广播电视卫星数字传输技术第二章数字传输理论基础

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1、万方数据《中国有线电视)2008(02)CHINADIGITALCABLE7Ⅳ⑥·实用知识连载·中图分类号：TN943．3文献标识码：B文章编号：1007-7022(2008)02-0195—05广播电视卫星数字传输技术第二章数字传输理论基础口刘洪才(中国电子学会广播电视技术分会，北京)(上接2008第01期)3脉冲编码调制(PCM)3．1脉冲编码调制(PCM)过程脉冲编码调制通信是数字通信系统中主要形式之re(t)0一，采用基带传输的PCM通信系统如图8所示，由3个部分组成，即：①相当于信源编码部分的模

2、数变换(A／D)，包括抽样、量化、编码；②相当于信道部分的信道和再生中继；③相当于信源解码部分的数模变换o(D／A)，包括再生、解码和低通滤波。发送端接收端厂—————人——弋卜篆群十信道一卜黼卜。图8PCM基带传输通信系统(1)抽样话音信号不仅在幅度取值上是连续的，而且在时间上也是连续的。要使话音信号数字化，首先要在时间上对话音信号进行离散化处理，这一处理过程是由抽样来完成的。所谓抽样，就是每隔一定的时间间隔r，抽取模拟信号的一个瞬时幅度值(样值)，抽样后所得出的一串在时间上离散的样值称为样值序列或样值

3、信号，如图9所示。显然抽样后的样值序列是离散的脉幅调制(PAM)信号，其幅度取值仍然是连续的，因此它仍是模拟信号。每一个样值可视为一个矩形脉冲，下面分析一下矩形脉冲频谱(见图10)。图10(a)为矩形脉冲s(t)，图10(b)为5(t)的功率谱P∽。P∽值随着频率的升高而逐渐衰减，高限UI团LJ．re(t)O罗、I．X。一～¨¨吲7(a)模拟信号(b)样值序列图9模拟信号与其对应的样值序列0Tt(a)0I／T2／T3／r4／T(b)．f图10矩形脉冲频谱频率与低限频率之比远大于l的信号叫基带信号。为了充分

4、利用频带，在给定的频段上安排更多的频道，为195麻翻话信一万方数据此可以利用低通滤波器对基带信号滤波。滤波器特性再好也会引起波形失真和比特展宽，干扰相邻比特，造成符号间干扰。理论分析表明，对于带宽为^的系统不产生符号间干扰所允许的码元间隔为：r．-万1=玩1式中：t——奈奎斯特间隔；Z——无符号问干扰时最高的符号传输速率；^——奈奎斯特频率，即码元间隔为Z时无符号间干扰，所需要的最小传输频带为÷t。抽样定理：只要信号频谱间不发生重叠，在接收端可通过截止频率丘的理想低通滤波器从样值信号中取出模拟信号。如果模

5、拟信号最高频为丘，只要抽样频率Z≥Z厂m，在接收端就可不失真地取出原模拟信号。抽样定理的含义：抽样信号s(t)的重复频率正必须不小于模拟信号最高频率的两倍，即正≥玑，它是模拟信号数字化的理论根据。实际滤波器的特性不是理想的，因此常取上>2厂m。在选定Z后，对模拟信号的，珥必须给予限制，其方法为在抽样前加一低通滤波器，限制丘，保证Z／2丘。如音频最高频率为4000Hz，则t=8000Hz，其周期t=1／8000：125炉。样值占时很小，一般只有几微秒，而两次抽样间隔却有125p,s，因此利用这段时间再抽取若

6、干路的样值，由于抽样时间不同，在接收端仍能把它们区别开来，利用传送时间不同来区别各路信号，这就是时分制多路通信。综上所述，要将一个模拟信号进行数字化处理，第一步就要将它离散化，转变成脉冲幅度调制信号，也就是进行取样，取样的频率应大于被处理的信号频率两部以上。例如，将一个6MHz的电视信号离散化处理，取样频率至少要12MHz以上。而且，取样定理还要求信号频率的带宽一定要严格限制在6MHz以内，才能用12MHz进行取样。因此，在取样以前，要用抗混淆的输入滤波器来限制信号中高于处理频率成分的干扰信号，同时当恢复

7、模拟信号时，还要用低通滤波器将离散信号还原成模拟信号。(2)量化抽样后的信号是脉幅调制信号，虽然在时间上是离散的，但它的幅度仍然是连续的，仍随原信号改变，因此还是模拟信号，如要直接将这种脉幅调制信号送到信道中传输，其抗干扰性仍然很差，如果将PAM脉幅调制信号变换成PCM数字信号将大大增加抗干扰性。由于模拟信号的幅度是连续变化的，在一定范围196内可取任意值，而用有限位数字的数字信号不可能精确地等于它，实际上并没有必要十分精确地等于它，因为信号在传送过程中必然会引入噪声，这将会掩盖信号的细微变化，而且信息的

8、最终接受器官——耳朵(对声音)和眼睛(对图像)区分信号细微差别的能力是有限的。由于数字量既不可能也没有必要精确反映原信号的一切可能的幅度，因此将PAM信号转换成PCM信号之前，可对信号样值幅度分层，将一定范围内变化的无限个值，用不连续变化的有限个值来代替，这个过程叫“量化”。量化的意思是将时间域上幅度连续的样值序列信号变换为时间域上幅度离散样值序列信号，就是把模拟信号经过取样变成一串不等幅度的脉冲后，按幅度数值大小分成不同等级