力6．码型变换设备简单，容易实现二、简单传输码：1．单极性不归零码2．双极性不归零码3．单极性归零码：特点是脉冲窄，占空比为50%，有利于减小码元间波形的干扰。由于码元间隔明显，有利于同步始终提取。但由于脉冲窄、码元能量小，输出信噪比较不归零码4．双极性归零码：特点是波形与单极性归零波形相似，不过这里代表“1”“5．差分码：用脉冲波形的变化来表示码元的取值。这种波形传送代码可以消除设备初态的影响，特别是相位调制系统可以消除解调相位的模糊问题，所以这种码型转换在数字调相系统中得到了广泛的应用。6．多电平码：的电平取值是多值的，她的每种值都代表几位二元代码。这种脉冲波形一般在高速数据中用来压缩数码率，提高系统的频带利用率。常用的基带传输码型图4.2简单传输码型(a)单极性NRZ码(b)双极性NRZ码(c)单极性RZ(d)双极性RZ(e)差分码(f)多电平码三、常用的基带传输码型1．传号极性交替码（AMI码）编码规则：把单极性脉冲序列中相邻“1”特点：不含直流分量，低频分量比较小；具有内在检查能力；出现长连“0”时，AMI码中长时间无电平跳变，致使定时信号难以提取。2．三阶高密度双极性码（HDB3码编码规则：1．先将消息代码变换成AMI码，若AMI码中连0的个数小于4,此时的AMI码就是HDB3码2．若AMI码中连0的个数大于4,则将每4个连0小段的第4个0变换成与前一个非0符号(+1或-1)同极性的符号,用V表示(“+1”变为“+V”,“-1“变为“-V”3．不破坏极性交替反转，当相邻V符号之间有偶数个非0符号时，再将该小段的第1个0变换成“＋B”或“-B”,B符号的极性与前一非符号的相反，并让后面的非零符号从V符号开始再交替变化。图4.2AMI码及HDB3码特点：1．由HDB3码2．HDB3中连0串的数目至多为3个，易于提取定时信号。3．编码规则复杂，但译码较简单。小结：1．基带传输系统2．传输码作业：1．基带传输系统主要由哪些单元电路构成？各单元电路的作用是什么？2．什么是基带信号？对基带信号有哪些基本要求？3．简述AMI、HDB3、CMI码的特点？教学后记授课题目第四章数字信号的基带传输4.3基带传输的基本原理4.4再生中继传输教学时数2学时授课类型理论讲授教学目的1．知识目标

理解：基带传输系统的组成，并能通过数字基带再生中继器组成框图说明各部分的作用。了解：码间干扰产生的原因及无码间干扰传输的条件。2．能力目标

通过直观教学和教师的具体讲解，培养学生的逻辑思维和抽象思维能力；培养学生归纳总结问题的能力。

3．情感目标

通过对专业入门知识的生动形象的教学，使学生对本课程的产生浓厚兴趣，激发学生的学习热情。教学重点、难点1．基带传输的基本原理2．再生中继器组成基带传输的基本原理教学方法、手段采用“媒体演示——分析概括——巩固提高”的教学模式教具或设备安全事项教学过程（新课引入、授课、练习、归纳小结、作业、板书设计）数字信号直接在信道上进行传输，所要研究的问题主要有三个方面：一是数字信号的频谱特性；二是信道的传输特性；三是经过信道后数字信号的波形。4.3数字信号传输的基本准则一、数字信号的波形和频谱从频谱图可以看到：矩形脉冲信号的频谱分布于各个频率轴，而其主要能量集中在直流和低频段。在理想情况下，τ→０就成为单位冲激函数δ（t）。此时δ（t）＝∞，t＝0，0，t≠0其频谱函数从图4.7（b）中可以看出，第一个零点2π/τ，随着τ→0，2π/τ→∞，成为一条平行于ω轴的直线。所以δ（t）的频谱函数Δ（ω）＝1。图4.3单位冲激函数及其频谱二、信道限带传输对信号波形的影响假设传输信道具有理想的低通特性，或者说，将传输信道近似看成是一理想的低通滤波器，其频率特性如图4.9（a）所示，如果一个单位冲激函数脉冲δ（t）通过这种理想的信道时，其输出响应也就是冲激响应，图4.9（b）画出了时延td＝０的输出响应h（t）的波形。图4.4理想低通特性及其冲激响应(a)理想低通特性(b)理想低通信道的冲激响应图4.9（b）所示的输出波形与输入冲激脉冲相比显然出现了失真，失真的原因是由于传输信道的频带有限所致。从输出冲激响应波形中可看出两个很重要的特点：①当t＝0时，输出响应有最大值，但波形出现拖尾，拖尾的幅度随时间而逐渐衰减。②输出响应在时间轴上具有很多零点，每个零点的间隔均为12fc（fc为理想低通滤波器的截止频率）。也就是说当冲激函数δ（t）通过理想低通滤波器时，输出响应仅与理想低通滤波器通带截止频率有关。三、奎奈斯特第一准则不出现码间干扰的条件：当码元间隔T的数字信号在某一理想低通信道中传输时，若信号的传输速率为Rb=2fc（fc为理想低通截止频率），个码元的间隔Ｔ=，则此时在码元相应的最大值处将不产生码间干扰，且信道的频带利用率达到极限，为2(b/s)·Hz。上述条件是传输数字信号的一个重要准则，通常称为乃奎斯特第一准则。四、眼图眼图对于展示数字信号传输系统的性能提供了很多有用的信息：可以从中看出码间串扰的大小和噪声的强弱，有助于直观地了解码间串扰和噪声的影响，评价一个基带系统的性能优劣；可以指示接收滤波器的调整，以减小码间串扰。为了说明眼图和系统性能的关系，我们把眼图简化为下图所示的形状，称为眼图的模型。图4.5眼图的模型（1）最佳抽样时刻应在“眼睛”张开最大的时刻。（2）对定时误差的灵敏度可由眼图斜边的斜率决定。斜率越大，对定时误差就越灵敏。（3）在抽样时刻上，眼图上下两分支阴影区的垂直高度，表示最大信号畸变。（4）眼图中央的横轴位置应对应判决门限电平。（5）在抽样时刻上，上下两分支离门限最近的一根线迹至门限的距离表示各相应电平的噪声容限，噪声瞬时值超过它就可能发生错误判决。（6）对于利用信号过零点取平均来得到定时信息的接收系统，眼图倾斜分支与横轴相交的区域的大小，表示零点位置的变动范围，这个变动范围的大小对提取定时信息有重要的影响。4.4再生中继传输1．再生中继传输的作用：就是对经过一定距离传输后是真的波形进行整形，再生出与发送端一样的标准脉冲，使之能传输到更远的距离。2．再生中继系统的特点：是无噪声积累和有误码率的积累。3．再生中继传输的作用：再生中继器主要由均衡放大器、时钟提取电路和判决再生电路三大部分组成。图4.6再生中继器组成方框小结：1．基带传输的基本原理2．再生中继器的组成作业：1．信道限带传输对信号波形有何影响？其输出波形有何特点？教学后记授课题目数字信号的频带传输5.1概述5.2振幅键控调制（ASK）教学时数2学时授课类型理论讲授教学目的1．知识目标

理解：典型数字调制信号的波形与特点，能画出这些信号的波形。了解：频带传输系统的组成。了解：振幅键控调制原理2．能力目标

通过直观教学和教师的具体讲解，培养学生的逻辑思维和抽象思维能力；培养学生归纳总结问题的能力。

3．情感目标

通过对专业入门知识的生动形象的教学，使学生对本课程的产生浓厚兴趣，激发学生的学习热情。教学重点、难点1.典型数字调制信号的波形与特点;2.调制解调器的功能、类型，基本原理框图;3.各种数字调制方式中调制和解调的方法;各种数字调制方式中调制和解调的方法教学方法、手段采用“媒体演示——分析概括——巩固提高”的教学模式教具或设备安全事项教学过程（新课引入、授课、练习、归纳小结、作业、板书设计）大多数情况下，数字信号是采用无线信道传输的。为了实现多路复用的目的，通常是把数字基带信号先经过数字调制（键控器），变换成频带信号之后再送到信道。原始数字序列经基带信号形成器后变换成适合于传输的基带信号。然后送到键控器来控制射频载波的振幅、频率或相位，形成数字调制信号后送至信道。在信道中传输的还有各种干扰。接收滤波器把淹没在干扰和噪声中的有用信号提取出来，并经过相应的解调器，还原出数字基带信号S（t）。5.1概述一、频带传输系统组成原始数字序列经基带信号形成器后变换成适合于传输的基带信号。然后送到键控器来控制射频载波的振幅、频率或相位，形成数字调制信号后送至信道。在信道中传输的还有各种干扰。接收滤波器把淹没在干扰和噪声中的有用信号提取出来，并经过相应的解调器，还原出数字基带信号。以上就是数字信号在基带传输系统中传输的过程。图5.1频带传输系统的组成方框图二、数字调制的三种基本形式:是振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。图5.22ASK、2FSK、2PSK调制方框图及输出波形5.2振幅键控调制（ASK）一、振幅键控调制信号的产生振幅键控调制的实现可由数字信号与载波信号相乘来得到。数字调制信号含有直流时，振幅键控调制信号是一个普通的调幅信号。当数字信号中不含有直流分量时，已调信号为抑制载波的双边带调幅信号（DSB）。当带通滤波器只取出已调制的两个边频分量时，输出信号为抑制掉载波的双边带调幅信号（DSB）;当只取出一个边频分量而将载波和另一个边频分量滤除掉时，输出信号为单边带信号（SSB）。振幅键控信号的调节振幅键控信号的调节方法分成包络解调和相干解调（同步解调）两种。1．包络解调器带通滤波器恰好使2ASK信号完整地通过，经包络检波后，输出其包络。低通滤波器的作用是滤除高频杂波，是基带包络信号通过。取样判决器包括取样、判决及码元形成，有时又称译码器。定时取样脉冲是很窄的脉冲，通常位于每个码元的中央位置，其重复周期等于码元的宽度。带通滤波器输出为2ASK信号，包络检波器输出为S(t)，经取样、判决后将码元再生，即可恢复出数字序列。图5.32ASK信号的包络解调2．相干解调器2ASK信号中存在载波分量，可以通过窄带滤波器或锁相环来提取，并生成同步载波。但是，在实践中，从2ASK信号提取载波需要相应的电路，将会给设备增加复杂性，为了简化设备，目前很少采用同步检波来解调2ASK信号。小结：1．数字调制。2．三种基本的键控的方法：振幅键控（ASK），频移键控（FSK）、相移键控（PSK）。作业：1．试简述频带传输系统组成框图中各方框的功能。2．设数字信号为：０１０１１００１０，试画出2ASK、2FSK、2PSK的信号波形。3．什么是幅移键控？如何产生2ASK信号？解调时对相干载波信号有何要求？教学后记授课题目数字信号的频带传输5.3移频键控调制（FSK）5.4移相键控调制（PSK）教学时数2学时授课类型理论讲授教学目的知识目标理解：移频键控调制、移相键控调制的原理了解：FSK信号的产生，过零检测法类型，基本原理框图。2．能力目标

通过直观教学和教师的具体讲解，培养学生的逻辑思维和抽象思维能力；培养学生归纳总结问题的能力。

3．情感目标

通过对专业入门知识的生动形象的教学，使学生对本课程的产生浓厚兴趣，激发学生的学习热情。教学重点、难点移频键控调制、移相键控调制中调制和解调的方法;移频键控调制、移相键控调制中调制和解调的方法;教学方法、手段采用“媒体演示——分析概括——巩固提高”的教学模式教具或设备安全事项教学过程（新课引入、授课、练习、归纳小结、作业、板书设计）数字信号对高频载波的调制与模拟信号对高频载波的调制相类似，用数字信号去控制高频载波的振幅、频率和相位，使高频载波的振幅、频率和相位随数字信号而变化。但由于数字信号的离散性，当其对载波信号进行调制时，其过程相似于对高频载波信号进行开关控制的工作状态，所以数字调制又称为数字键控。5.3移频键控调制（FSK）一、FSK信号的产生移频键控调制（FSK）信号的产生有两种，是直接调频法和频率键控法。直接调频法简单易行，但频率稳定度差，因而实际应用范围不广。而频率键控法转换速度快，波形好，频率稳定度高，电路不甚复杂，故得到广泛应用。FSK信号的解调过零检测法用过零检测法实现FSK信号的解调的基本思想是：数字调频波的过零点数随高频载波的变化而变化。高频载波频率高，过零点数目多；高频载波频率低，过零点数目少。从检测过零点的数目，就可以得到频率的差异，从而还原出数字信号。包络检测法包络检测法是FSK信号非相干解调方法。它是用两个窄带的带通滤波器分别滤除代表数字信号的高频载波f1和f2，经过包络器后分别取出它们的包络。把两路输出同时送到取样判决器进行比较，从而判决出基带数字信号。图5.42FSK信号包络检波方框图5.4移相键控调制（PSK）一、基本概念绝对调相（PSK）：是利用高频载波两种不同的相位去代表“0”“1”两种不同状态的数字信号，是以一个固定参考相位的载波为基准的。相对调相（DPSK）：是利用高频载波相位的相对变化来代表“0”“1二、相对调相（DPSK）信号的产生1．绝对调相(PSK)信号的产生二进制绝对调相信号的产生方法有两种：直接调相法和相位选择法。图5.5相对调相(DPSK)信号产生示意图2．DSPK信号的解调相对调相信号（DPSK）是通过前后码元高频载波相位的相对变化来反映数字信号的，因此要解调接收到的DPSK信号，最方便的方法是将前后码元对应载波的相位进行比较。该方法称之为相位比较法或差分检波法。图5.6(a)相位比较法原理框图(b)相位比较法波形图小结：1．移频键控调制2．移相键控分为绝对相移和相对相移二种作业：1．什么是移频键控？2．什么是相干解调?什么是非相干解调，并请举例说明？教学后记授课题目数字信号的频带传输5.5常用改进型数字调制技术5.6同步技术概念教学时数2学时授课类型理论讲授教学目的1．知识目标

理解：正交幅度键控（QAM）．最小频移键控（MSK，调制解调器的工作过程了解:ADSL的频谱分割，数字通信中的同步技术。2．能力目标

通过直观教学和教师的具体讲解，培养学生的逻辑思维和抽象思维能力；培养学生归纳总结问题的能力。

3．情感目标

通过对专业入门知识的生动形象的教学，使学生对本课程的产生浓厚兴趣，激发学生的学习热情。教学重点、难点1．调制解调器的功能、类型，基本原理框图。2．正交幅度键控（QAM）．最小频移键控（MSK）1．调制解调器的功能、类型，基本原理框图。2．正交幅度键控（QAM）．最小频移键控（MSK）教学方法、手段采用“媒体演示——分析概括——巩固提高”的教学模式教具或设备安全事项教学过程（新课引入、授课、练习、归纳小结、作业、板书设计）为了提高数字通信系统传输信息的有效性，即提高频率利用率和可靠性，目前在数字通信系统中使用了若干改进型数字调制方式，如多进制键控（MASK、MFSK、MPSK）、正交振幅调制（QAM）、高斯滤波最小移频键控调制（GMSK）等。5.5常用改进型数字调制技术一、正交振幅调制（QAM）正交振幅调制是用两个独立的基带波形对两个相互正交的载波进行抑制载波的双边带调制，利用已调开心好在相同带宽内的频谱正交来实现两路数字信息的传输。它的信道频带利用率同单边带一样，因而主要用于高速数字通信系统中。在QAM系统中，对信道传输函数的对称性和接收端相干载波的相位误差必须有严格要求，否则在接收端恢复的基带波形中将出现邻道干扰和正交干扰。二、多项移相键控调制（MPSK）多项移相键控调制是通过多种不同相位来表示所要传送的数字信号。三、最小移频键控调制MSK与GMSK最小移频键控（MSK）是调频系数为0.5的一种频移键控调频方式。为满足码元变换时，MSK信号的相位连续，在每个码元时间内，MSK信号的相位必须准确增加或减少π/2。高斯滤波最小移频键控（GMSK）是把数字信号尽心高斯滤波之后再进行MSK调制的一种调制方式，它的频带窄，旁频干扰小，我过的GSM制式移动通信采用GMSK调制方式。四、调制解调器(MODEM)的应用为了解决计算机数据在电话线路上产生的失真问题，数字信号必须经过一个变换过程，把以数字形式表示的信息变换成适合电话网传输的模拟信号（即前边介绍的载波传输技术），这一变换称之为调制。接收时把收到的模拟信号进行解调，恢复成原始的数字信号。实现这一变换与反变换的设备称之为调制解调器（MODEM）。图5.7数据信号在电话信道上的传输调制解调器工作过程框图图5.8调制解调器工作过程框图五、非对称数字用户专线(ADSL)如果采用了调制解调器（moden）上网，它占用的频带和电话相同，因此打电话时不能上网，或上网时不能打电话。同时moden上网的速率太慢只有56Kb/s。所以目前在各大城市中的上网方式大多选用非对称数字用户专线（ADSL），上下行速率是非对称的，即上下行速率不相等，下载的速率远大于上传的速率，故称为是非对称数字用户专线。传统的电话线使用了0KHz～4KHz的低频段进行语音传送，而电话线理论上有接近2MHz的带宽，为了充分利用2MHz的带宽，当在电话线端放置了ADSL调制解调器的时候，在电话线上便产生了三个信息通道：

1、速率为1.5Mb/s～9Mb/s的高速下行通道，用于用户下载信息；

2、速率为16Kb/s～1Mb/s的中速双工通道，用于用户传输上行信息；

3、传统的电话服务通道，用于普通电话服务。

ADSL的频谱分割如图5.30所示。

这三个通道可以同时工作，这意味着你可以在下载文件的同时在网上观赏你点播的大片，并且通过电话和你的朋友对大片进行一番评论。5.6同步技术概念同步是数字通信中的一个重要问题，同步分成载波同步、位同步、帧同步和网同步。无论是那种同步，同频、同相需要解决传输时间标准的问题。即将发送段的起止时刻准确的传到接收端，是收发两端的步调一致，这就是同步系统的任务。作业：1．正交幅度键控（QAM）2．最小频移键控（MSK）3．调制解调器的工作过程4．ADSL技术5．同步技术作业：1．试简述调制解调器（MODEM）的作用、类型及工作过程。2．什么是最小频移键控（MSK）？什么是高斯滤波最小频移键控（GMSK）？3．在数字通信中有几种同步类型？各种同步方式所起的作用是什么？教学后记授课题目第六章GSM数字移动通信系统6.1GSM移动通信系统教学时数2学时授课类型理论讲授教学目的1．知识目标

理解：GSM移动通信系统的组成及工作原理，多址技术，GSM手机的电路组成和工作原理。。了解：GSM系统的主要特征，双频GSM工作频段，移动通信系统中采用的主要技术，GPRS技术。2．能力目标

通过直观教学和教师的具体讲解，培养学生的逻辑思维和抽象思维能力；培养学生归纳总结问题的能力。

3．情感目标

通过对专业入门知识的生动形象的教学，使学生对本课程的产生浓厚兴趣，激发学生的学习热情。教学重点、难点GSM移动通信系统系统的组成及工作原理，GSM手机的电路组成和工作原理。GSM移动通信系统系统的组成及工作原理，GSM手机的电路组成和工作原理。教学方法、手段采用“媒体演示——分析概括——巩固提高”的教学模式教具或设备安全事项教学过程（新课引入、授课、练习、归纳小结、作业、板书设计）GSM是GlobalSystemforMobilecommunication（全球移动通信系统）的简称。它是由欧洲的标准化委员会设计的。各参加方投入了大量的人力和财力，从而使GSM成为一个生机勃勃的工程。6.1GSM蜂窝移动通信系统的组成基本概念：GSM：是GlobalSystemforMobilecommunication（全球移动通信系统）的简称。它是由欧洲的标准化委员会设计的。一、GSM系统的主要特征及组成①频带在900MHz附近（GSM900），或1800MHz附近（DCS1800）；②采用中等宽度的频带（200kHz载波间隔）；③8路时分复用；④全双工通信方式；⑤调制方式：GMSK，速率为270.83kb/s，调制指数为0.3；⑥分集接收：跳频217跳/秒，交错信道编码，自适应均衡；⑦每时隙信道比特率22.8kb/s⑧数字话音传输速率不超过16kb/s。数字蜂窝网络系统由三部分组成：移动台、基站系统、交换系统。如图6.1所示。图6.1GSM系统的组成1.移动台系统中移动台有车载台、便携台和手持台。移动台设备本身由一个独特的国际移动设备身份号（IMEI）来区别。当移动台被一个用户使用时，它还有一个国际移动用户身份号（IMSI）。国际移动用户身份号可做在一个用户身份模块（SIM）中，这样移动用户可以插入它的身份模块并使用符合系统规范的卡（SIM卡）来驱动移动台。2.基站系统（BSS）基站系统包含两部分：基站控制器（BSC）和基站收发信机（BTS）。基站控制器是基站收发机和移动交换中心之间的连接点，也为基站收发机和操作维护中心之间交换信息提供接口。基站收发机包括无线传输所需的各种硬件和软件，如发射机、接收机、支持各种小区结构（如全向、扇形、星型和链状）所需要的天线，连接基站控制器的接口电路以及收发机本身所需要的检测和控制装置等。3.交换系统交换系统由移动业务交换中心（MSC）、原地位置寄存器（HLR）、访问位置寄存器（VLR）、鉴权中心（AUC）、设备身份寄存器（EIR）及操作和维护中心（OMC）等组成。（1）移动交换中心（MSC）移动交换中心是蜂窝移动通信网络的核心，其主要功能是对位于本MSC控制区域内的移动用户进行通信控制和管理。等。（2）原地位置寄存器（HLR）原地位置寄存器是用于管理移动用户的主要数据库。根据网络的规模，系统可有一个或多个原地位置寄存器，寄存器中存储两种类型的数据：用户信息和位置信息。（3）访问位置寄存器（VLR）访问位置寄存器是用来存储用户来访位置信息的数据库。（4）鉴权中心（AUC）鉴权中心是与原地位置寄存器连接在一起的，它为原地位置寄存器提供一个与用户有关的并用于安全方面的鉴别参数和加密密钥。（5）设备身份寄存器（EIR）设备身份寄存器是存储移动台设备参数的数据库，移动交换中心利用设备身份寄存器来检查用户所使用的移动设备的有效性，防止非法使用未经许可的移动设备入网。（6）操作和维护中心（OMC）操作和维护中心的任务是对整个网络进行监控和操作。二、双频GSM工作频段：双频GSM使用GSM900与DCS1800两个频段。其中GSM900频段包括两个25MHz带宽的子频带，即890～915MHz以及935～960MHz，DCS1800频段包括两个75MHz带宽的子频带，即1710～1785MHz以及1805～1880MHz。如图6.2所示。图6.2双频GSM频段分配三、GSM数字移动通信的主要技术基本概念:1．GMSK调制方式是把调制信号在调制前进行滤波，既能降低带外辐射、同时又能保持恒定包络性质的一种调制方式，它具有较低的带外辐射，是一种较好的数字调制方式。2．交织技术所谓交织技术，就是把信息码在发端加以排列组合，使信息码相互穿插交织后再发送到信道中去。(一)、多址技术在数字蜂窝移动通信中，采用的多址技术有两种：频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）。在工作频带内，它以载波间隔200kHz进行频分，这样在收、发各为25MHz的频带内，可得到124对信道。然后在每个信道（帧）中又进行时分，分成8个时隙，每个时隙对应的信道称为物理信道。在每个时隙（物理信道）中传输不同的逻辑信道信息。如图6.3所示。图6.3GSM系统的多址技术(二)、调制技术在选择数字调制解调技术时，要考虑到两方面的因素：功率的有效性和频谱的有效性。对于功率有效的技术，它要求在相对低的载噪比（8.4dB或12dB）情况下具有低的差错概率（对应于10－4或10－8）。对于频谱有效性，它应能在单位频带内具有高的比特率（2b/s·Hz）。(三)、编码技术根据目的不同，编码可分为信源编码和信道编码两大类。１．信源编码信源编码是为了提高数字信号的有效性以及为了使模拟信号数字化而采取的编码。将话音信号数字化而采取的信源编码，叫话音编码。话音编码技术有三类：波形编码、参数编码和混合编码。２．信道编码信道编码是为了提高数字通信的可靠性而采取的编码。它是在数字信号进行射频调制之前进行的。信道编码的目的在于使信号在接收端能够检查甚至纠正传输期间由各种干扰引起的差错。(四)、交织技术信道编码对于纠正随机出现的差错是十分有效的。但是，对于深度衰落和严重的多径信号所引起的成片或突发差错，则显得力不从心。因此，还得采用交织技术，它能把成片或突发差错转换成随机差错。(五)、跳频技术所谓跳频，就是发射信号时载波频率不是固定的，而是不停地跳变。在接收端，本地振荡的频率也必须同步地跳变才能正确接收和解调出有用信号。跳频通信长期以来主要是用在军事上以对抗敌方的人为干扰，是一种躲避式的抗干扰方法。(六)、均衡技术自适应均衡技术也是一种有效的抗多径干扰的方法。特别是对于由多径干扰时延展宽引起的码间干扰严重时应采用自适应均衡技术。所谓均衡，指的是信道均衡，也就是在接收端的信道均衡器中产生与信道特性相反的特性，抵消信道产生的干扰从而正确的判断和恢复有用信号。四、GPRS系统GPRS(GeneralPadioService)也叫通用分组无线业务，与GSM系统相比较有两个重要特点：一是在GSM系统中引入分组交换能力，二是将速率提高到100kbit／s以上。它是基于GSM的移动分组数据业务，面向用户提供移动分组的IP连接。GPRS最显著的优点就是能够提供比现有GSM网9．6kbit／s更高的数据率，可达170kbit／s。巨大的吞吐量改变了单一的面向文本的无线应用，使得包括图片、语音和视频的多媒体业务成为现实。移动用户再也不必通过拨号到专门的ISP来接收Email和游览WEB网页，GPRS提供了无缝、直接的互联网连接。GPRS的优点有以下几项：·速率高容量大：·永远在线：·收费合理：五、GSM手机的电路结构GSM手机的电路结构可划分为射频部分和逻辑/音频部分。另外，再加上一些功能电路，就组成了手机的整体电路。各个部分电路不是单独工作的，而是互相配合、互相联系来完成各种操作的。GSM手机原理方框图如图6.5所示。图6.5GSM手机原理方框图一、射频部分射频部分一般是指手机电路的模拟射频、中频处理部分，它主要完成接收射频信号到还原成模拟基带信号，以及从模拟基带信号到发射高频信号的整个过程。按照各个电路所完成的功能来分，射频部分又可以分为接收电路、发射电路和频率合成电路。接收电路为超外差接收方式，它包括天线开关、接收滤波器、高频放大器、混频器、中频滤波器、中频放大器等等。发射电路包括混频器、发射滤波器、功率放大器、功率控制器、天线开关等。频率合成电路为接收电路和发射电路的混频电路提供本振频率信号，包括一本振和二本振。通常接收和发射共用一个频率合成器。频率合成电路一般是由锁相环电路来实现，如图6.6所示。图6.6锁相环电路方框图二、逻辑/音频部分逻辑/音频部分可以分为系统逻辑控制和音频信号处理两个部分。它完成对数字信号的处理和对整机工作的管理与控制。逻辑控制部分是由中央处理器（CPU）和存储器组成。存储器包括：SRAM（静态随机存储器）、EEPROM（电可刷写只读存储器）、FLASH（闪速只读存储器）。音频信号处理部分包括接收音频信号处理和发射音频信号处理，一般由专用的音频数字信号处理器通过CPU控制来完成。三、功能电路部分（1）电源电路：它提供手机各个部分电路的工作电源。（2）时钟电路：包括主时钟13MHz或26MHz，实时时钟32.768kHz。（3）显示电路：通过串行通信，把CPU送来的显示数据进行接收，译码和驱动，最后把结果显示在液晶显示屏上。（4）卡电路：是指SIM卡电路。（5）键盘：手机的各个数字键和功能键，通过行、列矩阵来扫描。（6）照明：包括键盘照明灯和显示照明灯。（7）振铃、震动：手机有来电时，发出铃声或产生震动。小结：1．GSM系统的主要特征2．GSM系统的组成3．双频GSM工作频段4．GSM数字移动通信的主要技术5．GPRS技术及其优点6．GSM手机的电路结构作业：1．GSM由哪几个部分组成？各部分的作用是什么？2．简要说明双频GSM的工作频段。3．GSM系统采用什么样的多址技术？4．根据手机的电路结构方框图，说明各方框的作用。教学后记授课题目第六章GSM数字移动通信系统6.2CDMA移动通讯系统教学时数2学时授课类型理论讲授教学目的1．知识目标理解：CDMA基本原理，CDMA系统组成。了解：CDMA系统的主要优点。2．能力目标

通过直观教学和教师的具体讲解，培养学生的逻辑思维和抽象思维能力；培养学生归纳总结问题的能力。

3．情感目标

通过对专业入门知识的生动形象的教学，使学生对本课程的产生浓厚兴趣，激发学生的学习热情。教学重点、难点CDMA基本原理CDMA基本原理教学方法、手段采用“媒体演示——分析概括——巩固提高”的教学模式教具或设备安全事项教学过程（新课引入、授课、练习、归纳小结、作业、板书设计）前面介绍的GSM系统就属于第二代移动通信系统，它采用的是时分多址(TDMA)方式。在第二代移动通信系统中，还有一种系统采用的是码分多址(CDMA)方式，简称CDMA系统。1995年香港和记电讯公司开通全球第一个CDMA数字移动通信网络，在经过两年的商用化之后，CDMA技术在全球范围得到普遍的发展。目前是中国联通运营商采用的一种移动通信服务制式。6.2CDMA移动通讯系统一、CDMA系统概述1、CDMA系统的主要优点CDMA系统采用码分多址技术及扩频通信的原理，使得系统中可以使用多种先进的信号处理技术，为系统带来了许多优点：（1）大容量和软容量（2）软切换（3）高质量和低功率2、主要性能指标●工作频率：下行链路的频率为824～849MHz，上行链路的频率为869—894MHz，一对下行链路频率和上行链路频率的频率间隔为45MHz，带宽1．25MHz。●码片速率：1．2288Mc／s；●比特率：速率集1为9．6kbit／s，速率集2为14．4kbit／s，IS-95B为115．2kbit／s；●帧长度：20ms；●语音编码器：QCELP8kbit／s，EVRC8kbit／s，ACELP13kbit／s；●功率控制：上行链路采用开环+快速闭环，下行链路采用慢速闭环；●扩展码：Walsh+长m序列。3、CDMA基本原理在CDMA系统中，不同用户传输的信息是靠各自不同的编码序列来区分的。CDMA的示意图如图6.6所示，可以看出信号在时间域和频率域是重叠的，用户信号是靠各自不同的编码序列m来区分的。图6.6CDMA的示意图CDMA是一种以扩频通信为基础的调制和多址连接技术。扩频通信技术在发信端用一高速伪随机码与数字信号相乘，由于伪随机码的速率比数字信号的速率大得多．因而扩展了信息的传输带宽。在收信端，用相同的伪随机序列与接收信号相乘，进行相关运算，将扩频信号解扩。扩频通信具有隐蔽性强、保密性高、抗干扰等优点。图6.7CDMA扩频通信系统原理示意图CDMA扩频移动通信系统的原理示意图如图6.7所示。扩频通信中用的伪随机码常常采用m序列，这是因为它具有容易产生和自相关特性优良的优点，所谓自相关是指收发端相同的码型容易辨认，故只有在收发端伪随机序列相位相同时才能恢复发送信号，码分多址技术就是利用了这一点，可以采用不同相位的相同m序列作为多址通信的地址码。由于m序列的自相关特性与长度有关，因此，作为地址码，其长度应尽可能长，以供更多用户使用，同时可以获得更高的处理增益和保密性，但是又不能太长，否则不仅使电路复杂，也不利于快速捕获与跟踪。二、CDMA系统构成CDMA系统网络结构与一般数字蜂窝移动通信系统的网络结构基本相同，差别主要在于无线信道的构成、相关的无线接口和无线设备、特殊的控制功能等。参见图6.8。从图可见，CDMA系统由三大部分组成：●基站子系统(BSS)：含基站收发信机（BTS）和基站控制器（BSC）；●交换子系统(MSS)：含移动交换中心（MSC）、移动设备识别寄存器（EIR）、访问用户位置寄存器（VLR）、归属用户位置寄存器（HLR）、鉴权中心（AUC）、：操作维护中心（OMC）；●移动台系统(MS)：含手持机和车载台。图6.8CDMA系统网络结构对于各模块的作用，现分别给于简单介绍如下：1、移动台移动台(MS)是CDMA移动通信系统用户所使用的一种物理装置。它由射频(RF)系统、中频(1P)系统及基带(DB)系统组成，提供用户通往网络系统的无线通道。2、基站基站(BS)是用于提供其区域用户无线通道的一种物理装置。BS包括三部分：用于发射、接收无线信号的基站收发信机（BTS）；用于基站(BS)控制的基站控制器（BSC）。基站控制器（BSC）的操作可以由交换系统中的操作维护中心（OMC）提供。3、移动交换中心移动交换中心(MSC)是通信所需的物理装置。其区域内的用户，为了初始化移动台（MS）与目的地的连接，移动交换中心(MSC)呼叫过程、基于时间交换的PCM及移动交换中心(MSC)资源管理都在这里实现，归属管理及与公用电话网（PSTN）或综合业务数字网（ISDN）的互联网络也是通过这里完成。移动交换中心(MSC)归属管理由访问用户位置寄存器（VLR）执行，为实现归属管理和识别移动台移动交换中心(MSC)M与归属寄存器／识别中心（HLR／AC）互通。4、归属寄存器／识别中心简称HLR／AC，存储和管理用户信息，包括用户位置和服务文件。识别数据也存在这里，这是一个寄存用户数据的数据库。HLR／AC利用公共信道N。．7信令直接与MSC互通。5、操作维护与管理中心简称OMC，是用于蜂窝网络日常管理以及为网络工程和规划提供数据库的集中化设备。通常，OMC同时管理移动交换中心(MSC)和基站（BS），但也可配置为只负责管理由许多基站（BS）构成的无线子系统，这种配置的操作维护与管理中心（OMC）称作无线操作及维护中心(OMC—R)。同样OMC如用于管理MSC时，就称之为OMC-S。小结：1．CDMA系统概述2．CDMA系统组成作业：1．CDMA是什么含意，CDMA系统有哪些优点？2．简述CDMA系统的组成。教学后记授课题目第六章GSM数字移动通信系统6.3小灵通个人通信接入系统6.4第三代移动通信（简称3G）教学时数2学时授课类型理论讲授教学目的1．知识目标理解：小灵通数字移动通信系统系统的组成及工作原理。了解：第三代移动通信(简称3G)的三种制式及其主要特点。2．能力目标

通过直观教学和教师的具体讲解，培养学生的逻辑思维和抽象思维能力；培养学生归纳总结问题的能力。

3．情感目标

通过对专业入门知识的生动形象的教学，使学生对本课程的产生浓厚兴趣，激发学生的学习热情。教学重点、难点小灵通数字移动通信系统系统的组成及工作原理。小灵通数字移动通信系统系统的组成及工作原理。教学方法、手段采用“媒体演示——分析概括——巩固提高”的教学模式教具或设备安全事项教学过程（新课引入、授课、练习、归纳小结、作业、板书设计）移动电话的出现满足了移动通信的需要，据有关方面统计，在城市范围内有移动通信需求的人口占总数的80％以上。但是移动电话的高额通信费用和双向收费方式，使其普及率受到了很大的限制。有没有兼有GSM的移动性与固定电话低收费的通信方式呢?个人通信接入系统实现了人们这一想法。6.3小灵通个人通信接入系统基本概念：个人通信接人系统(PAS)：是我国电信工程技术人员根据中国国情在低轨道卫星通信、GSM、CDMA、无绳电话和无线环路等众多通信方式的基础上，选择无线环路技术，通过v5接口，并充分利用固定电话网的充裕资源来实现的一种个人通信接入手段。在该系统中，每个人都拥有一个电话号码，无论在何时何地，都可通过一部小手机或无线固定单元通话、发传真、传送数据和图像，不管在固定地点还是在移动中都能进行信息交换。一、小灵通的特点1．绿色手机使用方便2．经济实惠音质清晰3．网络建设投资低，功能多样化二、小灵通的技术参数1．小灵通系统使用1．9GHz作为其小区基站和手机的通信频率，频率范围是1895．15～1917．95MHz：2．小灵通系统的无线信道即基站和手机之间使用多载频时分双工模式(TDD)，并采用时分多址结构(TDMA)，在多频率子带中实现给每一基站动态分配一个频率／时间信道(FDMA／TDMA)。3．整个频带分成77个载波，每个载波间隔为300kHz。每帧划分为8个时隙，周期为5ms，每个时隙为5ms／8=0．625ms。表6.1几种常见移动通信系统的参数对比三、小灵通的网络结构图6.9小灵通系统的网络结构各部分的组成和功能如下：1．局端设备(RT)小灵通系统通过局端设备(RT)和公用电话网(PSTN)连接，局端设备(RT)向交换机(LE)提供模拟或数字接口。对于模拟接口，交换机的设备配置与连接有线电话用户时相同，它通过RT使用a／b2线环路启动接口接入公用网络，这样运营商无须重新配交换机，就可以灵活地安装有线和无线电活。如果中心局交换机具有数字接口(V5．1／V5．2)，此时可省去配线架及部分连接电缆，这样，交换机和线路接口的费用将大大地降低。2．空中话务控制器(ATC)空中话务控制器(ATC)是一种可选的交叉连接系统，它通过E1链路与各覆盖区的局端设备(RT)连接，为用户提供局端设备(RT)之间的漫游服务，增强系统的漫游能力。3．基站控制器(RPC)基站控制器(RPC)通过多条E1链路与局端设备(RT)相连，控制各基站在服务区的电源分配和话音路径的集线处理。基站控制器(RPC)可与交换机安放在一起，也可通过光纤、铜线或微波放在远处。每个基站控制器(RPC)可控制32个独立的基站。4．基站(RP)基站(RP)通过无线空中接口与用户相连，放在服务区内的重要地点，可安装在室内或室外，通过双绞线与基站控制器(RPC)连接并进行线路馈电，由于具有动态信道分配的功能，小灵通系统无论何时都可通过增加局端设备(RT)的数目来实现扩容，而无须涉及复杂的频率规划。5．手机(PS)手机是小灵通系统的无线手持电话，向用户提供—系列的移动功能。用户在稳定呼叫时，可在大范围的区域内移动。手机具有重量轻、通话时间和待机时间长等特点。6．固定用户单元(FSU)固定用户单元(FSU)是小灵通系统与固定标准电话机连接的无线通信设备，安装在用户住宅区。固定用户单元(FSU)由无线接口和电话接口组成，用它来控制线路供电电压、铃流信号、电话拨号音和忙音，检测摘机和挂机状态，进行拨号。7．网络管理系统(NMS)网络管理系统(NMS)对整个网络进行集中管理，监控小灵通系统主要设备局端设备(RT)、空中话务控制器(ATC)及基站控制器(RPC)的状态，收集工作状态信息、告警信息、数据传输信息等，并远程载入更新程序到基站控制器(RPC)。6.4第三代移动通信（简称3G）一、3G的特点和标准化过程1．3G的发展满足对高速率数据传输和多媒体业务的需求是推动3C发展的主要动力。第二代移动通信系统主要支持语音业务，仅能提供一般的低速数据业务，速率为9.6—14.4kbit／s。改进后的第二代系统能够支持几十kbit／s到上百kbit／s的数据业务。而3G最高能够支持2Mbit／s的速率，并且还在不断地发展，将来能够支持更高的数据速率。这也为3G广阔的应用前景提供了良好的技术保障。图6.10所示为第二代移动通信系统与3G系统所支持的业务速率。图6.10第二代移动通信系统与3C系统支持的业务速率2.3G的标准化过程首先，ITU于1996年为未来陆地移动通信系统确定了正式名称：IMT-2000，其含义为该系统预期在2000年以后投入使用，工作于2000MHz频带，最高传输数据速率为2000kbit／s。ITU所定义的IMT-2000系统需要具有如下的目标和要求，以提供各种不同的业务，适应不同的营运机制。二、3G的三大主流标准介绍1.CDMA2000标准以美国为代表的北美电信标准化组织向ITU提出的3G方案称为CDMA2000，其核心是由高通、朗讯、摩托罗拉和北电等公司联合提出的宽带CD