2022年综述通信系统模型 .pdf

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1、综述数字通信系统模型摘要 ： 数字通信系统模型广泛应用于现代通信系统的搭建，了解系统模型的每个模块才能真正从有效性、可靠性、安全性三方面构建完整的通信系统。关键词 ：数字通信系统模型数字通信系统模型信源信源是产生信息的源头，可以是人、 机器、自然界的物体等等。信源输出可以是模拟信号（如音频、视频信号）或数字信号（如电传打字机的输出，它们时间离散，幅度有限）。信源编码在数字通信系统中，信源产生的消息被转换成二进制数字序列。理想情况是， 尽可能用少的二进制序列表示信源输出（即消息），换而言之，要有效地用无冗余或者少冗余方法表示信源输出信号。 这种将模拟信源或者数字信源变换成二进制数字序列的过程叫做

2、信源编码或数据压缩。 信源编码由信源编码器完成。信源编码具体说来，就是根据信源输出符号序列的统计特性，把信源输出符号序列变换为最短的二进制或者M 进制码字序列，使后者各码元所载荷的平均信息量最大、信息速率尽可能小，同时又能保证无失真地恢复原来的符号序列。常见的信源编码：离散无失真单符号信源与无记忆信源的熵编码（Huffman编码、算术编码、 L-Z 编码）、限失真有记忆信源解除相关性的预测编码与域变换编码以及连续模拟信源的 PCM 编码。信道编码信息序列就是由信源编码器输出到信道编码器的二进制数字序列。信道编码的目的就是可控地引入一些冗余的二进制信息序列，用以在接收端克服传输过程中信道噪声和干

3、扰的影响。因此，增加的冗余增大了接收数据的相关性、提高了接收信号的可信度。事实上，信息序列中的冗余帮助接收机解码需要的信息序列。例如，一种简单的二进制信息序列编码方式，仅仅将每个二进制数字重复m 次， m 为任一正整数。更复杂的编码方式是将输入信息分为k 个一组，按照一定规律加入冗余信息使k 位序列变成独一的n 位序列，此种n 位序列称为码字。这种编码方式的冗余量用n/k 的比值度量，其倒数k/n 是编码的效率简称编码率。信道编码由信道编码器完成，它可分为：纠独立随机错误码、纠突发错误码和纠混合错误码。常见的信道编码：循环码（汉明码、R-M 码、Golay 码、RS 码） 、卷积码、交织以及级

4、联码。数字调制信源编码信道编码数字调制信道数字解调信源译码信道译码信宿信源噪声名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 3 页 - - - - - - - - - 二进制序列由信道编码器输出到充当通信信道接口的数字调制器。由于实际应用中几乎所有的通信信道是用来传输电信号（电波），数字调制器的根本目的在于将二进制信息序列转换成波形信号。为了详尽说明，假定已编码的信息序列以单符号同一传输速率R bits/s传输。数字调制器可以简单地将二进制数字“0”映射为相应的信号波形

5、s0(t)，二进制数字“1”映射为相应的信号波形s1(t)。这种使经过信道编码后的每比特符号分开传输的调制方式叫做二进制调制。同样的，如果调制器用M=2b种不同的波形si(t)， i=0,1，M-1 ，分别表示 2b种可能的b 进制序列， 称此调制为M 进制调制 （M2 ） 。注意到每隔b/R 秒一个新的 b 比特序列进入调制器。因此，当信道比特速率R 固定，传输对应一个b 比特序列的M个信号波形之一所需时间是此二进制调制系统时间周期的b 倍。根据通信信道的传递函数，数字调制分数字基带调制（PAM） 、数字频带调制（OOK ，MFSK ，MPSK ，QAM ，MSK ，GMSK ） 。信道通信

6、信道是收发机之间用以传送信号的物理媒质。无线传输信道媒质是大气（自由空间） ，另一方面，电话信道使用了多种物理媒质，包括电线，光纤电缆以及无线信道（微波无线电），各种用以传输信号的物理媒质都有一个本质特征传输的信号受到不同随机干扰，如电子设备产生的加性热噪声，人为噪声（汽车点火启动噪声），以及大气噪声（暴风雨闪电放电） 。对于信道， 可以根据传输媒质最重要的特性建立数学模型，常见的信道模型：加性噪声信道、线性滤波信道以及线性时变滤波信道。数字解调和信道译码在数字通信系统接收终端，数字解调器处理在受信道干扰失真的传输波形，将其还原成一系列数字用以估计被传输的数据符号。数字序列经过信道译码器，根据

7、信道编码器的编码规则和接受数据的冗余重建原始信息序列。序列译码的出错频率是衡量解调器和译码器性能的一个指标。更准确的说法，译码器输出的平均比特错误概率是衡量解调、译码综合性能的指标。总而言之， 错误概率是一个关于编码特性，信道传输的波形类型，发射机功率，信道特性（噪声多少，干扰特性）以及解调和译码方法的函数。信源译码最后，如果需要模拟信号输出，输出序列经过信道译码器，由信源译码器根据信源编码方法重建信源输出的原始信号。由于信道译码错误和信源编码器或者译码器引起的可能失真使得信源译码器的输出信号近似于原始信源信号。用原始信号和重建信号之间的差异或者差异函数衡量数字通信系统产生的失真。虽然通信系统

8、模型将信源编码、信道编码和数字调制分开，在实际运用中，我们可以考虑将三者结合起来以提高系统的整体性能。数字通信有很多模拟通信无法比拟的优势：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）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。在系统中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。数名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载

9、- - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 3 页 - - - - - - - - - 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。同时，数字通信也有一些缺陷和不足：1）占据更宽的系统频带，但随着宽带传输信道（光纤）、窄带调制技术的采用此缺点将弱化。2）有一部分资源用于同步。数字系统具有门限效应，而大多数模拟系统服务质量下降比较平滑。随着科技的不断革新，数字通信技术会越来越成熟，数字通信的不足之处也会克服，人类也会有更多方便、安全的沟通方式和渠道。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 3 页 - - - - - - - - -