数字通信原理（精品多篇）

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数字通信原理

（Principles of Digital Communications）

本课程是通信工程专业的专业必修课程，主要介绍数字通信系统的构成、基本工作原理、主要性能指标的计算与分析方法以及数字信号的基本特性。通过学习本课程，使学生对数字通信及数字通信系统有较完整的概念，掌握数字通信的基本理论和技能，为从事数字通信工作奠定一定的基础。该课程总学时为80学时，其中授课学时为66学时，实验为14学时。

一、教学目的与要求

本课程的先行课程有：电路、概率论、信号与系统、通信电子技术等。1.了解通信发展史及信息概念。

2、掌握常用的模拟信号数字化的编码方法。

3、掌握数字信号的基带、频带传输原理，最佳接收原理。4.掌握同步技术。

5、掌握差错控制编码。

二、教学重点与难点

教学重点：PCM、ΔM编码、基带传输、频带传输、信道编码、同步技术。教学难点：各章节所涉及的数学推导、各种系统框图、各点波形。

三、教学方法与手段

课堂讲授和多媒体教学为主，加强实验环节，注重培养学生运用理论知识和实际动手操作的能力。

四、教学内容与目标

教学内容

1、绪论

1.1 通信的基本概念

1.2 通信系统的组成及主要性能指标 1.3 信道与噪声

3、模拟信号的数字传输 3.1 相关概念

3.2 脉冲编码调制（PCM）

3.3 增量调制（ΔM）及其改进型 3.4 其他调制方式

4、多路复用与数字复接 4.1

FDM、TDM

教学目标

了解 掌握 了解

掌握 掌握 掌握 了解

掌握

学时分配（66）1 1 2 10 2 4 2 2 4 2 4.2其他复用方式

6．数字信号的基带传输 6.1

数字基带信号

6.2

数字基带传输系统

6.3

无码间串扰的基带传输系统 6.4

眼图、均衡、部分响应技术 6.5

最佳接收

7、数字信号的频带传输 7.1

数字振幅调制 了解

掌握 掌握 掌握 掌握 掌握

掌握 2 12 2 2 2 3 3 12 2 7.2

数字频率调制 7.3

数字相位调制 7.4

QAM 7.5 其他调制及数字调制系统性能比较 8.同步系统

8.1

载波同步技术 8.2

位同步技术 8.3

群同步技术 9.差错控制编码

9.1

常用的几种简单分组码 9.2

线性分组码 9.3

循环码 9.4

卷积码

10、伪随机序列及编码 10.1 m序列

10.2 伪随机序列的运用 11.实验

PCM单多路编、译码实验 △M编、译码实验 HDB3编、译码实验 FSK调制、解调实验 DPSK调制、解调实验 循环码编、译码实验

五、考试范围与题型

考试范围与分数比例

1、模拟信号的数字传输 2.数字信号的基带传输 3.数字信号的频带传输 4.同步系统

5、差错控制编码

考试题型与分数比例

掌握 2 掌握 2 掌握 2 了解 4 10 掌握 3 掌握 4 掌握 3 10 了解 2 掌握 3 掌握 3 了解 2 4 掌握 2 了解 2 14 4 2 2 2 2

25% 25% 25% 10% 15% 1.2.3.4.填空 选择 分析 计算 20％ 10％ 35％ 25％

六、教材与参考资料

1、教材：王兴亮等编著。《数字通信原理与技术（第三版）》。西安：西安电子科技大学出版社，2009 2.参考教材：

1)程京等编著。《数字通信原理》。北京：电子工业出版社，2001 2)曹志刚。《现代通信原理》。北京：清华大学出版社，1992 3)郭永贞主编。《数字电子技术基础》。西安：西安电子科技大学出版社，2000 4)李文海等编著。《数字通信原理》。北京：人民邮电出版社，2001

（撰写人：胡春筠，审核人：）

批准人： 年 月 日

通信原理概论教案

作 业 提 要

课 目：数字通信原理概述

目 的：通过本节课让同志们了解数字通信的基本原理及概念，为下一步训练打下良好的基础。

内 容：

一、数字通信的概念

二、数字通信系统的模型及主要特点

三、数字通信系统的主要性能指标

四、数字通信网的概念

实施方法：理论讲解、多媒体演示 教学对象：集训队学员 时 间：20时钟 地 点：教室

要 求：

1、认真听课，做好笔记；

2、严格遵守课堂纪律不做与上课无关的事项；

3、大家在上课的过程中要积极思考，积极提问。

教学保障：计算机、投影仪各一台

作业进程

作业准备……………………………………………………3分钟

1、准备器材，清点人数； 2.宣布作业提要；

3、提示科目理论。

作业实施……………………………………………………42分钟

同志们这节课我们一起来学习数字通信的基本原理。现代通信技术的发展趋势为五化：数字化、综合化、宽带化、智能化和个人化；而数字化是其它四化的基础。这不仅因为数字化信息具有很高的传输质量，便于加密、纠错、交换和计算机进行处理。而且采用数字技术可使图像、数据、话音等各种连续的和离散日消息都能转换为0和1形式的数字信号，从而综合在一个网内传送和处理，实现不同业务终端之间的互通，为通信业务的多样化和多媒体通信开辟了道路。还使数字传输与数字交换得以综合而实现网络技术一体化；等等。随着学习的深入，同志们就会逐步体会到“电信技术的革命关键在于数字化”这句话的道理。

模拟通信必将被数字通信所取代已成为世界各国的共识，面临这一变革。我们本节课的目的在于使同志们对数字通信建立初步的概念，主要介绍以下几个问题：

1、数字通信的概念

2、数字通信系统的模型及主要特点

编码。

a)避免过载的方法：一是增大Δ，二是减小Δt；

b)增量调制一般采用的数据率为32Kbps或16Kbps；

3、PCM与△M的比较：

a)在比特率较低（低于40Kbps）时，增量调制的量化信噪比高于PCM，话音质量

比PCM的好，增量调制抗误码性能好，可用于比特误码率为10-2～10-3的信道，而PCM要求10-4～10-6

b)增量调制通常采用单纯的比较器和积分器作为编译码器，结构和设备较PCM简

单。

4、差分脉冲编码调制（DPCM）：对信号的抽样值与信号的预测值的差值进行量化、编码，其编码可采用N位二进制码。

5、自适应差分脉冲编码调制ADPCM：与DPCM相比，自适应的量化取代固定量化

二、信源编码：

作用：产生适合于信道传输的信号，提高系统有效性；

信源分类：语音信号和图像信号

语音压缩编码：

1、基本的语音编码方法：波形编码、参量编码和混合编码

2、应用举例：移动通信中多采用混合编码方式，如飞利浦的AMR-WB宽带自适应多速率语音

编码方法：语音带宽范围：50－7000Hz，16KHz抽样，6.6 Kbps~23.85 Kbps，应用领域：GSM、3G及其他

图像编码：

1、图像可压缩的原因:(1)图像信号中存在着大量的冗余度；(2)人眼的视觉特性，对高频信

息的感受度低。2、基本的图像压缩编码方法：

i.JPEG（Joint Photographic Experts Group，联合图像专家组）:静止图像编码标准 ii.MPEG（Moving Picture Experts Group，活动图像专家组）-1：存储介质图像编码

标准

iii.MPEG-2：一般视频编码标准

iv.MPEG-4：多媒体通信编码标准

v.H.261（ITU-T 制定）:会议电视图像编码标准

vi.H.263：极低码速率的编码标准

3、H.261与MPEG-1比较：H.261编码后的数据流速率更低，总体上图象质量略逊于MPEG-1，它适合在网或网上传输运动的图象

三、码型编码：

目的：选择适合于信道传输特性的码型。

基本的常用码型及特点：

NRZ码：无定时

归零码：可提供定时信息

双极性码：减少直流分量，判决电平为“0”

HDB3码：用在复接设备中，如PCM30/

32一、二、三次群中

编码步骤：

1）1→+B、-B

2)经过奇数个B的0000 →000V，经过偶数个B的0000 →B00V，V与前面的B极性一致

差分编码：用在DPSK调制中，传号差分码规则：“1”变，“0”不变

具体编码实例见书p87，说明其中的差分编码参考码为“1”

四、信道编码：

作用：纠检错，提高可靠性基本分类：ARQ（检错重传）、FEC（前向检错）、HEC（混合差错控制）

常见编码方法：奇偶编码、CRC循环冗余校验，具体见作业。

CRC循环冗余编码步骤：

1）生成码：由生成多项式得生成码

2）监督码：信息码补r个0对生成码求r位余数（不足r位，前面补0，r=n-k）

3）循环码：信息码+监督码

五、其他眼图的特点：评价系统性能的基本方法，噪声越大，线迹越宽，越模糊；码间串扰越大，眼图越不端正。

加密：

1、作用：加密；去除长的连零，有利于提取定时

2、基本方法：用移位寄存器的产生的m序列与信息序列模2加。具体见作业。

交织：

1、作用：与信道编码结合，检查或纠正突发性错误

2、基本思想：分散集中型错误，使其在检错或纠错范围内

六、复用、多址与复接：

复用目的：实现信道共享，提高信道的利用率；

多址目的：实现信道共享，区分终端（如地球站、基站或手机）

基本方法及应用

FDM：GSM系统200kHz/频带

TDM：PDH的PCM30/32路一次群

TDMA：GSM系统8时隙/载频

CDMA：3G（第三代移动通信）中区分小区和移动台

复接：在多路复用的基础上在时域上进一步“复用”。

复接存在的原因：电子元器件精度限制

PDH系统：正码速按位准同步复接

SDH系统：按字节的同步复接

七、调制：

实质：实现频谱搬移

目的：改善系统性能，可以实现频分复用

基本的调制方式：ASK、FSK、PSK、DPSK

(G)MSK：最小移频键控，用在GSM系统中

QPSK、QAM：用在3G移动通信系统中

八、同步：收发双方在时间上步调一致

同步获取的基本方法：自同步（滤波法）和外同步（插入法）

位同步：

NRZ获得同步的方法：编成RZ码，在0频处插入同步信号，或采用滤波法

滤波法的基本思想：大量信息工程系中总存在着“0”“1”的交替变化，此部分即为高频分量，将其滤出，既为位同步。

帧同步：一般采用集中插入的方法，如PCM30/32次群采用“集中插入”（TS0=“0011011”）载波同步：相干解调中需要载波同步，基本方法：平方变换法、平方环、科斯塔斯环

在“平方变换法”得到的PSK载波，因为存在2分频所以存在倒Π现象；

科斯塔斯环法：不存在倍频，直接得到载波，适于应用在高频电路中

网同步：数字通信系统中，为保证通信网中任意各站能够进行通信，需要有统一的时钟 我国SDH系统采用“分区等级主从同步”，PDH采用准同步方法。

英文缩写：

ASK：幅移键控、FSKPSKDPSKQPSKQAMGMSK

A/DPCM△MDPCMADPCM

FDMFDMATDMTDMACDM CDMAFDD

SDH：

STM-N ：同步传输模块n级

PDH

ARQ、FEC、HEC

利用以上知识点理解下列系统参数

935.5KHZ935.3KHZ935.1KHZ

双工方式：频分双工

上下行频率间隔：

工作带宽:

复用方式：频道间隔

多址方式： 时分多址

双工方式：

理解GSM手机语音信号的发送过程

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