数字通信系统模型

数字通信系统模型

图3

1.信源编码与译码

信源编码有两个基本功能：一是提高信息传输的有效性，而是完成模/数(A/D)转换,信源编码是信源译码的逆过程. 2.信道编码与译码

信道编码的目的是增强数字信号的抗干扰能力.接收端的信道译码器按相应的逆规则进行解码，从中发现错误或纠正错误，提高通信系统的可靠性。

3.加密与解密

在需要事先保密通信的场合,为了保证所传信息的拿权,人为地将被传输的数字序列扰乱,即加上密码,这种处理过程叫加密.在接收端利用与发送端相同的密码复制品对收到的数字学列进行解密,恢复原来的信息.

4.数字调制与解调

数字调制就是把数字基带信号的频谱搬移到高频处,形成适合在信道中那个传输的带通信号.在接收端可以利用相干解调或非相干解调还原数字基带信号.

数字调制的主要目的是将二进制信息序列映射成信号波形，是对编码信号进行处理，使其变成适合传输的过程。即把基带信号转变为一个相对基带信号而言频率非常高的带通信号，易于发送。数字调制一般是指调制信号是离散的，而载波是连续的调制方式。

主要的数字调制方式有：1.ASK ，又称幅移键控法。这种调制方式是根据信号的不同调节正弦波波幅度。2.PSK ，相移键控法，载波相位受数字基带信号控制。如基带信号为1时相位为π，基带信号为0时相位为0。3.FSK ，频移键控法，即用数字信号去调节载波频率。4.QAM ，正交幅度调制法，根据数字信号的不同，载波相位和幅度都发生变化。

5.同步

信息源

信源编码

加密

信道编码 数字调制

数 字解调 信道译码

解码

信源译码

受信者

信道

噪声源

同步是使收发两端的信号在时间上保持步调一致,是保证数字通信系统有序/准确/可靠工作的前提条件.

6.信道

信道是通信传输信号的通道，是通信系统的重要组成部分。其基本特点是发送信号随机地受到各种可能机理的恶化。

在通信系统的设计中，人们往往根据信道的数学模型来设计信道编码，以获得更好的通信性能。常用的信道数学模型有：加性噪声信道，线性滤波信道，线性时变滤波信道。

(1)加性噪声信道：

加性噪声信道是最简单的一种信道数学模型，噪声对信号的影响是加性的。如图4所示，输入信号为s(t) ，噪声为n(t) ，输出为

r(t) = s(t)+ n(t)

+ s(t)

n(t)r(t)

信道

图4加性噪声数学模型

若加上衰减函数α，则r(t) = αs(t)+ n(t)。

(2)线性滤波信道：

实际信道中，带宽均有所限制，所以为了确保信号不超出带宽一般会加上线性滤波器。这样的信道便称为线性滤波信道，图5所示。

输入信号为s(t) ，噪声为n(t) ，输出为r(t) ：

+ s(t)

n(t)r(t)

信道线性滤波器

c（t）

图5 r(t) = s(t)*c(t) + n(t)

= 错误！未找到引用源。+ n(t)

(3)线性时变滤波信道：

很多物理信道如电离层无线电信道等，其信道特点是时变的，于是线性滤波器也加上时变特性，则时变信道脉冲响应为c(τ;t)，τ表示可变的过去时间。

+ s(t)

n(t)r(t)

信道

线性滤波器

c（τ；t）

图6

r(t) = s(t)* c(τ;t) + n(t)

= 错误！未找到引用源。+ n(t)

此种模型很好地反映了物理信道中的多路径信号传播，如手机蜂窝信道。这是其中的一种特殊例子，若时变脉冲响应为：

错误！未找到引用源。= 错误！未找到引用源。

其中错误！未找到引用源。表现出时变信道的可能衰减，错误！未找到引用源。代表时间延时，L则表示传播路径的数目。将这一特例带到线性时变滤波信道中则可得输出信号为：

r(t) = 错误！未找到引用源。+ n(t)

以上三个信道模型描述了我们在实际中利用的物理信道的大多数重要特点，便于我们对实际通信系统进行设计与分析。

图3是数字通信系统的一般化模型,实际的数字通信系统不一定包括图中的所有环节。

此外，模拟信号经过数字编码后可以在数字通信系统中传输，当然，数字信号也可以通过传统的电话往来传输，但需要使用调制解调器。