数字通信基础：系统、信道与噪声模型

"《数字通信》（digital communications）课件" 在数字通信领域，课程内容通常涵盖各种关键概念和技术，包括信息源、编码、调制、信道模型、噪声以及解码等。以下是对这些核心知识点的详细阐述： 1-1 元素 of a Digital Communication System 数字通信系统由多个组成部分构成，包括： - 信息源：产生需要传输的数据，如语音、图像或文本。 - 编码器：将模拟信号转换为数字信号，或者对数字信息进行编码以提高传输效率或抗干扰能力。 - 调制：将数字信号变换成适合特定信道传输的物理信号，如频率、幅度或相位调制。 - 信道：传输信号的媒介，可以是有线的（如双绞线、同轴电缆、波导、光纤）或无线的（地面波、天波、视距传播、水下声学通道）。 - 解调器：在接收端将接收到的物理信号还原成数字信号。 - 编码解码器：解码器负责将接收到的数字信号解码回原始信息。 1-2 Communication Channels - 有线信道：包括双绞线、同轴电缆，用于低频信号传输；波导适用于高频信号；光纤则利用光脉冲传输大量数据。 - 无线信道：分为地面波、天波和视距传播，不同类型的无线信道具有不同的频率范围，如图1.2-2所示。 - 水下声学通道：用于水下通信，需考虑水体对信号的吸收和散射。 1-3 Mathematical Models of Communication Channels 在数学上，通信信道通常用以下模型表示： - 加性噪声信道：信号在传输过程中会受到随机噪声的影响，如式(1.3-1)所示，原始信号s(t)加上噪声n(t)，形成实际接收的r(t)。 - 线性滤波器通道：信道可被视为一个线性时不变系统，通过该系统时，信号s(t)会经过滤波器h(t)处理，并与噪声n(t)相结合。 - 线性时变滤波器通道：当信道特性随时间变化时，其响应将取决于输入信号的时间戳，如式中描述，需要考虑脉冲响应函数对输入信号的影响。 这些基本模型对于理解和分析数字通信系统中的信号失真、噪声影响以及如何设计有效的纠错编码和调制解调技术至关重要。通过深入学习《数字通信》这门课程，学生能够掌握通信系统的理论基础和实际应用，为未来从事通信工程或相关领域的研究和工作打下坚实的基础。