补充 数字传输基本技术2

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1、光纤通信与数字传输南京邮电大学通信与信息工程学院补充部分：光纤通信与数字传输信源编码技术数字复用技术数字同步技术纠错编码技术2信源编码技术信源编码的目的数字化——模/数转换（A/D）数据压缩编码——减少冗余度或集中能量信源编码的步骤——数字化过程抽样——时间离散化量化——幅度离散化编码——量化幅度值信源编码的信噪比(SNR)计算和分析3脉冲编码调制PCM实现原理抽样模拟信宿模拟信源低通量化编码解码再生模数变换A/D发数模变换D/A收再生中继数字信道4抽样定理对模拟信号的抽样频率选取，由奈奎斯特（Nyqui

2、st）抽样定律给出fs≥2B或Ts≤1/2B上式中，B是原始信号带宽，fs称为奈奎斯特频率，Ts为奈奎斯特间隔。HarryNyquist1889－19765抽样信号的表示公式分析:6信号抽样的过程分析图形分析:信号离散条件频带受限理想冲击理想低通满足抽样定理7抽样和恢复的结果分析当满足抽样定理时信号能正确地恢复产生(折叠噪声)失真的情况:当不满足抽样定理时恢复信号当采用非理想底通恢复滤波器时当被抽样信号不严格频带受限时结论:模拟信号数字化一定会引起信号质量下降.8孔径效应及补偿方法信号抽样/恢复引起的高频

3、失真:当抽样函数不是理想冲击序列时的情况采用1/Q的补偿函数修整9量化量化是把经抽样得到的瞬时值进行幅度离散，也即利用一组规定的电平来近似表示瞬时的抽样值。经过抽样和量化后的信号，称为脉冲（幅度）调制信号PAM，表现为一组有限的数值。根据量化过程中量化的输入和输出的关系，可以有均匀量化和非均匀量化两种方式。10均匀量化器11量化误差量化是用最接近的离散（量化）级的幅度来表示取样值，由于样值不一定正好等于量化值之一，这样就会存在一定偏差。这种由于量化造成的离散量化值与连续取样值间的误差即量化误差。量化误差产

4、生的噪声叫量化噪声。一般地，原始信号幅度一定时，量化级越多即量化间隔越小，样值测定越精确误差越小，量化的失真噪声越小。12均匀量化器参数量化间隔量化电平取各量化区间的中点，即（L为量化级数）设量化器的量化范围为（-V，V），则量化级为：13均匀量化信噪比量化误差函数：或量化噪声的均方误差为：或量化信噪比：或是输入信号x的均方差值14正弦信号的均匀量化信噪比(例1)正弦信号的峰值幅度为V,有效值为未过载量化噪声功率信号功率信噪比为15语声信号的均匀量化信噪比(例2)幅度概率密度当过载电压V＝5x时对数表示

5、16均匀量化信噪比曲线图SNR随信号功率线性变化噪声功率恒定17非均匀量化器(对数量化器)模拟信号的幅度概率密度分布为p(x)，则信号的平均功率为:或噪声功率为:信噪比为:18理想对数和实用特性曲线比较19A律与μ律特性函数ITU-T制定的G.711建议给出了64Kb/sPCM的两种对数压缩特性标准A律函数:μ律函数:20A律压缩律的表述式为:A律特性的量化信噪比21小信号函数:SNR为:SNR工程估计公式推导(1)22大信号函数:SNR:SNR工程估计公式推导(2)23统一的表达式:各项的物理意义:量化

6、级为N=2n时，Xe=1（最大不过载值）时均匀量化SNR值。采用非均匀量化时，相对于同样N的均匀量化SNR的改善量。归一化输入信号的功率特别当=1时,SNR的改善量为零SNR工程估计公式推导(3)24A律13折线量化信噪比(1)25A律13折线量化信噪比(2)26A律13折线量化信噪比(3)27量化后的信号具有有限的幅度取值（数字信号形式），还必须用相应码字来代替才成为数字信号，即用码字表示每一固定的量化电平值，从而将离散的样值变换成二进制或多进制的数字代码的编码，最终成为数字码流信号。编码28信源编码技

7、术数字复用技术数字同步技术纠错编码技术补充部分：光纤通信与数字传输29为了提高信道利用率，在传输过程中普遍采用复用技术，即多个信号在一条信道上传输。一般有:频分多路复用（FDM）、时分多路复用（TDM）和码分复用（CDM）等多种方法。多路复用基本概念30多路复用基本概念（续）频分多路复用是通过对信号进行处理使它们占据频率域中不同的频段，而在时间上共用整个时间坐标时分多路复用是各路占用信道的时刻各不相同，但因各样值都有无限宽的频谱，所以它们同时占据全部频域码分多路复用以不同的、互成正交的码序列作为地址来区分

8、用户31双工技术通信终端和通信处理设备内部实现双向通信都是“四线通路”，信号的发送和接收是在两套独立的设备中进行。而信号的传输，对于接收和发送两个方向信号而言，可以在两对线上传输，称为“四线通路”，双向信号也可在一对线上同时传输，称为“二线通路”。传统上，用户线一般采用“二线通路”。在“二线通路”上能同时传递双向信号，称为二线全双工通信。32一种利用双绞线实现二线全双工通信的方法33二线数字双工传输二线数字双工传输，是指在二线