现代信息技术概论_ch2_数字通信技术基础.ppt

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1、第二章数字通信技术基础参考教材第二章提纲模拟信号数字化模拟信号和数字信号数字通信的特点脉冲编码技术时分复用数字复接技术模拟信号模拟信号：波形模拟着信息的变化而编号特点：幅度连续数字信号数字信号：幅值被限制在有限个数值之内，它不是连续的而是离散的。数字信号的特点抗干扰能力强、无噪声积累便于加密处理、保密性强便于存储、处理、交换采用时分复用实现多路通信设备便于集成化、微型化便于构成综合数字网和综合业务数字网模拟信号与数字信号的转换模拟信号转换成数字信号：A/D转换经过抽样、量化、编码3个处理步骤数字信号转换成模拟信号：D/A转换2021/7/23通信网基

2、础7提纲模拟信号数字化模拟信号和数字信号数字通信的特点脉冲编码技术时分复用数字复接技术脉冲编码调制技术脉冲编码调制：PulseCodeModulation，简称PCM。对信号进行抽样，并对每个样值独立地加以量化，通过编码转换为数字信号的过程。PCM包括下述三个过程：抽样量化编码与解码1．抽样（sampling）定义：将在时间和幅度上都是连续的话音信号在时间上离散化的过程实现：由抽样门完成抽样速率？由抽样定理确定图2-9抽样过程图2-10正弦波的抽样抽样定理的作用近年来通信系统向数字化发展，模拟－>数字的转换的基础：抽样定理；作用：在一定条件下，一个连

3、续时间信号完全可以用该信号在等时间间隔点上样本来表示，并且可用这些样本值把信号全部恢复出来电影（24帧/秒）：感觉是连续活动的景象；印刷照片：由很多细小的网点组成，看起来空间连续；抽样定理的提出是不是所有时间间隔的理想取样都能反映原连续信号的基本特征呢？抽样的时间间隔取多大合适？目标：在保留原连续时间信号的全部信息的条件下抽取尽可能少的数据方法：时域抽样定理抽样定理一个在频谱区间()以外为零的频带有限信号(带限信号)，可以唯一地由其均匀时间间隔上的取样值确定。当取样频率大于或等于信号带宽的两倍时，即时，可以从中恢复原信号。定义为奈奎斯特取样率。抽样定

4、理根据抽样定理可知，要无失真地恢复原始信号应满足；（3）需通过理想滤波器恢复原始信号（1）模拟信号为带限信号。（2）抽样函数为周期函数序列抽样过程中的失真实用的低通滤波器都有一定的过渡带，因此在实际应用中必须满足，并使各相邻边带间有一定的防卫间隔即防卫带如：话音信号限制在0.3~3.4khz频率范围之内，因此，若只传送语音的有效成份，必须把0.3~3.4khz以外的频率成份去掉，否则会产生折叠失真ITU-T（国际电信联盟电信标准化部门）建议话音信号的抽样频率为8kHz2．量化（Quantizing）将幅度连续变化的信号变成离散信号的处理过程称为量化实

5、质：一个化零取整的过程方法：样值的最大变化范围划分成若干个相邻的间隔。当某样值落在某一间隔内，其输出数值就用此间隔内的某一个固定值来表示两种量化方法：均匀量化和非均匀量化把输入信号的取值域按等距离分割的量化称为均匀量化，也称线性量化。任何一个量化器都有一定的量化范围，通常取-u~+u。量化级数N与量化间隔Δ的关系：Δ=2u/N取量化间隔的中间值为量化值，量化最大误差为Δ/2。均匀量化图量化过程及量化误差量化噪声和信噪比量化过程一定会产生误差。量化误差就是指量化前后信号之差，通常用功率来表示，称之为量化噪声。量化误差一旦产生，在接收端就无法消除克服量化

6、噪声的方法：增加量化级数，使量化间隔相对于信号幅值的大小可以忽略不计。均匀量化信噪比：信号平均功率与量化噪音平均功率之比。均匀量化的特点量化器的量化噪声随着量化级数M的增加而提高，量化级数的选取是根据量化器的量化信噪比的要求确定的。无论信号大小，若量化间隔相等，量化的噪声功率不变。=>（幅度）小信号的量化信噪比太小，不能满足通信质量要求，大信号的信躁大，远远满足要求。为解决小信号的量化信噪比太小，需要加大量化级数M；M过大，大信号的信噪比过大，同时编码复杂，信道利用率过低。非均匀量化非均匀量化的量化原理是量化级间隔随信号幅度的大小自动调整。相对来说，

7、在不增大量化级数的条件下，非均匀量化能使信号在较宽的动态范围内的信噪比达到要求。非均匀量化的特点信号幅度小时，量化幅度小，量化误差也小；信号幅度大时，量化间隔大，量化误差也大3．编码和解码编码：把量化后的信号样值变换成对应的二进制码组，又称模数变换自然二进制码：简单易行；缺点：由3变成4的时候每一位都要变；格雷码：相邻电平间转换，只有一位发生变化；缺点：每一位码没有确定大小；折叠二进制码：沿中心电平上下对称，适于表示正负对称的双极性码；解码：在收信端将收到的二进制码序列还原成相应幅度的量化值，又称数模变换二进制码、格雷码、折叠二进制码量化电平自然二进

8、制码格雷码折叠二进制码0000000011100100101020100110013011010000410