数 字 通 信第 1章 数字通信概述
1.1 数字通信系统的基本概念
1.2 数字通信系统的主要性能指标
1.3 数字通信特点
1.1 数字通信系统的基本概念
1.1.1 通信系统构成
通信就是信息的传递和交换，一般地说，
就是由一个地方向另一个地方传送消息。通信系统就是用电信号 (或光信号 )传递信息的系统，也叫电信系统。
其基本组成包括：信息源、发送设备、信道、接收设备、受信者及噪声源 6个组成部分。
图 1-1 通信系统的模型
信息源是指产生各种信息 (如语音、文字、
图像及数据等 )的信源，即原始信息来源。信息源可以是离散的数字信息源，也可以是连续的模拟信息源。
作用是把各种可能的信息转换成相应的电信号。
发送设备的基本功能是将信息源和传输媒介匹配起来，即将信息源产生的消息信号变换为便于传送的信号形式，送往传输媒介，
对应不同的信息源和不同的通信系统，变换器有不同的组成和变换功能。
信道是信号的传输媒介。信道按传输媒介的种类分类可以分为有线信道和无线信道。
接收设备的作用是将从信道上接收的信号变换成信息接收者可以接收的信息。
受信者是信息的接收者，是传输信息的归宿点，可以是人或机器。
噪声源是系统内各种干扰影响的等效结果。
1.1.2 信息、信号及分类
通常的定义为：信息是对客观世界中各种事物的变化和特征的反映，对使用者具有价值或潜在的价值，是客观事物之间相互作用和联系的表征以及经过传递后的再现。
(1) 传递性
（ 2）
（ 3）
（ 4）
（ 5） 无限性
信息是指消息中包含的有意义的内容，
它是通过信号来表达的，信号是信息的载体。信号是指随时间变化的物理量。
模拟信号是时间和幅度都为连续值的信号，
其特点是幅度上连续。
数字信号，又称离散信号，不仅在时间上，而且在幅度上也是离散的。其特点是：
幅值被限制在有限个数值之内，它不是连续的，而是离散的。
在数字通信中常常用时间间隔相同的符号来表示一位二进制数字。
码元长度，
二进制码元
N进制码元
占空比
数字信号与模拟信号的区别是幅度取值上是否离散。
1.1.3 模拟通信与数字通信
1 模拟通信
在模拟通信中，传送的是模拟信号，
传输模拟信号的通信系统称为模拟通信系统。
调制即是将原始电信号变换成其频带适合信道传输的信号。
解调是在接收端将信道中传输的信号还原成原始的电信号。
已调信号
基带信号
频带信号
模拟通信
它的缺点是,传输的信号是连续的，叠加噪声干扰后不易消除，即抗干扰能力较差；不易保密通信；设备不易大规模集成；
2
在数字通信中，传送的是数字信号。
脉冲编码调制 (Pulse Code Modulation，
PCM) 3个步骤。
第一步：对模拟电话信号进行“抽样” (Sampling)，这是将连续信号在时间上离散化的过程。
第二步：将已在时间上离散化了的信号进行“量化” (Quantization)，这是将时间上离散化的信号在幅度上也离散化的过程。
第三步：将时间上和幅度上都已离散化了的信号进行“编码” (Encode)，使其成为适合于信道传输的数字形式，这是完成数字化的最后过程。
数字通信为现代通信网奠定了良好的基础。
1.1.4 数字通信系统模型
数字通信系统是指利用数字信号传递消息的通信系统。
信息源是指产生各种信息 (如语音、文字、
图像及数据等 )的信源。
译码器是把数字信号还原为原始的信息信号。编码器和译码器一般包括两部分：信源编码、信道编码和信道解码、信源解码。
调制器的作用是把二进制脉冲变换或调制成适宜在信道上传输的波形。
加密器是在需要实现保密通信时才用的器件。通过加密器可以产生密码，人为地把被传输的数字序列搅乱。
解调器是把接收到的已调制信号进行反变换，恢复出原数字信号,并送解码器解码。
信道是信号的传输媒介。
基带传输系统
频带传输数字频带传输系统框图信息源加密器编码器调制器信道解调器译码器解密器受信者噪声源数字基带传输系统框图信息源形成器基带信号信道滤波器接收受信者噪声源
1.2 数字通信系统的主要性能指标
1.2.1 有效性指标
1 码元传输速率 RB
码元传输速率又称码元速率或传码率，
是指单位时间 (每秒 )内所传送的码元 (即脉冲 )数目，单位为“波特” (Boud)，记作 B
或码元／秒。
如果一个单位调制信号波的时间长度为 T秒,
1
RB =
T
2 信息传输速率 Rb
信息传输速率又称传信率，是单位时间 (每秒 )内系统所传送的信息量，单位为
(bit／ s)。
N=2n
式中,N是进制数,n二进制码元数
Rb=RBlog2N(bit/s)
3 系统的频带利用率 η
符号传输速率
η = (波特 / 赫 )
频带宽义
信息传输速率
η = 比特 / 秒 /
赫
频带宽度
通信系统的频带利用率 η,是在单位时间 (秒 )、单位频带上传输信息量的多少，
单位为比特／秒／赫兹 (bit／ s／ Hz，即
bit／ (s·Hz) 。
1.2.2 可靠性指标
1 误码率 Pe
误码率是指通信过程中系统传错码元的数目与所传输的总码元数目之比,也就是传错码元的概率
传错码元的个数
Pe =
传输码元的总数
误码率是衡量数字通信系统在正常工作状态下传输质量优劣的一个非常重要的指标，它反映了数字信息在传输过程中受到损害的程度。
2 误比特率 Pb
误比特率又称误信率，是指传错信息的比特数目与所传输的总信息比特数之比，
有时也称比特差错率
传错的比特数
Pb =
传输的总比特数
误比特率的大小，反映了信息在传输中，由于码元的错误判断而造成的传输信息错误的大小，它与误码率从两个不同的
在二进制系统中，误码数目就等于传错信息量的比特数，即 Pe＝ Pb
3 信号抖动
在数字通信系统中，信号抖动是指数字信号码相对于标准位置的随机偏移图 1-7 信号抖动示意图
1.3 数字通信特点
1 抗干扰能力强，无噪声积累，保证较高的通信质量图 1-8 模拟通信和数字通信抗干扰性能比较
2 设备便于集成化、小型化
3 数字信号易于加密
4 灵活性强，能适应各种业务要求图 1-9 数字信号加密示意图
5 便于与数字电子计算机连接
6 占用频带宽复习题
三、判断题
1．数字通信系统传输可靠性可用误码率来衡量。 ( )
2．数字通信系统中，信道编码是为了提高通信系统传输有效性而对数字信号进行的一种变换。 ( )
填空题
1.模拟信号的数字化是指，在通信系统的发送端，
经过,,和 等步骤，把模拟基带信号波形变换成数字基带信号；在接收端，则通过对应的反变换，将数字信号恢复为模拟信号。
2.现今通信中的许多业务，其信源信号是模拟的，
利用数字通信系统传输模拟信号时，首先要将模拟信号,然后用 通信方式传输,
3.在数字通信系统中，把数字信号还原为模拟信号的是,
计算题
1.已知八进制数字信号的传输速率为 1600
波特，求变换成二进制数字信号时的传输速率,
2.已知二进制数字信号传输速率为
2400b/s，求变换成四进制数字信号时的传输速率,
1.1 数字通信系统的基本概念
1.2 数字通信系统的主要性能指标
1.3 数字通信特点
1.1 数字通信系统的基本概念
1.1.1 通信系统构成
通信就是信息的传递和交换，一般地说，
就是由一个地方向另一个地方传送消息。通信系统就是用电信号 (或光信号 )传递信息的系统，也叫电信系统。
其基本组成包括：信息源、发送设备、信道、接收设备、受信者及噪声源 6个组成部分。
图 1-1 通信系统的模型
信息源是指产生各种信息 (如语音、文字、
图像及数据等 )的信源，即原始信息来源。信息源可以是离散的数字信息源，也可以是连续的模拟信息源。
作用是把各种可能的信息转换成相应的电信号。
发送设备的基本功能是将信息源和传输媒介匹配起来，即将信息源产生的消息信号变换为便于传送的信号形式，送往传输媒介，
对应不同的信息源和不同的通信系统，变换器有不同的组成和变换功能。
信道是信号的传输媒介。信道按传输媒介的种类分类可以分为有线信道和无线信道。
接收设备的作用是将从信道上接收的信号变换成信息接收者可以接收的信息。
受信者是信息的接收者，是传输信息的归宿点，可以是人或机器。
噪声源是系统内各种干扰影响的等效结果。
1.1.2 信息、信号及分类
通常的定义为：信息是对客观世界中各种事物的变化和特征的反映，对使用者具有价值或潜在的价值，是客观事物之间相互作用和联系的表征以及经过传递后的再现。
(1) 传递性
（ 2）
（ 3）
（ 4）
（ 5） 无限性
信息是指消息中包含的有意义的内容，
它是通过信号来表达的，信号是信息的载体。信号是指随时间变化的物理量。
模拟信号是时间和幅度都为连续值的信号，
其特点是幅度上连续。
数字信号，又称离散信号，不仅在时间上，而且在幅度上也是离散的。其特点是：
幅值被限制在有限个数值之内，它不是连续的，而是离散的。
在数字通信中常常用时间间隔相同的符号来表示一位二进制数字。
码元长度，
二进制码元
N进制码元
占空比
数字信号与模拟信号的区别是幅度取值上是否离散。
1.1.3 模拟通信与数字通信
1 模拟通信
在模拟通信中，传送的是模拟信号，
传输模拟信号的通信系统称为模拟通信系统。
调制即是将原始电信号变换成其频带适合信道传输的信号。
解调是在接收端将信道中传输的信号还原成原始的电信号。
已调信号
基带信号
频带信号
模拟通信
它的缺点是,传输的信号是连续的，叠加噪声干扰后不易消除，即抗干扰能力较差；不易保密通信；设备不易大规模集成；
2
在数字通信中，传送的是数字信号。
脉冲编码调制 (Pulse Code Modulation，
PCM) 3个步骤。
第一步：对模拟电话信号进行“抽样” (Sampling)，这是将连续信号在时间上离散化的过程。
第二步：将已在时间上离散化了的信号进行“量化” (Quantization)，这是将时间上离散化的信号在幅度上也离散化的过程。
第三步：将时间上和幅度上都已离散化了的信号进行“编码” (Encode)，使其成为适合于信道传输的数字形式，这是完成数字化的最后过程。
数字通信为现代通信网奠定了良好的基础。
1.1.4 数字通信系统模型
数字通信系统是指利用数字信号传递消息的通信系统。
信息源是指产生各种信息 (如语音、文字、
图像及数据等 )的信源。
译码器是把数字信号还原为原始的信息信号。编码器和译码器一般包括两部分：信源编码、信道编码和信道解码、信源解码。
调制器的作用是把二进制脉冲变换或调制成适宜在信道上传输的波形。
加密器是在需要实现保密通信时才用的器件。通过加密器可以产生密码，人为地把被传输的数字序列搅乱。
解调器是把接收到的已调制信号进行反变换，恢复出原数字信号,并送解码器解码。
信道是信号的传输媒介。
基带传输系统
频带传输数字频带传输系统框图信息源加密器编码器调制器信道解调器译码器解密器受信者噪声源数字基带传输系统框图信息源形成器基带信号信道滤波器接收受信者噪声源
1.2 数字通信系统的主要性能指标
1.2.1 有效性指标
1 码元传输速率 RB
码元传输速率又称码元速率或传码率，
是指单位时间 (每秒 )内所传送的码元 (即脉冲 )数目，单位为“波特” (Boud)，记作 B
或码元／秒。
如果一个单位调制信号波的时间长度为 T秒,
1
RB =
T
2 信息传输速率 Rb
信息传输速率又称传信率，是单位时间 (每秒 )内系统所传送的信息量，单位为
(bit／ s)。
N=2n
式中,N是进制数,n二进制码元数
Rb=RBlog2N(bit/s)
3 系统的频带利用率 η
符号传输速率
η = (波特 / 赫 )
频带宽义
信息传输速率
η = 比特 / 秒 /
赫
频带宽度
通信系统的频带利用率 η,是在单位时间 (秒 )、单位频带上传输信息量的多少，
单位为比特／秒／赫兹 (bit／ s／ Hz，即
bit／ (s·Hz) 。
1.2.2 可靠性指标
1 误码率 Pe
误码率是指通信过程中系统传错码元的数目与所传输的总码元数目之比,也就是传错码元的概率
传错码元的个数
Pe =
传输码元的总数
误码率是衡量数字通信系统在正常工作状态下传输质量优劣的一个非常重要的指标，它反映了数字信息在传输过程中受到损害的程度。
2 误比特率 Pb
误比特率又称误信率，是指传错信息的比特数目与所传输的总信息比特数之比，
有时也称比特差错率
传错的比特数
Pb =
传输的总比特数
误比特率的大小，反映了信息在传输中，由于码元的错误判断而造成的传输信息错误的大小，它与误码率从两个不同的
在二进制系统中，误码数目就等于传错信息量的比特数，即 Pe＝ Pb
3 信号抖动
在数字通信系统中，信号抖动是指数字信号码相对于标准位置的随机偏移图 1-7 信号抖动示意图
1.3 数字通信特点
1 抗干扰能力强，无噪声积累，保证较高的通信质量图 1-8 模拟通信和数字通信抗干扰性能比较
2 设备便于集成化、小型化
3 数字信号易于加密
4 灵活性强，能适应各种业务要求图 1-9 数字信号加密示意图
5 便于与数字电子计算机连接
6 占用频带宽复习题
三、判断题
1．数字通信系统传输可靠性可用误码率来衡量。 ( )
2．数字通信系统中，信道编码是为了提高通信系统传输有效性而对数字信号进行的一种变换。 ( )
填空题
1.模拟信号的数字化是指，在通信系统的发送端，
经过,,和 等步骤，把模拟基带信号波形变换成数字基带信号；在接收端，则通过对应的反变换，将数字信号恢复为模拟信号。
2.现今通信中的许多业务，其信源信号是模拟的，
利用数字通信系统传输模拟信号时，首先要将模拟信号,然后用 通信方式传输,
3.在数字通信系统中，把数字信号还原为模拟信号的是,
计算题
1.已知八进制数字信号的传输速率为 1600
波特，求变换成二进制数字信号时的传输速率,
2.已知二进制数字信号传输速率为
2400b/s，求变换成四进制数字信号时的传输速率,
