数字通信系统
数字通信系统的分类
数字通信系统的分类数字通信系统是指利用数字信号来传输信息的通信系统。
它可以分为两大类：1. 基带数字通信系统基带数字通信系统是指数字信号直接传输的通信系统。
这种系统通常用于短距离通信，因为数字信号在远距离传输时容易受到噪声和干扰的影响。
基带数字通信系统的优点是实现简单，成本低廉。
其缺点是传输距离有限，抗噪声和干扰能力较差。
2. 载波数字通信系统载波数字通信系统是指数字信号经过调制后，再通过载波进行传输的通信系统。
这种系统通常用于远距离通信，因为调制后的数字信号在远距离传输时受到噪声和干扰的影响较小。
载波数字通信系统的优点是传输距离远，抗噪声和干扰能力强。
其缺点是实现复杂，成本较高。
基带数字通信系统基带数字通信系统可以进一步分为两类：1. 不归零制数字通信系统不归零制数字通信系统是指数字信号在传输过程中，不改变其极性的通信系统。
这种系统通常用于短距离通信，因为数字信号在远距离传输时容易受到噪声和干扰的影响。
不归零制数字通信系统的优点是实现简单，成本低廉。
其缺点是传输距离有限，抗噪声和干扰能力较差。
2. 归零制数字通信系统归零制数字通信系统是指数字信号在传输过程中，在每个比特结束时都要归零的通信系统。
这种系统通常用于远距离通信，因为数字信号在远距离传输时受到噪声和干扰的影响较小。
归零制数字通信系统的优点是传输距离远，抗噪声和干扰能力强。
其缺点是实现复杂，成本较高。
载波数字通信系统载波数字通信系统可以进一步分为两类：1. 调幅数字通信系统调幅数字通信系统是指数字信号调制载波的幅度后进行传输的通信系统。
这种系统通常用于短距离通信，因为调幅数字信号在远距离传输时容易受到噪声和干扰的影响。
调幅数字通信系统的优点是实现简单，成本低廉。
其缺点是传输距离有限，抗噪声和干扰能力较差。
2. 调相数字通信系统调相数字通信系统是指数字信号调制载波的相位后进行传输的通信系统。
这种系统通常用于远距离通信，因为调相数字信号在远距离传输时受到噪声和干扰的影响较小。
模拟通信系统与数字通信系统的区别!
在通信领域中，模拟通信系统和数字通信系统是两种主要的通信方式，它们在原理、特点、性能以及应用等方面存在着显著的区别。
一、基本原理1. 模拟通信系统①模拟通信系统是基于模拟信号进行信息传输的。
模拟信号是一种连续的信号，其幅度、频率或相位随时间连续变化，能够直接表示原始信息。
例如，声音通过麦克风转换为电信号时，产生的就是模拟信号，其电压或电流的幅度与声音的强度成正比。
②在模拟通信中，信息源产生的原始电信号通常经过调制，将其频谱搬移到适合传输的频段，然后通过信道传输。
在接收端，经过解调恢复出原始信号。
2. 数字通信系统①数字通信系统则是基于数字信号进行信息传输的。
数字信号是一种离散的信号，其幅度取值是有限的离散值，通常用二进制代码表示。
例如，计算机中的数据、数字电话中的语音信号等都是数字信号。
②数字通信系统中，信息源产生的原始信号首先经过采样、量化和编码等过程转换为数字信号，然后进行数字调制，将数字信号的频谱搬移到适合传输的频段。
接收端接收到信号后，经过数字解调、解码等过程恢复出原始数字信号，最后通过数模转换恢复出原始模拟信号。
二、信号特点1. 模拟信号①连续性：模拟信号在时间和幅度上都是连续变化的，没有明显的断点或跳跃。
②无限精度：模拟信号的幅度可以取任意值，具有无限的精度。
3. 易受干扰：由于模拟信号的幅度是连续变化的，所以在传输过程中容易受到噪声、干扰等因素的影响，导致信号失真。
2. 数字信号①离散性：数字信号在时间和幅度上都是离散的，只有有限的几个取值。
②有限精度：数字信号的幅度取值是有限的，通常用二进制代码表示，因此具有有限的精度。
③抗干扰性强：数字信号具有较强的抗干扰能力，因为只要干扰的幅度不超过一定的阈值，就不会影响数字信号的取值。
三、系统性能1. 有效性①模拟通信系统：通常用有效传输带宽来衡量有效性。
由于模拟信号的频谱是连续的，所以需要较宽的带宽来传输。
②数字通信系统：一般用传输速率（比特率）和频带利用率来衡量有效性。
数字通信系统介绍
数字通信系统介绍数字通信系统是指利用数字技术进行信息传送和传输的系统。
它采用数字信号代替传统的模拟信号进行信息传输，比传统的模拟通信系统具有更高的可靠性、更广泛的应用领域和更强大的功能。
数字通信系统可以分为数字语音通信系统、数字数据通信系统、数字图像通信系统和数字视频通信系统等几个类别。
数字语音通信系统是最基本的数字通信系统，它是利用模拟到数字信号的变换实现对语音信号的数字化。
数字语音通信系统在电话通信、网络电话、语音门禁等方面有着广泛的应用。
其中，电话通信是数字语音通信系统应用最为广泛的一个领域。
数字电话通信系统将语音信号转换成数字信号，通过数字电路进行传输。
这种方式可以提高电话通话质量，同时也可以提高语音数据的安全性和充分利用传输带宽。
数字数据通信系统是利用数字信号传输和接收数据信息的通信系统。
数字数据通信系统在计算机网络、互联网、局域网、广域网、移动通信等领域得到广泛的应用。
数字数据通信系统将原来的模拟信号转换成数字信号，提高了数据的可靠性和传输速率。
数字数据通信系统设计了一系列传输协议，不同的传输协议对数据传输的需求采用不同的传输方式和传输速率。
同时，数字数据传输还可以采用压缩技术，压缩数据更有效地利用传输带宽。
数字图像通信系统是以数字图像为主要传输内容的通信系统。
它采用数字信号传输图像，可以有效地提高图像的传输速度和质量。
数字图像通信系统广泛应用于图像传输、广播电视、监控和医学影像诊断等领域。
数字图像通信系统可以将图像分为连续值和离散值两类，常用的连续值图像传输方式是基于JPEG压缩技术，离散值图像传输方式是基于数字水印技术。
数字视频通信系统是以数字视频为主要传输内容的通信系统。
它采用数字信号传输视频，可以提高视频的传输速度和质量。
数字视频通信系统广泛应用于电视广播、电影、会议等领域。
数字视频通信系统在传输过程中，需要针对不同的视频序列采用不同的压缩方法。
在视频传输过程中，数字视频通信系统还需要对信号进行传输和处理，所以数字视频通信系统特别关注传输带宽和瓶颈问题。
数字通信概述
第一章 数字通信概述第一节 数字通信的基本知识一、通信系统的组成1． 通信：通信是将信息从一个地方传送到另一个地方。
2． 通信系统的组成：3． 信源：产生和发出信息的人或机器。
4． 变换器：把信源发出的信号进行加工处理，变换成适合在信道上传输的信号。
5．反变换器：把信道送来的电信号按相反过程变换成原始信息，最后由信宿接收。
6． 信宿：信息最后的归宿，它是最后接收信息的处所，可以是人和各种终端设备。
7． 信道：传递信号的通道，按传输媒介有无线信道和有线信道之分。
8． 噪声源：因信号传递时，不可避免地会受到噪声或干扰的影响，且干扰会始终存在。
为了便于分析干扰的影响，所以把始端、终端及传输信道中所在干扰都折合到信道中，等效为一个总的噪声源。
9． 模拟通信系统：若信源的信息是一个幅度和时间连续变化着的模拟信号， 则利用模拟信号进行信息传递的通信方式称为该系统。
10。
数字通信系统：若信源的信息是一个幅度限制个数值之内，不是连续的而是离散的数字信号，则利用数字信号进行传递的通信方式称为该系统。
二．数字通信系统的模型。
1．数字通信系统的基本任务：是把信源产生的信息变换成一定格式的数字信号，通过信道传输，在终端再变成适宜信宿接收的信息形式。
2．数字通信系统的基本模型：接收器 发送器3．信源编码的主要任务：（1）将信源送出的模拟信号数字化，即对连续信息进行模拟/数字（A/D ）变换，用一定的数字脉冲组合来表示信号的一定幅度。
（2）将信源输出的数字信号按实际信息的统计特性进行变换，以提高信号传输的有效性。
4．信道编码（抗干扰编码）：是一种代码变换，产要解决数字通信的可靠问题。
5．同步：通信系统的收、发端要有统一的时间标准，使收端和发端步调一致。
6．数字通信系统的基本模型图中，若信源是数字信息时，则信源编码或信源解码可以去掉，构成数据通信系统。
若在没有用调制器和解调器，构成的是最单的通信系统称为基带传输系统，该系统实际上是将基带信号直接进行传输的系统。
(完整word版)数字通信系统的设计与仿真
数字通信系统的设计与仿真摘要：数字通信系统是数字传输的过程，模拟信号到达接收端必须先将模拟信号转换成数字信号，数字信号在信道中传输会有损耗，因此合理的采用信道的编/译码和调制、解调是十分重要的，本实验采用systemview 进行仿真.关键字：眼图、误码率、调制、解调.1数字通信系统模型与原理1.1数字通信系统模型数字通信系统是利用数字信号来传递信息的通信系统，如图1所示.图1数字通信系统模型1.1.1 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，即通过某种数据压缩技术设计减少码元数目和降低码元速率.二是完成模/数（A/D）转换，即当信息源给出的是模拟信号时，信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟信号的数字化传输.信源译码是信源编码的逆过程．1.1.2 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.数字信号在信道传输时受到噪声等影响后将会引起差错.为了减少差错，信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分，组成所谓“抗干扰编码”.接收端的信道译码器按相应的规则进行解码，从中发现错误或纠正错误，提高通信系统的可靠性.1.1.3 加密与解密在需要实现保密通信的场合，为了保证所穿信息的安全，认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序列进行解密，恢复原来信息.1.1.4 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，形成适合在信道中传输的带通信号.基带的数字调制方式有振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）、绝对相移键控、相对相移键控（DPSK）.在接收端可以采用相干解调或非相干解调还原数字基带信号.对高斯噪声下的信号检测，一般用相关器或匹配滤波器来实现.1.1.5 同步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.按照同步的公用不同，分为载波同步、位同步、群同步和网同步.数字通信的主要特点(1) 抗干扰能力强，尤其是数字信号通过中继再生后可消除噪声积累(2) 数字信号通过差错控制编码，可提高通信的可靠性.(3) 由于数字通信传输一般采用二进制码，所以可使用计算机对数字信号进行处理，实现复杂的远距离大规模自动控制系统和自动数据处理系统，实现以计算机为中心的通信网.(4) 在数字通信中，各种消息(模拟的和离散的)都可变成统一的数字信号进行传输.在系统对数字信号传输情况的监视信号、控制信号及业务信号都可采用数字信号.数字传输和数字交换技术结合起来组成的ISDN 对于来自不同信源的信号自动地进行变换、综合、传输、处理、存储和分离，实现各种综合业务.(5) 数字信号易于加密处理，所以数字通信保密性强.数字通信的缺点是比模拟信号占带宽，然而，由于毫米波和光纤通信的出现，带宽已不成问题．2 系统的设计过程为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配.这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带同信号的过程称为数字调制.在接收端通过解调器把带通信号还原成数字基带信号的过程称为数字解调.通常把包括调制和解调过程的数字传输系统叫做数字带通传输系统.一般来说，数字调制与模拟调制技术有的方法：把数字基带信号当作模拟信号的特殊情况处理；是利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，2．1 信源编码模拟信号转换成数字信号包括三个步骤:抽样,量化,编码.(1) 抽样：把模拟信号在时间上离散化,变换为模拟抽样信号.(2) 量化:将抽样信号在幅度上离散化,变换成量化信号.(3) 编码:用二进制码元来表示有限的量化电平.抽样定理指出：设一个连续模拟信号m（t）中的最高频率〈f h ,则以间隔时间T〈1/2f h的周期性冲激脉冲对它抽样时，m（t）将被这些抽样值所完全确定.由于抽样时间间隔相等，所以此定理又称均匀抽样定理.例如模拟信号的最高频率为10hz，则采样频率为30hz.2.2 信道格雷码的编/译码数字信号在传输过程中,由于受到干扰的影响,码元波形将变坏,,接收端收到后可能发生错误判决,故采用GRAY编\译码方式来进行差错控制. 格雷码的编码和译码设备都不太复杂，而且检错的能力较强.格雷码除了具有线性码的一般性质外，还具有循环性.循环性是指任一码组循环一位（即将最右端的一个码元移至左端，或反之）后，仍为该码中的一个码组.2.3 2FSK信号的调制与非相干解调2.3.1 调制原理键控法:在二进制基带矩形脉冲序列的控制下通过开关电路对两个不同的独立频率进行选通,使其在每一个码元T s 期间输出 f1或f0两个载波之一, 图2所示.键控法产生的2FSK信号,是由于电子开关在两个独立的频率源之间转换形成,故相邻码元之间的相位不一定连续. 2FSK信号可以看成两个ASK的相加,图3所示.图2 键控法产生2FSK 信号的原理图图3 相位连续的2FSK 信号波形2.3.2 2FSK 信号的非相干解调2FSK 的非相干解调：其原理是将2FSK 信号分解为上下两路2ASK 信号分别进行解调，然后进行判决.这里的抽样判决是直接比较两路信号抽样值的大小，可以不专门设置门限.判决规则应与调制规则相呼应，调制时若规定“1”符号对应载波频率w 1,则接收时上支路的样值较大，应判为“1”；反之则判为“0”.2FSK 信号的非相干解调方框图如图４所示，其可视为由两路2ASK 解调电路组成.这里，两个带通滤波器（带宽相同，皆为相应的2ASk 信号带宽；中心频率不同，分别为w 1、w 2 起分路作用，用以分开两路2ASK 信号. 振荡器f 1选通开关 反相器 想加器 振荡器f 2 选通开关基带信号 2FSK 信号图4 2FSK信号非相干解调方框图2.4 模拟FIR滤波器的设计通过选择菜单上的”Filter/Analog”按扭,可以设计五种模拟滤波器.它们是:巴特沃斯,巴赛尔,切比契夫,椭圆,线性相位.这些滤波器可以是低通、高通或带通,所选滤波器的一般形状由滤波器的类型决定,需要输入的数据是滤波器的极点数、-3db带通或截止频率、相位纹波系数、增益等参数,按”finish”完成设计.低通滤波器：去掉信号中不必要的高频成分，降低采样频率，避免频率混淆，去掉高频干扰.带通滤波器：高通滤波器同低通滤波器的组合.对滤波器而言，所有频率都应是采样速率的分数，即相对的百分比系数.例如，系统的采样速率为1MHZ，所涉及的FIR低通滤波器的截止频率为50KH Z,则滤波器涉及窗口输入的截止频率为0.05（50KH Z/1MH Z）,如果在滤波器前面连接的是抽样器或采样器的图符，则这些图符的频率也必须是滤波器采样速率的分数. 2.5 眼图分析眼图是指利用实验的方法估计和改善（通过调整）传输系统性能时在示波器上观察到的一种图形.观察眼图的方法是：用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端，然后调整示波器扫描周期，使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步，这时示波器屏幕上看到的图形像人的眼睛，故称为“眼图”.从“眼图”上可以观察出码间串扰和噪声的影响，从而估计系统优劣程度.另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输性能.眼图的“眼睛” 张开的大小反映着码间串扰的强弱.“眼睛”张的越大，且眼图越端正，表示码间串扰越小；反之表示码间串扰越大当存在噪声时，噪声将叠加在信号上，观察到的眼图的线迹会变得模糊不清.若同时存在码间串扰,“眼睛”将张开得更小.与无码间串扰时的眼图相比，原来清晰端正的细线迹，变成了比较模糊的带状线，而且不很端正.噪声越大，线迹越宽，越模糊；码间串扰越大，眼图越不端正.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.(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. 在抽样．(3) 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.眼图中央的横轴位置应对应判决门限电平.(4) 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.(5) 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.2.6 误码率分析对于二进制双极性信号，假设它在抽样时刻的点平取值为+A或-A（分别对应信码“1或“0”），在-A 和+A之间选择一个适当的电平V d作为判决门限，根据判决准则将会出现以下几种情况：(1) 对“1”码:当X>V d,判为“1”码（正确）;当X<V d,判为“0”码（错误）.(2) 对“0”码:当X<V d,判为“0”码（正确）;当X>V d,判为“1”码（错误）.假设信源发送“1”码的概率为P(1),发送“0”码的概率为P(0)，则二进制基带传输系统的总误码率Pe= P(1) P(0/1)+ P(0) P(1/0) 其中P(0/1)= P(X<V d)，P(1/0) = P(X>V d)3参数的设定(1)模拟信源：正弦函数，频率fs=10hz，幅度A=1V；。
数字通信系统报告..
其中正弦信是载波信号，方波代表S（t）序列的信号塬，正弦信号和方波相乘后就得到键控2ASK信号。
（2）参数设置
建立好模型之后就要设置系统参数，以达到系统的最佳仿真。从正弦信号源开始依次的仿真参数设置如图3-3和3-4所示：
图3-3 正弦信号参数设置
其中sin函数是幅度为2频率为1Hz采样周期为0.002的双精度DSP信号
（3）光导纤维的出现更是将通信容量提高到了以前无法想象的地步。
（4）电子计算机的出现将通信技术推上了更高的层次，借助现代电信网和计算机的融合，人们将世界变成了地球村。
（5）微电子技术的发展，使通信终端的体积越来越小，成本越来越低，范围越来越广。
例如，2003年我国的移动电话用户首次超过了固定电话用户。根据国家信息产业部的统计数据，到2005年底移动电话用户近4亿。
图3-7 低通滤波器的参数设置图
（3）系统仿及各点时间波形图，如图3-8所示：
图3-8 2ASK信号解调的各点时间波形图
由上图可以看出由于载波频率的提高使的示波器在波形显示上出现了一定的困难，不过要想显示调制部分的理想波形只要调整示波器的显示范围即可。
3.2
3.2.1
频移键控。就是用数字信号去调制载波的频率。是信息传输中使用得较早的一种调制方式,它的主要优点是: 实现起来较容易,抗噪声与抗衰减的性能较好。在中低速数据传输中得到了广泛的应用。它是利用基带数字信号离散取值特点去键控载波频率以传递信息的一种数字调制技术。
第一章
1.1
通信就是克服距离上的障碍，从一地向另一地传递和交换消息。消息是信息源所产生的，是信息的物理表现，例如，语音、文字、数据、图形和图像等都是消息(Message)。消息有模拟消息（如语音、图像等）以及数字消息（如数据、文字等）之分。所有消息必须在转换成电信号（通常简称为信号）后才能在通信系统中传输。所以，信号（Signal）是传输消息的手段，信号是消息的物质载体。
数字通信系统的组成
数字通信系统的组成
数字通信系统由以下几个主要部分组成：
1. 信源：信源是产生需要传输的原始信息的设备，如麦克风、摄像头等。
信源输出的信号可以是模拟信号或数字信号。
2. 信道：信道是传输信号的媒介，可以是无线传输或有线传输。
信道的作用是将信号从发送端传输到接收端。
3. 调制器：调制器是将数字信号转换为适合在信道中传输的调制信号的设备。
调制器的作用是将数字信号转换为模拟信号，以便在模拟信道中进行传输。
4. 解调器：解调器是将接收到的模拟信号还原成数字信号的设备。
解调器的作用是将模拟信号转换为数字信号，以便接收端能够正确地识别和处理。
5. 信宿：信宿是接收和处理传输的信号的设备，如计算机、电视等。
信宿输出的信息是原始信息或其处理结果。
以上是数字通信系统的基本组成，实际应用中可能还包括其他设备，如中继器、放大器等。
这些设备的作用是确保信号能够可靠地传输到目的地。
数字通信系统工作原理
数字通信系统工作原理数字通信系统是一种利用数字信号进行信息传输的系统。
它的工作原理是将要传输的信息转换为数字信号，并通过传输介质传送到接收端，然后再将数字信号转换为原始信息。
数字通信系统的工作原理可以分为三个主要步骤：信号采样、信号编码和信号调制。
信号采样是将模拟信号转换为数字信号的过程。
模拟信号是连续变化的信号，而数字信号是离散的信号。
为了将模拟信号转换为数字信号，需要对模拟信号进行采样。
采样是指在一定时间间隔内对模拟信号进行采集，将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
采样的频率越高，转换后的数字信号越接近原始信号。
接下来，信号编码是将数字信号转换为二进制码的过程。
在数字通信系统中，常用的编码方式有脉冲编码调制（PCM）、差分编码调制（DM）、正交振幅调制（QAM）等。
脉冲编码调制是将离散的数字信号转换为一系列脉冲，通过控制脉冲的幅值和宽度来表示不同的数字。
差分编码调制是将每个样本值与前一个样本值之间的差异进行编码，减少了传输数据量。
正交振幅调制是将数字信号分为实部和虚部，通过不同的幅度和相位来表示不同的数字。
信号调制是将数字信号转换为适合传输的信号。
传输介质通常是电磁波，所以需要将数字信号转换为电磁波信号进行传输。
常用的调制方式有频移键控调制（FSK）、相移键控调制（PSK）和正交幅度调制（QAM）等。
频移键控调制是通过改变载波的频率来表示数字信号。
相移键控调制是通过改变载波的相位来表示数字信号。
正交幅度调制是通过改变载波的幅度和相位来表示数字信号。
在接收端，需要对传输过程中产生的噪声进行处理，以保证信号的质量。
常用的方式有信号解调、信号解码和信号重构。
信号解调是将调制过程中产生的信号转换为数字信号。
信号解码是将数字信号转换为原始信息。
信号重构是将数字信号转换为模拟信号。
数字通信系统具有许多优点。
首先，数字信号具有较好的抗干扰能力，能够更好地传输信号。
其次，数字信号可以进行压缩和加密，提高了信息传输的效率和安全性。
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信源解码器在接收侧构造一个完全相同的 表，对接收序列作相应的解码 该表将44位信源编码成16个码字，每码字5 比特，总共80位比特。所以这种算法没有 提供任何数据压缩，为什么？ 因为我们所考虑的序列非常短，随着序列 长度的增加，该编码算法的效率越来越高， 实现了信源输出序列的压缩
50
L-Z算法被广泛的用于计算机文件的压缩。 UNIX操作系统中的“compress”、 “uncompress”以及早期的MS-DOS操作系 统、windows操作系统中的许多算法就是这 种算法不同方式的体现
1，0，10，11，01，00，100，111，010， 1000，011，001，110，101，10001 字典内容
1 0 10 11 01 00 100 111 010 1000 011 001
字典中的位置
0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100
45
在L-Z算法中，离散信源的输出序列分解为 长度可变的分组，称为码段。每当信源输 出字符组在最后位置加上一个字符后于前 面的已有码段都不相同时，把它作为一种 新的码段引入。这些码段列入一个位置字 典，用来记录已有码段的位置。在对一个 新的码段编码时，只要指出字典中现有码 段的位置，把新字符附在后面就行了
16
人们倾向于使用较低频率的雷达进行较远 距离的探测，其原因在于较低频率能够获 得较低的大气衰减和较大的功率 人们倾向于使用较高的雷达频率进行较高 分辨率的、近距离的探测，这是由于在给 定天线尺寸情况下，较高频率可以得到的 波束宽度较窄，以及其较大的大气衰减和 较低的可用功率
17
无线信号的衰落问题较之有线信道中 信号衰落规律要复杂得多，具体表现在：
当发射机和接收机有一方在移动 时，在很短的时间内，会产生行 程差 d vt cos 该行程差引起的相位变化为
2 vt cos /
再由频率和相位的关系得到多普 勒频移为
fD 1 v cos 2 t
接收机接收到的信号频率会产生 大小为fD 的频率偏移。
10
电磁波透射传播
空气中的电磁波照射到某一物体时，一部 分能量的信号经反射、绕射或散射后在空 气中传播，另一部分能量的信号会直接穿 透该物体，在该物体的背面空气中传播。 电磁波的穿透传播，是无线通信电磁波的 一种重要传播手段。
11
不同类型的电磁波具有不同的频率，而不同 频率的电磁波会呈现出不同的传播特性
12
传输线路和频率的关系
低于2MHz的电磁波会沿着地形的起伏而传 播，所以我们可以在千里之外收到信号
13
频率在2MHz-30MHz之间，大气层的折射 会引起多次反射的空波传递
14
频率高于30MHz，信号会进行视距传播，或 穿过大气层到达卫星；也会发生大气散射
15
以上三种传播方式正好对应着无线电广播 的三个常用频段：中波，短波，调频
000 0.2 001
01
43
莫尔斯码和ASCII码
理论上，霍夫曼编码能够产生最优的信源 编码，但是前提条件是需要知道所有信源 符号的发生概率，往往不能实现 与霍夫曼编码不同，L-Z（Lempel-Ziv ）信 源编码算法设计成与信源的统计特性无关， 因此L-Z信源编码属于通用信源编码算法范 畴，是一种可变的定长算法，又称字典式 压缩算法（最早在电报通信中得到应用）
数字通信系统
武汉大学 测绘学院 测量工程研究所 张鹏 18071086877 pzhang@
数字通信系统 发送侧示意图
干 扰
数字 信号
无 线 信 道
2
主要内容
无线信道 香农公式 信源编码 信道编码
3
无线通信系统带来了移动性，但在数据传输 率和可靠性方面永远无法与有线通信相媲美 衰落和干扰是无线通信特有的两个问题。如 何抑制这两种问题一直是无线通信研究中的 永恒主题
158.5dBW 3dB 3.4dB 0.5dB+184.4dB-13.4dB
36
补充说明： 分贝在声学中也被用来表示声音的强度，只 是计算时采用20微帕斯卡为参考值
Prms L 20 lg Pref
0分贝：勉强可听见的声音 20分贝：安静的办公室的声音 40分贝：一般办公室谈话 80分贝：热闹的街道
41
信源编码：霍夫曼 （Huffman）编码
霍夫曼编码基本思想是：对出现概率较大 的符号取较短的码长；而对出现概率较小 的符号则取较长的码长，因此它是一种变 长码
42
霍夫曼编码的过程
1 2 3 4 5
0.5 0.2
1 01
0.5 0.2
1 01
0.5 0.3
1 00
0.5 0.5
0 1
001 0.15 0000 0.1 0001 0.05 0.15 0.15
21
W/Hz
绝对信噪比为 158.5dBW 的信号对应的载噪比为：
158.5 (203.9) 45.4 dBHz
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主要内容
无线信道 香农公式 信源编码 信道编码
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数字通信系统 发送侧示意图
干 扰
数字 信号
信源 编码
无 线 信 道
40
信源编码
信源编码的任务是对信源进行有效的描述，这种 有效的描述可以减少存储或传输信源数据采样值 所占用的存储空间或频带宽度 信源编码的目标就是使信源减少冗余，更加有效、 经济地传输 原则：以短码来表示常出现的符号
N
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香农公式给出了理论上信道容量的最大值， 然而在实际中能够达到的数据率要低得多 香农公式给出了理论上的信道容量是不是 能够无限大？ 假设噪声
是白噪声
S C B log 2 (1 ) N
S C B log 2 (1 ) nB
B
S S C log 2 e 1.44 nB n
8
反射和散射被遥感卫星和移动通信网充分 的利用
9
电磁波衍射（绕射）传播
无线通信电磁波的衍射传播(diffraction wave propagation)，是指无线通信发射机 发射的电磁波，照射到物体的不规则突出 表面的边缘(如：房顶的边缘、窗
00001 00000 00010 00011 00101 00100 00110 01001 01010 01110 01011 01101
48
L-Z算法的字典
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1，0，10，11，01，00，100，111，010， 1000，011，001，110，101，10001 字典内容
26
香农（shannon）公式
在其硕士论文中，他 用布尔代数分析并优 化开关电路，奠定了 数字电路的理论基础 1948年香农的论文 “通信的数学理论” 成了信息论正式诞生 的里程碑。
C B log 2 (1 SNR)
27
C B log 2 (1 SNR)
C
是信道容量，单位为 b / s B 是信道带宽，单位为 Hz S SNR 是信噪比， SNR
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补充说明：载噪比和信噪比的关系：
载噪比（CNR）=信噪比（SNR）- k BT0
k B 1.38 1023 W-s/K 是玻尔兹曼常数
T0 是接收噪声处的开尔文温度（摄氏温度+273.15度）
我们假设T0为300K，计算得 k BT0 4.1 10
k BT0 又可以等效为-203.9 dBW/Hz，所以
电磁波的反射传播是指无线通信发射机发 射的电磁波，照射到比载波波长大的平面 物体(例如：高大建筑物的墙体、沙漠表面、 平整的地表面、平静的海水表面等)，反射 出来的电磁波再被无线通信接收机的天线 接收。
7
电磁波散射传播
无线通信电磁波的散射传播是指无线通信 发射机发射的电磁波，照射到比载波波长 小的物体上(如：路灯、树叶、交通标志等)， 反射出多路不同的较弱的电磁波，再传播 到无线通信接收机的天线处。
问题：dB 这个单位从何而来？ 通常我们习惯采用 dB 来表示两者的相对关 系，而不采用倍数
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举例
假设一个信道的频谱为3MHz-4MHz，且 SNR dB 24dB ，则
B=4-3=1MHz
SNR dB 24dB=10lg(SNR)
SNR=251
由香农公式得
C=106 log 2 (1+251) 106 8 8Mb / s
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3）小尺度衰落信道：多径效应
经过调制后的信号在移动环境中传播时，会遇到各 种物体，经反射，散射、绕射、到达接收天线时， 已成为通过各个路径到达的合成波，由于各传播路 径分量的幅度和相位各不相同，因此就会造成破坏 性叠加，使接收信号起伏很大，称为多径衰落
21
多径效应示意
22
2）小尺度衰落信道：多普勒效应
路径损耗 大尺度衰落 阴影效应 多径效应 小尺度衰落 多谱勒效应
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1）大尺度衰落信道：路径损耗
路径损耗是由发射功率的辐射扩散及信道 的传播特性造成的，典型的是自由空间传 播模型
PT GT GR PR 2 (4 d / )
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2）大尺度衰落信道：阴影效应
阴影效应是由发射机和接收机之间的障碍 物造成的，这些障碍物通过吸收，反射， 散射和绕射等方式衰减信号功率，严重时 甚至会阻断信号
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GPS系统的相关描述
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