【正文】 比值 ， 即誤信率是 比特在系統(tǒng)傳輸過(guò)程中傳錯(cuò)的概率 ： 在二進(jìn)制數(shù)字系統(tǒng)中 ， Pe＝ Pb， 對(duì)多進(jìn)制一般有 Pe ＞ Pb 。 MP Mb 傳輸?shù)目偙忍財(cái)?shù)錯(cuò)傳的比特?cái)?shù)l i m???第一章 數(shù)字通信概論 數(shù)字通信的差錯(cuò)率的大小 取決于收發(fā)信機(jī)之間的 系統(tǒng)特性和信道質(zhì)量 ， 不同信源信息對(duì)差錯(cuò)率的要求也不同 ， 如 傳輸數(shù)字話音信號(hào) ，要求誤比特率為 103～ 106；傳輸 計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)信息時(shí) ， 常常要求更高 ， 誤比特率為 108～ 109， 或更?。划?dāng)信道不能滿足要求時(shí) ， 必須采取相應(yīng)的措施 ， 如進(jìn)行差錯(cuò)控制編碼 。 從傳輸信息的角度來(lái)看， 人們總是希望有效性和可靠性越高越好。 然而，對(duì)任何一個(gè)通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這兩個(gè)性能指標(biāo)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(guò)犧牲一定的可靠性來(lái)實(shí)現(xiàn)，反之亦然。因此，只能根據(jù)實(shí)際需要取得相對(duì)的統(tǒng)一。例如，在滿足一定可靠性指標(biāo)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(shí)際通信系統(tǒng)性能指標(biāo)舉例 為了使讀者對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的性能指標(biāo)有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí) ， 下面給出了 GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) ， 其中主要指標(biāo)的物理意義 、 實(shí)現(xiàn)方法將在后面結(jié)合有關(guān)章節(jié)的內(nèi)容進(jìn)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(dòng)臺(tái) （ 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(dòng)臺(tái) （ 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(lèi)別 業(yè)務(wù)信道： 271KF7W 控制信道： 271KF7W 271KF7W為按照無(wú)線規(guī)則 RQ4， 即 8個(gè)基本物理信道采用時(shí)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(shí)隙 ） 平均500/8= 移動(dòng)臺(tái)：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(kāi)闊地帶可采用大蜂窩 ， 小區(qū)半徑可達(dá) 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(hù)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(gè)載波提供 8個(gè)全碼率或16個(gè)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(lì)并具有長(zhǎng)期預(yù)測(cè)的線性預(yù)測(cè)編碼 ” （ RPELTP）。 每幀 20ms， 包含 260bit， 其凈比特率為 13 kb/s。糾錯(cuò)采用 1/2碼率的卷積編碼及交織 ， 有選擇地保護(hù)話音幀中最重要的比特 （ 70%比特 ） 。 同時(shí)也包含檢錯(cuò)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(dá)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(dá) kb/s， 也可支持無(wú)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(wú)信息傳輸時(shí)發(fā)射機(jī)不發(fā)射 。 話音傳輸時(shí)有話音檢測(cè)控制器來(lái)控制 。 與跳頻相結(jié)合可增加系統(tǒng)容量和延長(zhǎng)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(gè)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(yīng)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(dòng)通信系統(tǒng) ， 無(wú)論通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是簡(jiǎn)單還是復(fù)雜 、 通信距離是遠(yuǎn)還是近 ， 數(shù)字通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成仍然可用圖 12來(lái)表示 。 從信源產(chǎn)生含有信息的消息，到受信者通過(guò)系統(tǒng)獲得信息，圖 12的系統(tǒng)框圖實(shí)際上是表示了通信信號(hào)流程和處理過(guò)程，不同的通信系統(tǒng)無(wú)非是框圖的順序或復(fù)雜程度不同而已，但各類(lèi)不同數(shù)字通信系統(tǒng)會(huì)涉及到下列一些共性問(wèn)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(duì)信源產(chǎn)生的原始電信號(hào)進(jìn)行數(shù)字編碼 。 通常 ， 信源編碼有兩個(gè)主要功能：一是將模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào) ， 簡(jiǎn)稱為模擬信號(hào)數(shù)字化或模數(shù)轉(zhuǎn)換；二是進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮 ， 進(jìn)一步除去信號(hào)中的冗余碼元 。 若原始電信號(hào)本身就是數(shù)字信號(hào) ，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(xué)內(nèi)容 ， 故本書(shū)不包括數(shù)據(jù)壓縮內(nèi)容 ， 僅在第二章討論模擬信號(hào)數(shù)字化的相關(guān)問(wèn)題 。 第一章 數(shù)字通信概論 2． 數(shù)字基帶傳輸 通常將來(lái)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(hào)稱為數(shù)字基帶信號(hào) ， 而將數(shù)字基帶信號(hào)直接進(jìn)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?dāng)_的分析與消除 、 擾碼與去擾 、 部分響應(yīng)波形與應(yīng)用 、 眼圖及運(yùn)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(hào)的基帶傳輸原理 。 另外， 如果將調(diào)制解調(diào)過(guò)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(duì)于涉及到利用帶通型信道 （ 如射頻 ） 傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí) ，通信核心問(wèn)題就是如何實(shí)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(hào)變換為適合于信道傳輸?shù)念l帶數(shù)字信號(hào) 。 本書(shū)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(kuò)頻調(diào)制的概念 、原理和主要應(yīng)用 。 第一章 數(shù)字通信概論 4． 噪聲中的信號(hào)統(tǒng)計(jì)檢測(cè) 通信中 ， 必須研究在噪聲背景下 ， 如何對(duì)隨機(jī)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行有效地接收 、 判決 ， 這就是所謂 “ 數(shù)字信號(hào)的最佳接收 ” 問(wèn)題 ， 又稱信號(hào)的統(tǒng)計(jì)檢測(cè) 。信號(hào)的最佳接收包括假設(shè)檢驗(yàn)和參數(shù)估值兩個(gè)方面的內(nèi)容 ， 假設(shè)檢驗(yàn)是研究如何從噪聲中判決有用信號(hào)是否出現(xiàn) ， 而參數(shù)估值是研究從噪聲中測(cè)量有用信號(hào)的參數(shù) 。 本書(shū)第五章將討論數(shù)字信號(hào)的假設(shè)檢驗(yàn)以及噪聲條件下的信號(hào)濾波問(wèn)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(shí)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(gè)重要實(shí)際問(wèn)題 ，同步系統(tǒng)的性能會(huì)直接影響到整個(gè)通信系統(tǒng)的性能， 對(duì)于數(shù)字通信系統(tǒng)來(lái)講 ， 實(shí)現(xiàn)可靠的 “ 同步 ” 是進(jìn)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(cuò)控制編碼 差錯(cuò)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(qiáng)數(shù)字通信系統(tǒng)抗噪聲 、 衰落 、 干擾等的能力 。 差錯(cuò)控制編碼的概念 、 方法和不同信道編碼的檢糾錯(cuò)原理將在第七章中介紹 。 7． 其他方面的問(wèn)題 實(shí)際數(shù)字通信還涉及到信道復(fù)用 、 多址接入 、 數(shù)字信號(hào)的復(fù)接與分接 、 加密與解密 、 數(shù)字交換 、 信號(hào)處理等技術(shù)問(wèn)題 ， 盡管這些問(wèn)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(huì)的意見(jiàn) ， 本書(shū)沒(méi)有對(duì)上述問(wèn)題展開(kāi)討論 ， 有興趣的讀者請(qǐng)參閱相關(guān)教材或書(shū)目 。 第一章 數(shù)字通信概論 思考題與習(xí)題 （黃色字體題為作業(yè)題） 1． 說(shuō)明模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的區(qū)別 。 2． 試述通信系統(tǒng)的主要分類(lèi)方法 。 3． 試畫(huà)出數(shù)字通信系統(tǒng)一般的構(gòu)成模型 ， 并說(shuō)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(hào) ， 并說(shuō)明采用二進(jìn)制和多進(jìn)制時(shí) ， 碼 元速率和信息速率的相互關(guān)系 。 5． 簡(jiǎn)述信息 、 消息和信號(hào)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(lái)源主要有哪幾個(gè)方面 ？ 高斯白噪聲的主要特點(diǎn)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(lái)衡量數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性 ？ 9． 已知二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)每個(gè)碼元占有的時(shí)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(jìn)制傳輸 ， 且各種碼元等概獨(dú)立出現(xiàn) ， 再求信息速率 。 10． 一個(gè)二進(jìn)制數(shù)字通信系統(tǒng)在 125μ ｓ內(nèi)傳輸了256個(gè)碼元 ， 求其信息傳輸速率 。 如該系統(tǒng)平 均 2ｓ內(nèi)有一個(gè)碼元接收錯(cuò)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(gè)象素 。為了接收端能良好地重現(xiàn)圖片 ， 需要 16個(gè)亮度等級(jí)， 假定所有的亮度等級(jí)等概獨(dú)立出現(xiàn) ， 試問(wèn)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(zhǎng)時(shí)間 ？ 12． 已知一幀黑白電視圖象大約由 3 105個(gè)象素組成 ， 假設(shè)每個(gè)象素有 16個(gè)亮度等級(jí) ， 而且是獨(dú)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(hào)所需的最小帶寬 。