【正文】 比值 ， 即誤信率是 比特在系統(tǒng)傳輸過程中傳錯的概率 ： 在二進制數(shù)字系統(tǒng)中 ， Pe＝ Pb， 對多進制一般有 Pe ＞ Pb 。 MP Mb 傳輸?shù)目偙忍財?shù)錯傳的比特數(shù)l i m???第一章 數(shù)字通信概論 數(shù)字通信的差錯率的大小 取決于收發(fā)信機之間的 系統(tǒng)特性和信道質(zhì)量 ， 不同信源信息對差錯率的要求也不同 ， 如 傳輸數(shù)字話音信號 ，要求誤比特率為 103～ 106；傳輸 計算機的數(shù)據(jù)信息時 ， 常常要求更高 ， 誤比特率為 108～ 109， 或更??；當信道不能滿足要求時 ， 必須采取相應的措施 ， 如進行差錯控制編碼 。 從傳輸信息的角度來看， 人們總是希望有效性和可靠性越高越好。 然而，對任何一個通信系統(tǒng)來說，這兩個性能指標又是互相矛盾的，但通常是可以互相轉(zhuǎn)換的。有效性的提高，往往可通過犧牲一定的可靠性來實現(xiàn)，反之亦然。因此，只能根據(jù)實際需要取得相對的統(tǒng)一。例如，在滿足一定可靠性指標的前提下，盡量提高信息的傳輸速度，或在維持一定有效性的前提下，盡可能提高信息傳輸質(zhì)量。 第一章 數(shù)字通信概論 第一章 數(shù)字通信概論 三 、 實際通信系統(tǒng)性能指標舉例 為了使讀者對實際系統(tǒng)的性能指標有一個初步的認識 ， 下面給出了 GSM數(shù)字蜂窩移動通信系統(tǒng)的主要性能指標 ， 其中主要指標的物理意義 、 實現(xiàn)方法將在后面結(jié)合有關(guān)章節(jié)的內(nèi)容進行討論 。 第一章 數(shù)字通信概論 1． 發(fā)射頻帶 GSM900系統(tǒng)： 基站 （ 下行鏈路 ） 頻率 935~960M Hz 移動臺 （ 上行鏈路 ） 頻率 890~915 M Hz 工作帶寬 25 M Hz 雙工間隔為 45 M Hz 射頻載頻間隔為 200 k Hz 射頻雙工信道總數(shù)為 124 第一章 數(shù)字通信概論 GSM1800系統(tǒng)： 基站 （ 下行鏈路 ） 頻率 1805~1880M Hz 移動臺 （ 上行鏈路 ） 頻率 1710~1785 M Hz 工作帶寬 75 M Hz 雙工間隔為 95 M Hz 射頻載頻間隔為 200 k Hz 射頻雙工信道總數(shù)為 374 第一章 數(shù)字通信概論 2． 發(fā)射類別 業(yè)務(wù)信道： 271KF7W 控制信道： 271KF7W 271KF7W為按照無線規(guī)則 RQ4， 即 8個基本物理信道采用時分多址 （ TDMA） 方式和高斯最小移頻鍵控 （ GMSK， BT=） 調(diào)制 ， 每載波信息速率為， 頻帶利用率為 Hz。 3． 發(fā)射功率 基站：每載波 500W， 每物理信道 （ 時隙 ） 平均500/8= 移動臺：每載波峰值功率為 ， 2W， 5W， 8W 第一章 數(shù)字通信概論 4． 蜂窩結(jié)構(gòu)和頻率再用 在農(nóng)村或郊區(qū)開闊地帶可采用大蜂窩 ， 小區(qū)半徑可達 35km 城市地區(qū)的小區(qū)半徑為 10~20 km 市中心等高業(yè)務(wù)密度區(qū)可用微小蜂窩 ， 小區(qū)半徑為 地域覆蓋模式為 9小區(qū)的區(qū)群 ， 共信道 （ 同頻 ） 保護比 C/I=9dB 第一章 數(shù)字通信概論 5． 業(yè)務(wù)信道 全碼率業(yè)務(wù)信道比特率為 ， 半碼率業(yè)務(wù)信道比特率為 ， 一個載波提供 8個全碼率或16個半碼率的業(yè)務(wù)信道 。 話音業(yè)務(wù)信道中 ， 話音編碼采用 “ 規(guī)則脈沖激勵并具有長期預測的線性預測編碼 ” （ RPELTP）。 每幀 20ms， 包含 260bit， 其凈比特率為 13 kb/s。糾錯采用 1/2碼率的卷積編碼及交織 ， 有選擇地保護話音幀中最重要的比特 （ 70%比特 ） 。 同時也包含檢錯及插空技術(shù) ， 使由于話音幀未能正確接收引起的質(zhì)量降低達到最小程度 。 第一章 數(shù)字通信概論 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道的透明及非透明的數(shù)據(jù)服務(wù)可達 kb/s， 也可支持無約束條件的送信者服務(wù)的凈比特率為 12 kb/s。 所有業(yè)務(wù)信道都能非連續(xù)傳輸 ， 即無信息傳輸時發(fā)射機不發(fā)射 。 話音傳輸時有話音檢測控制器來控制 。 與跳頻相結(jié)合可增加系統(tǒng)容量和延長電池壽命 。 第一章 數(shù)字通信概論 第五節(jié) 數(shù)字通信研究的主要內(nèi)容 現(xiàn)代通信正朝著數(shù)字化 、 綜合化 、 智能化 、 寬帶化和個人化的方向發(fā)展 ， 其中最關(guān)鍵 、 最基礎(chǔ)的是通信體制的數(shù)字化 。 數(shù)字技術(shù)已廣泛地應用于電纜通信系統(tǒng) 、 光纖通信系統(tǒng) 、 微波接力通信系統(tǒng) 、衛(wèi)星通信系統(tǒng)和移動通信系統(tǒng) ， 無論通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是簡單還是復雜 、 通信距離是遠還是近 ， 數(shù)字通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成仍然可用圖 12來表示 。 從信源產(chǎn)生含有信息的消息，到受信者通過系統(tǒng)獲得信息，圖 12的系統(tǒng)框圖實際上是表示了通信信號流程和處理過程，不同的通信系統(tǒng)無非是框圖的順序或復雜程度不同而已，但各類不同數(shù)字通信系統(tǒng)會涉及到下列一些共性問題。 第一章 數(shù)字通信概論 第一章 數(shù)字通信概論 1． 信源編碼 信源編碼就是對信源產(chǎn)生的原始電信號進行數(shù)字編碼 。 通常 ， 信源編碼有兩個主要功能：一是將模擬信號變換成數(shù)字信號 ， 簡稱為模擬信號數(shù)字化或模數(shù)轉(zhuǎn)換；二是進行數(shù)據(jù)壓縮 ， 進一步除去信號中的冗余碼元 。 若原始電信號本身就是數(shù)字信號 ，也可省去模數(shù)轉(zhuǎn)換部分 。 由于數(shù)據(jù)壓縮編碼不屬于本課程教學內(nèi)容 ， 故本書不包括數(shù)據(jù)壓縮內(nèi)容 ， 僅在第二章討論模擬信號數(shù)字化的相關(guān)問題 。 第一章 數(shù)字通信概論 2． 數(shù)字基帶傳輸 通常將來自數(shù)字終端或信源編碼器的未經(jīng)調(diào)制的原始電信號稱為數(shù)字基帶信號 ， 而將數(shù)字基帶信號直接進行傳輸?shù)南到y(tǒng)叫數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng) 。 數(shù)字基帶傳輸涉及較多方面 ， 主要包括碼型變換 、 波形變換 、 碼間串擾的分析與消除 、 擾碼與去擾 、 部分響應波形與應用 、 眼圖及運用 、 均衡技術(shù) 、 基帶系統(tǒng)的最佳化等內(nèi)容 ， 第三章將介紹數(shù)字信號的基帶傳輸原理 。 另外， 如果將調(diào)制解調(diào)過程看作廣義信道的一部分 ， 則任何數(shù)字頻帶傳輸系統(tǒng)也都可等效為數(shù)字基帶系統(tǒng) 。 第一章 數(shù)字通信概論 3． 數(shù)字調(diào)制 調(diào)制是通信系統(tǒng)最重要的技術(shù) ， 尤其是對于涉及到利用帶通型信道 （ 如射頻 ） 傳輸數(shù)字信號時 ，通信核心問題就是如何實現(xiàn)高效的數(shù)字調(diào)制 。 數(shù)字調(diào)制的基本功能就是將基帶數(shù)字信號變換為適合于信道傳輸?shù)念l帶數(shù)字信號 。 本書第四章將討論數(shù)字調(diào)制與解調(diào)技術(shù) ， 該章還將介紹擴頻調(diào)制的概念 、原理和主要應用 。 第一章 數(shù)字通信概論 4． 噪聲中的信號統(tǒng)計檢測 通信中 ， 必須研究在噪聲背景下 ， 如何對隨機數(shù)字信號進行有效地接收 、 判決 ， 這就是所謂 “ 數(shù)字信號的最佳接收 ” 問題 ， 又稱信號的統(tǒng)計檢測 。信號的最佳接收包括假設(shè)檢驗和參數(shù)估值兩個方面的內(nèi)容 ， 假設(shè)檢驗是研究如何從噪聲中判決有用信號是否出現(xiàn) ， 而參數(shù)估值是研究從噪聲中測量有用信號的參數(shù) 。 本書第五章將討論數(shù)字信號的假設(shè)檢驗以及噪聲條件下的信號濾波問題 。 第一章 數(shù)字通信概論 5． 同步 同步 就是使通信系統(tǒng)的收發(fā)兩端在時間上保持協(xié)調(diào)工作的技術(shù)總稱 ， 它通常包括載波同步 、 位同步 、 幀同步和網(wǎng)同步 。 同步是數(shù)字通信系統(tǒng)以及采用同步解調(diào)的模擬通信系統(tǒng)的一個重要實際問題 ，同步系統(tǒng)的性能會直接影響到整個通信系統(tǒng)的性能， 對于數(shù)字通信系統(tǒng)來講 ， 實現(xiàn)可靠的 “ 同步 ” 是進行信息傳輸?shù)那疤?。 第六章將介紹同步的概念 、原理及方法 。 第一章 數(shù)字通信概論 6． 差錯控制編碼 差錯控制編碼又稱信道編碼 ， 其主要作用是在信息比特流中插入可控制的冗余比特 ， 以增強數(shù)字通信系統(tǒng)抗噪聲 、 衰落 、 干擾等的能力 。 差錯控制編碼的概念 、 方法和不同信道編碼的檢糾錯原理將在第七章中介紹 。 7． 其他方面的問題 實際數(shù)字通信還涉及到信道復用 、 多址接入 、 數(shù)字信號的復接與分接 、 加密與解密 、 數(shù)字交換 、 信號處理等技術(shù)問題 ， 盡管這些問題很重要 ， 但鑒于篇幅的限制 、 課程內(nèi)容的劃分以及教材編委會的意見 ， 本書沒有對上述問題展開討論 ， 有興趣的讀者請參閱相關(guān)教材或書目 。 第一章 數(shù)字通信概論 思考題與習題 （黃色字體題為作業(yè)題） 1． 說明模擬信號與數(shù)字信號的區(qū)別 。 2． 試述通信系統(tǒng)的主要分類方法 。 3． 試畫出數(shù)字通信系統(tǒng)一般的構(gòu)成模型 ， 并說明其中各部分主要作用 。 4． 試述碼元速率 、 信息量 、 信息速率的定義 、 單位和符號 ， 并說明采用二進制和多進制時 ， 碼 元速率和信息速率的相互關(guān)系 。 5． 簡述信息 、 消息和信號三者之間的區(qū)別和聯(lián)系 。 6． 何謂廣義信道和狹義信道 ？ 何謂調(diào)制信道和編碼信道 ？ 7． 加性噪聲的來源主要有哪幾個方面 ？ 高斯白噪聲的主要特點是什么 ？ 第一章 數(shù)字通信概論 8． 什么是頻帶利用率 ？ 為什么常用頻帶利用率來衡量數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性 ？ 9． 已知二進制數(shù)字信號每個碼元占有的時間為１ｍｓ ， 且１ 、 ０等概出現(xiàn) ， 求碼元速率和信息速率；若碼元速率不變 ， 改用八進制傳輸 ， 且各種碼元等概獨立出現(xiàn) ， 再求信息速率 。 10． 一個二進制數(shù)字通信系統(tǒng)在 125μ ｓ內(nèi)傳輸了256個碼元 ， 求其信息傳輸速率 。 如該系統(tǒng)平 均 2ｓ內(nèi)有一個碼元接收錯誤 ， 求誤比特率 。 第一章 數(shù)字通信概論 11． 設(shè)待傳輸?shù)膱D片每幀約有 106個象素 。為了接收端能良好地重現(xiàn)圖片 ， 需要 16個亮度等級， 假定所有的亮度等級等概獨立出現(xiàn) ， 試問在帶寬為 3kHz和信噪比為 30分貝的通信線路傳輸這樣一幅圖片最少需要多長時間 ？ 12． 已知一幀黑白電視圖象大約由 3 105個象素組成 ， 假設(shè)每個象素有 16個亮度等級 ， 而且是獨立等概出現(xiàn) 。 若滿意地再現(xiàn)圖象所需的信噪比為 30分貝， 且要求每秒傳送 30幀圖象 ， 試求傳輸此電視信號所需的最小帶寬 。