第1章緒論1.1通信技術(shù)的發(fā)展與信息社會(huì)1.2通信系統(tǒng)的組成和分類(lèi)1.3數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)習(xí)題與思考題1.1通信技術(shù)的發(fā)展與信息社會(huì)

在人類(lèi)社會(huì)實(shí)踐的歷史長(zhǎng)河中，人與人之間進(jìn)行思想、情感的交流離不開(kāi)信息的傳遞。古代的烽火臺(tái)、驛站，現(xiàn)代的電報(bào)、電話(huà)、傳真、電子郵箱、廣播、電視、網(wǎng)絡(luò)等都是傳遞信息的手段和方式。自然界中，人們聽(tīng)到的聲音、觀察到的現(xiàn)象，可用語(yǔ)言、文字、數(shù)據(jù)、圖像等信息來(lái)表達(dá)、存儲(chǔ)或傳遞。隨著人類(lèi)社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、全球經(jīng)濟(jì)一體化，信息被認(rèn)為是人類(lèi)社會(huì)重要的資源之一，在政治、軍事、生產(chǎn)乃至人們的日常生活中起著十分重要的作用。誰(shuí)掌握了信息，誰(shuí)就擁有了未來(lái)，信息是決策的基礎(chǔ)。圖1.1通信系統(tǒng)的一般模型

計(jì)算機(jī)的發(fā)明在現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展過(guò)程中占有獨(dú)特的地位。計(jì)算機(jī)在當(dāng)今社會(huì)不僅作為各種信息處理設(shè)備使用，而且它與通信相結(jié)合，使得電信業(yè)務(wù)更加豐富?？梢晥D文(videotext)、圖文電視(teletext)，電子郵件及新的實(shí)時(shí)型媒體，如電子會(huì)議(teleconferencing)、交互式電視等紛紛涌現(xiàn)，推動(dòng)了信息社會(huì)的發(fā)展。1.2通信系統(tǒng)的組成和分類(lèi)1.2.1通信系統(tǒng)的組成傳遞或交換信息所需的一切技術(shù)設(shè)備的總和稱(chēng)為通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)的一般模型如圖1.1所示。通信系統(tǒng)一般由以下幾部分組成。1.信源和信宿信源是發(fā)出信息的源，信宿是傳輸信息的歸宿點(diǎn)。信源可以是離散的數(shù)字信源，也可以是連續(xù)的（或離散的）模擬信源。模擬信源（如電話(huà)機(jī)和電視攝像機(jī)）輸出連續(xù)幅度的模擬信號(hào)；離散數(shù)字信源（如電傳機(jī)、計(jì)算機(jī)）輸出離散的數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)的區(qū)別是根據(jù)幅度取值上是否離散而定。模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)有明顯區(qū)別，但兩者之間在一定條件下是可以互相轉(zhuǎn)換的。2.發(fā)送設(shè)備發(fā)送設(shè)備的基本功能是使信源與傳輸媒介匹配起來(lái)，即將信源產(chǎn)生的信號(hào)變換為便于傳送的信號(hào)形式，送往傳輸媒介。變換方式是多種多樣的。在需要頻譜搬移的場(chǎng)合，調(diào)制是最常見(jiàn)的變換方式。發(fā)送設(shè)備還包括為達(dá)到某些特殊要求而進(jìn)行的種種處理，如多路復(fù)用、保密處理、糾錯(cuò)編碼處理等等。3.信道

信道是指?jìng)鬏斝盘?hào)的通道，是從發(fā)送設(shè)備到接收設(shè)備之間信號(hào)傳遞所經(jīng)過(guò)的媒介，可以是無(wú)線的，也可以是有線的，有線的和無(wú)線的均有多種傳輸媒介。信道既給信號(hào)以通路，也對(duì)信號(hào)產(chǎn)生各種干擾和噪聲。傳輸媒介的固有特性和干擾直接關(guān)系到通信的質(zhì)量。4.接收設(shè)備接收設(shè)備的基本功能是完成發(fā)送設(shè)備的反變換，即進(jìn)行解調(diào)、譯碼、解碼等等。它的任務(wù)是從帶有干擾的信號(hào)中正確地恢復(fù)出原始消息來(lái)，對(duì)于多路復(fù)用信號(hào)，還包括解除多路復(fù)用，實(shí)現(xiàn)正確分路。1.2.2通信系統(tǒng)的分類(lèi)

1.按通信的業(yè)務(wù)和用途分類(lèi)根據(jù)通信的業(yè)務(wù)和用途分類(lèi)，有常規(guī)通信和控制通信等。其中常規(guī)通信又分為話(huà)務(wù)通信和非話(huà)務(wù)通信。話(huà)務(wù)通信主要是指電話(huà)信息服務(wù)業(yè)務(wù)、語(yǔ)音信箱業(yè)務(wù)和電話(huà)智能網(wǎng)業(yè)務(wù)。

根據(jù)不同的通信業(yè)務(wù)，通信系統(tǒng)可以分為多種類(lèi)型：

(1)單媒體通信系統(tǒng)：如電話(huà)、傳真等；

(2)多媒體通信系統(tǒng)：如電視、可視電話(huà)、會(huì)議電話(huà)、遠(yuǎn)程教學(xué)等；

(3)實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)：如電話(huà)、電視等；

(4)非實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)：如電報(bào)、傳真、數(shù)據(jù)通信等；

(5)單向通信系統(tǒng)：如廣播、電視等；

(6)交互傳輸系統(tǒng)：如電話(huà)、點(diǎn)播電視（VOD）等；

(7)窄帶傳輸系統(tǒng)：如電話(huà)、電報(bào)、低速數(shù)據(jù)等；

(8)寬帶通信系統(tǒng)：如點(diǎn)播電視、會(huì)議電視、遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療、高速數(shù)據(jù)等。2.按調(diào)制方式分類(lèi)根據(jù)是否采用調(diào)制,可將通信系統(tǒng)分為基帶傳輸和調(diào)制傳輸?；鶐鬏斒菍⑽唇?jīng)調(diào)制的信號(hào)直接傳送，如音頻市內(nèi)電話(huà)、數(shù)字信號(hào)基帶傳輸?shù)?。調(diào)制傳輸是對(duì)信號(hào)經(jīng)各種變換后傳輸?shù)目偡Q(chēng)。調(diào)制的目的有以下幾個(gè)方面。(1）便于信息的傳輸。調(diào)制過(guò)程可將信號(hào)頻譜搬移到任何需要的頻譜范圍，便于與信號(hào)傳輸特性匹配。如無(wú)線傳輸必須將信號(hào)載入在高頻上才能使其易于以電磁波的形式在自由空間輻射出去。又如在數(shù)字電話(huà)中將連續(xù)信號(hào)變換為脈沖編碼調(diào)制信號(hào)以便在數(shù)字系統(tǒng)中傳輸。(2）改變信號(hào)占據(jù)的帶寬。調(diào)制后的信號(hào)頻譜通常被搬移到某個(gè)載頻附近的頻帶內(nèi)，其有效帶寬相對(duì)于載頻而言是一個(gè)窄帶信號(hào)，在此頻帶內(nèi)引入的噪聲就減小了，從而提高了通信系統(tǒng)的抗干擾性。

(3）改善系統(tǒng)性能。由信息論的觀點(diǎn)可以證明，可用增加帶寬的方式來(lái)?yè)Q取信噪比的提高，從而提高通信系統(tǒng)的可靠性。各種調(diào)制方式有不同的帶寬，它們是為了達(dá)到提高通信系統(tǒng)的可靠性而被發(fā)展起來(lái)的。調(diào)制方式很多，表1.1給出了一些常見(jiàn)的調(diào)制方式。表1.1常見(jiàn)調(diào)制方式及用途3.按傳送信號(hào)的特征分類(lèi)按照信道中所傳輸?shù)氖悄M信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，可以相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分成兩類(lèi)，即模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。

4.按信號(hào)的復(fù)用方式分類(lèi)傳送多路信號(hào)有三種復(fù)用方式，即頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、碼分復(fù)用。頻分復(fù)用是用頻譜搬移的方法使不同信號(hào)占據(jù)不同的頻譜范圍；時(shí)分復(fù)用是用脈沖調(diào)制的方法使不同信號(hào)占據(jù)不同的時(shí)間區(qū)間；碼分復(fù)用是用正交的脈沖序列分別攜帶不同信號(hào)。5.按傳輸媒介分類(lèi)通信系統(tǒng)可為有線（包括光纖）通信和無(wú)線通信兩大類(lèi)。表1.2中列出了常用的傳輸媒介及其主要用途。表1.2常用傳輸媒介1.2.3數(shù)字通信及主要技術(shù)數(shù)字通信系統(tǒng)就是利用數(shù)字信號(hào)來(lái)傳遞信息的通信系統(tǒng)。圖1.2給出了數(shù)字通信系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)模型。數(shù)字通信系統(tǒng)涉及的技術(shù)問(wèn)題很多，其中有信源編碼、保密編碼、信道編碼、數(shù)字調(diào)制、信道、數(shù)字復(fù)接及多址、數(shù)字信息交換、同步問(wèn)題等。下面對(duì)這些主要技術(shù)問(wèn)題先作一簡(jiǎn)要的介紹。圖1.2數(shù)字通信系統(tǒng)的組成

1.信源編碼與譯碼

模擬信號(hào)數(shù)字化是數(shù)字通信技術(shù)的基礎(chǔ)。將聲音或圖像信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào),并在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸，要經(jīng)過(guò)如下過(guò)程：首先對(duì)聲音或圖像信號(hào)進(jìn)行時(shí)間上的離散化處理，這就是取樣；然后將樣值信號(hào)的幅度進(jìn)行離散化處理，這就是量化。量化的目的是便于編碼。其中除采用最基本的模擬/數(shù)字變換脈沖編碼調(diào)制（PCM）外，為了提高數(shù)字編碼信號(hào)的有效性，還需要盡量減少原信息的冗余度，進(jìn)行壓縮信號(hào)頻帶的編碼，稱(chēng)之為信源編碼。信源譯碼是信源編碼的逆過(guò)程。由此可見(jiàn)，信源編碼有兩大主要任務(wù)：第一是將信源的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，即通常所說(shuō)的模/數(shù)變換；第二是設(shè)法降低數(shù)字信號(hào)的數(shù)碼率，即通常所說(shuō)的數(shù)據(jù)壓縮。編碼比特?cái)?shù)在通信中直接影響傳輸所占的帶寬，而傳輸所占的帶寬又直接反映了通信的經(jīng)濟(jì)性，因此，信源編碼技術(shù)在很大程度上是圍繞壓縮編碼及提高通信的有效性等問(wèn)題而發(fā)展的。

2.加密與解密

為了保證數(shù)字信號(hào)與所傳信息的安全性，一般應(yīng)采取加密措施。數(shù)字信號(hào)比模擬信號(hào)易于加密，且效果更好。這是數(shù)字通信突出的優(yōu)點(diǎn)之一。在要求保密通信的系統(tǒng)中，可在信源與信道編碼之間加入加密器，同時(shí)在接收端加入解密器。加密器可以產(chǎn)生密碼，人為地將輸入明文數(shù)字序列擾亂。這種編碼可以采用周期非常長(zhǎng)的偽隨機(jī)序列，甚至采用完全無(wú)規(guī)律的噪聲碼，這種處理過(guò)程稱(chēng)為加密。在接收端對(duì)接收到的數(shù)字序列進(jìn)行解密，恢復(fù)明文。3.信道編碼與解碼數(shù)字信號(hào)在信道中傳輸時(shí)，由于噪聲、衰落以及人為干擾等將會(huì)引起差錯(cuò)。信道編碼的目的就是提高通信抗干擾能力，盡可能地控制差錯(cuò)，實(shí)現(xiàn)可靠通信。信道編碼的一類(lèi)基本方法是波形編碼(或稱(chēng)為信號(hào)設(shè)計(jì))，它把原來(lái)的波形變換成新的較好的波形，以改善其檢測(cè)性能。

4.調(diào)制與解調(diào)

調(diào)制器的任務(wù)是把各種數(shù)字信息脈沖轉(zhuǎn)換成適于信道傳輸?shù)恼{(diào)制信號(hào)波形。這些波形要根據(jù)信道特點(diǎn)來(lái)選擇。解調(diào)器的任務(wù)是將收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成原始數(shù)字信號(hào)脈沖。數(shù)字調(diào)制技術(shù)可分為幅度鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）、相移鍵控（PSK）、連續(xù)相位調(diào)制（CPM）以及它們的各種組合。對(duì)于這些調(diào)制信號(hào)，在接收端可以進(jìn)行相干解調(diào)或非相干解調(diào)，前者需要知道載波的相位才能檢測(cè)，后者則不需要。對(duì)于高斯噪聲下信號(hào)的檢測(cè)，一般采用相關(guān)器接收機(jī)或抽樣匹配濾波器。各種不同的調(diào)制方式具有不同的檢測(cè)性能，其指標(biāo)為比特差錯(cuò)概率Pb，它是比特能量與噪聲功率譜密度之比（Eb/N0）的函數(shù)。

5.多路與多址

在一個(gè)多用戶(hù)系統(tǒng)中，為了充分利用通信資源和增加數(shù)據(jù)通信量，可以采用多路技術(shù)，滿(mǎn)足多用戶(hù)要求固定分配或慢變化地分享通信資源；還可采用多址技術(shù)，以滿(mǎn)足遠(yuǎn)程或動(dòng)態(tài)變化地共享通信資源?；镜姆椒ㄓ蓄l分、時(shí)分、碼分、空分和極化波分，其共同點(diǎn)在于各用戶(hù)信號(hào)間互不干擾，在接收端易于區(qū)分，利用了信號(hào)間互不重疊及在頻域、時(shí)域和空域中的正交性或準(zhǔn)正交性等特征。其中頻分復(fù)用（FDM）、頻分多址（FDMA）、時(shí)分復(fù)用（TDM）和時(shí)分多址（TDMA）是經(jīng)典的多路與多址技術(shù)，碼分則是利用了在時(shí)域、頻域及二者組合編碼的準(zhǔn)正交性，空分復(fù)用和極化波分復(fù)用是指在不同空域中頻率的重用和同一空域中不同極化波的重用。在實(shí)際系統(tǒng)中采用的多為這些多路和多址技術(shù)的組合，如TDM/TDMA、FDM/FDMA等。隨著衛(wèi)星通信網(wǎng)、信包無(wú)線通信網(wǎng)和計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)的應(yīng)用和發(fā)展，出現(xiàn)了多種隨機(jī)存取多址技術(shù)、多址技術(shù)及相應(yīng)的算法和協(xié)議，它們適用于突發(fā)信息傳輸系統(tǒng)，其性能主要表現(xiàn)在系統(tǒng)傳輸?shù)耐掏铝亢蜁r(shí)延上，目前用于不同通信方式和網(wǎng)絡(luò)的多址技術(shù)的研究是十分重要的研究領(lǐng)域，總的設(shè)計(jì)原則是獲得最佳的通信資源共享方案。

6.信道與噪聲

信道指的是以傳輸媒質(zhì)為基礎(chǔ)的信號(hào)通路，它是傳輸信號(hào)的物理基礎(chǔ)。不同的信道具有不同的特性。信道特性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)及系統(tǒng)各部分的設(shè)計(jì)具有決定性的影響。因此設(shè)計(jì)的第一步就是要選擇合適的信道并詳細(xì)了解其特性。通常，數(shù)字信號(hào)可以在數(shù)字信道傳輸，也可以經(jīng)過(guò)調(diào)制變成頻帶信號(hào)通過(guò)模擬信道傳輸，但從通信質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性來(lái)考慮，數(shù)字信號(hào)傳輸還是采用數(shù)字信道為好。信道既給傳輸數(shù)字信號(hào)以通路，又給傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)以限制和影響。由于實(shí)際因素的影響，信號(hào)提供的頻帶總是有限的，信道特性也是不完善的，因此當(dāng)數(shù)字信號(hào)通過(guò)信道時(shí)其功率因損耗而下降，還會(huì)受到信道噪聲的損害。信道中的噪聲分為兩種：一種是高斯噪聲（也稱(chēng)正態(tài)噪聲）,另一種是脈沖噪聲（也稱(chēng)突發(fā)噪聲）。數(shù)字通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)，一方面是設(shè)法消除或補(bǔ)償信道引起的信號(hào)失真，另一方面是盡可能抑制和減小噪聲的不良影響。

7.同步與數(shù)字復(fù)接

同步問(wèn)題是數(shù)字通信技術(shù)的核心問(wèn)題之一，包括（比特）同步、幀同步、載波同步、網(wǎng)同步等?？梢哉f(shuō)，沒(méi)有同步就沒(méi)有數(shù)字通信。實(shí)現(xiàn)接收端對(duì)發(fā)送端的同步一般可采用鎖相環(huán)法。在時(shí)分多路復(fù)用系統(tǒng)中，網(wǎng)同步不僅要解決由中心站決定全網(wǎng)定時(shí)問(wèn)題，同時(shí)由于各分站的位置和距離不同，還需要確定各分站至中心站及分站之間收、發(fā)信號(hào)的同步。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，為了使終端設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，同時(shí)適應(yīng)不同傳輸媒介和不同業(yè)務(wù)容量的要求，通常將各種等級(jí)的終端設(shè)備組合配置，把若干個(gè)低速數(shù)碼流按一定格式合并為高速碼流。數(shù)字復(fù)接就是依據(jù)時(shí)分復(fù)用原理完成數(shù)碼流合并的技術(shù),包括數(shù)字復(fù)接和分接兩部分功能。1.2.4數(shù)字通信的主要特點(diǎn)

從內(nèi)因來(lái)看，數(shù)字通信相對(duì)于模擬通信具有如下優(yōu)點(diǎn)。

(1)抗干擾能力強(qiáng)，無(wú)噪聲積累，通信質(zhì)量較高。數(shù)字信號(hào)是取有限個(gè)離散幅度值的信號(hào)，在信道中傳輸時(shí)，在間隔適當(dāng)?shù)木嚯x采用中繼再生的辦法消除噪聲積累以還原信號(hào)，使得傳輸質(zhì)量幾乎與傳輸距離和網(wǎng)絡(luò)布局無(wú)關(guān)，在多跨距線路中多段連接，信號(hào)的再生和處理也不會(huì)降低通信質(zhì)量。模擬信號(hào)在傳輸過(guò)程中的噪聲則不易消除，噪聲是積累的。此外，數(shù)字信號(hào)傳輸中的差錯(cuò)可以通過(guò)差錯(cuò)控制編碼來(lái)控制，從而進(jìn)一步改善傳輸質(zhì)量，提高通信的可靠性。

(2)便于加密處理。

為了保證數(shù)字信號(hào)與所傳信息的安全性，一般應(yīng)采取加密措施。數(shù)字信號(hào)比模擬信號(hào)易于加密，且效果也好，這是數(shù)字通信突出的優(yōu)點(diǎn)之一。模擬加密技術(shù)由于多方面的條件限制很難做到高強(qiáng)度保密，數(shù)字信號(hào)的加密算法允許設(shè)計(jì)復(fù)雜一些，保密強(qiáng)度受通信環(huán)境制約小，易于實(shí)現(xiàn)高保密強(qiáng)度。

(3)便于直接與計(jì)算機(jī)接口相連形成智能網(wǎng)。用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行處理，使得復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題能以極低的代價(jià)來(lái)實(shí)現(xiàn)，形成智能網(wǎng)。由于它采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)接口，增加或改變業(yè)務(wù)時(shí)，只需在計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)中修改相關(guān)參數(shù)即可。

(4)高度的靈活性和通用性。

采用數(shù)字傳輸方式，可以采用先進(jìn)的程控?cái)?shù)字交換設(shè)備實(shí)現(xiàn)交換與綜合，便于構(gòu)成綜合數(shù)字網(wǎng)（IDN）和綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）。由于數(shù)字傳輸線路對(duì)各種信息都具有很好的透明性，使得數(shù)字通信系統(tǒng)靈活通用。所謂傳輸?shù)耐该餍?，是指在?guī)定業(yè)務(wù)范圍內(nèi)的信息都可以在網(wǎng)內(nèi)傳輸，對(duì)用戶(hù)不加任何限制，即它可以傳輸圖像、傳真和電話(huà)等數(shù)字化的模擬信號(hào)，也可傳輸數(shù)字、符號(hào)、文字等離散的數(shù)字信號(hào)。由于可將各種信息都以數(shù)字脈沖的形式來(lái)處理，容易實(shí)現(xiàn)設(shè)備共享，在單一通信網(wǎng)上提供多種服務(wù)項(xiàng)目，根據(jù)某種規(guī)定，使設(shè)備容易識(shí)別和處理所有的信號(hào)和信息，而且可在時(shí)間軸上實(shí)現(xiàn)時(shí)分復(fù)用，在某個(gè)瞬間處理特定信息，以提供多種服務(wù)項(xiàng)目。

(5)設(shè)備便于集成化、微型化。

由于數(shù)字通信設(shè)備中大部分電路是數(shù)字的，可用大規(guī)模集成電路實(shí)現(xiàn)，使得功耗較低，設(shè)備容易微型化。但是，數(shù)字通信的許多優(yōu)點(diǎn)都是用比模擬通信占據(jù)更寬的系統(tǒng)頻帶為代價(jià)而換取的。以電話(huà)為例，一路模擬電話(huà)通常只占據(jù)4kHz帶寬，但一路同樣語(yǔ)音質(zhì)量的數(shù)字電話(huà)可能要占據(jù)20~60kHz的帶寬，因此數(shù)字通信的頻帶利用率不高，在系統(tǒng)頻帶緊張的場(chǎng)合，這一缺點(diǎn)尤為突出。數(shù)字通信的另一個(gè)缺點(diǎn)是對(duì)同步要求高，系統(tǒng)設(shè)備比較復(fù)雜。隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，信息越來(lái)越寶貴，保密性要求越來(lái)越高，實(shí)際中寧可犧牲系統(tǒng)頻帶而采用保密性能高的數(shù)字通信。至于系統(tǒng)頻帶富裕的情況，如毫米波通信、光通信等，數(shù)字通信幾乎成了唯一的選擇。

從外因看，推動(dòng)數(shù)字通信日臻完善的有下列主要因素：（1）信息化社會(huì)對(duì)數(shù)字通信技術(shù)的需求越來(lái)越迫切，許多領(lǐng)域采用來(lái)自計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)的遠(yuǎn)程終端裝置的信息，特別是隨著多媒體通信技術(shù)發(fā)展，各種形式的數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟛粩嘣鲩L(zhǎng)，對(duì)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性的要求也不斷提高。

（2）一系列先進(jìn)的通信系統(tǒng)發(fā)展迅速，盡管各系統(tǒng)（如衛(wèi)星通信系統(tǒng)）在極高的數(shù)據(jù)傳輸速率條件下可完成全球通信，但由于極高的發(fā)射費(fèi)用和由此引起的對(duì)功率和頻帶的限制，要求尋找有效利用信道資源的技術(shù)，如語(yǔ)音插控、按需分配、時(shí)分復(fù)用等，數(shù)字通信可以更好地滿(mǎn)足要求。

（3）要建立同時(shí)為不同速率和不同要求的用戶(hù)提供服務(wù)的通信網(wǎng)，由于理論的原因，最好采用有效的數(shù)據(jù)壓縮方法和多通路信道。

（4）隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步，超大規(guī)模集成電路、高速數(shù)字信號(hào)處理器、小型和微型計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，擴(kuò)大了數(shù)字通信的理論效益，使復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題能以極低的代價(jià)來(lái)解決。數(shù)字通信設(shè)備便于生產(chǎn)和固化，從技術(shù)上帶動(dòng)了數(shù)字通信的高速發(fā)展。

由于數(shù)字通信的一系列優(yōu)點(diǎn)，短波通信、微波通信以及移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、光纖通信等都實(shí)現(xiàn)了全面數(shù)字化。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，數(shù)字通信將會(huì)更為全方位地取代模擬通信。1.3數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)1.3.1有效性指標(biāo)

傳輸?shù)挠行钥捎脗鬏斔俾屎皖l帶利用率來(lái)衡量。

1.傳輸速率

（1）碼元傳輸速率(RB)，

簡(jiǎn)稱(chēng)傳碼率，又叫符號(hào)速率。它表示單位時(shí)間（每秒）內(nèi)傳輸?shù)拇a元（符號(hào)）個(gè)數(shù)。其單位為波特(Baud)，簡(jiǎn)稱(chēng)波特率，常用符號(hào)“B”表示。碼元傳輸速率僅僅表征單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)拇a元數(shù)目，而沒(méi)有限定碼是何種進(jìn)制的碼元，即碼元可以是多進(jìn)制的，也可以是二進(jìn)制的。在多進(jìn)制碼元傳輸時(shí)，每個(gè)碼元叫作1波特，在二進(jìn)制傳輸時(shí)，由于一個(gè)二進(jìn)制碼元叫作1比特，所以二進(jìn)制傳輸時(shí)的傳輸速率單位寫(xiě)成比特/秒（b/s）。

碼元傳輸速率又叫調(diào)制速率。它表示在信號(hào)調(diào)制過(guò)程中，1秒鐘內(nèi)調(diào)制信號(hào)波（即碼元）的變換次數(shù)。如果一個(gè)單位調(diào)制信號(hào)波的時(shí)間長(zhǎng)度為T(mén)秒，那么調(diào)制速率為（1.1）

例如二進(jìn)制調(diào)制波，一個(gè)“1”或“0”符號(hào)的持續(xù)信號(hào)時(shí)間為T(mén)=833×10-6s，則調(diào)制速率為(2)信息傳輸速率（Rb）信息傳輸速率簡(jiǎn)稱(chēng)傳信率，又稱(chēng)信息速率。它表示單位時(shí)間（每秒）內(nèi)傳送數(shù)據(jù)信息的比特?cái)?shù)，單位為比特/秒，可記為“b/s”。在信息論中已定義：信源發(fā)出信息量的度量單位是“比特”。一個(gè)二進(jìn)制碼元，即一個(gè)“0”或“1”，在等概率（即P=1/2）發(fā)送條件下輸出1bit信息，所以信息速率的單位是b/s。

對(duì)二進(jìn)制信息進(jìn)行傳輸時(shí)，其傳輸速率和信息速率是一致的，這時(shí)傳輸速率可記為

RB=Rb=n0

(1.2)

其中，n0是每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制碼元數(shù)。對(duì)N進(jìn)制信息進(jìn)行傳輸時(shí)，RB和Rb可以通過(guò)下述公式來(lái)?yè)Q算：

Rb=RBlbN

（1.3）

其中,N為符號(hào)的進(jìn)制數(shù)（如N=2，為二進(jìn)制；

N=4，為四進(jìn)制），Rb為信息傳輸速率，RB為符號(hào)傳輸速率。換算時(shí)必須將N進(jìn)制碼元折合為相應(yīng)的二進(jìn)制碼元。表1.3示出了四進(jìn)制和二進(jìn)制碼元的對(duì)應(yīng)關(guān)系。表1.3四進(jìn)制符號(hào)與二進(jìn)制碼元的對(duì)應(yīng)關(guān)系2.頻帶利用率在比較不同通信系統(tǒng)的效率時(shí)，單看它們的傳輸速率是不夠的，還應(yīng)看在這樣的傳輸速率下所占的頻帶寬度。通信系統(tǒng)