现代通信概论 何方白 蒋青 范馨月 曹建玲 庄陵 第2章

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1、第2章数字通信系统及技术2.1概述2.2信源数字化技术2.3数字复接技术2.4数字信号的基带编码2.5数字信号的频带调制2.6差错控制编码技术2.1概述完成数字信号产生、变换、传递及接收的技术系统，我们称之为数字通信系统。数字通信的优点突出，我国数字通信正朝着高速化、智能化、宽带化和综合化方向发展。2.1.1数字通信系统的组成及功能数字通信系统主要由信息源和信宿、信源编译码器、信道编译码、数字调制解调器以及传输信道等组成，其模型如图2-1所示。图2-1数字通信系统信息源信源编码器信道编码器数字调制器信道数字解调器信道解码器信源解码器信宿噪声源数字传输系统信息源和信宿是信息或信息

2、序列的产生源和接收者。它泛指一切发信者和受信者，可以是人也可以是机器。他（它）们可以产生或接收诸如声音、数据、文字、图像、代码等电信号。信源编码器的作用主要有两个，其一是当信息源给出的是模拟信号时，信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟信号的数字化传输；其二就是设法用适当的方法降低数字信号的码元速率，以压缩频带。信源编码的目的是提高数字信号传输的有效性。接收端信源译码则是信源编码的逆过程。信道编码的任务是提高数字信号传输的可靠性。其基本做法是在信息码组中按一定的规则附加一些监督码元，以使接收端根据相应的规则进行检错和纠错。信道编码也称纠错编码。接收端信道译码是其相反的过程。数

3、字调制是把所传输的数字序列的频谱搬移到适合信道传输的频带范围内，使之适应信道传输的要求。基本的数字调制方式有幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）等。数字通信系统还有一个非常重要的控制单元，即同步系统。它可以使通信系统的收、发两端或整个通信系统以精度很高的时钟提供定时，使系统的数据流能与发送端同步，从而有序而准确地接收与恢复原信息。2.1.2数字终端概念：数字通信系统中，发送和接收数字信号的硬件设备称为数字终端。电话终端非话终端多媒体终端电话终端：以电话机为主，包括自动电话机、无绳电话、可视电话、移动电话非话终端：数据、图像终端设备，包括个人计算机、数字传真

4、机、数字图像终端设备、打印机等现代多媒体终端：提供多媒体通信，又称为多功能终端，特点是媒体信息表示的数字化，处理的集成性、实时性与交互性。包括个人数字处理（PDA）、智能手机、PSTN信息电话、iPad2.2信源数字化技术如果在数字通信系统中传输模拟消息，通常将这种传输方式称为模拟信号的数字化。这时在系统的发送端应包括一个模数（A/D）转换装置，而在接收端应包括一个数模（D/A）转换装置。2.2.1语音信号数字化及编码技术在数字通信中，语音信号数字化及编码技术大致可分:波形编码是直接对语音信号离散样值进行编码处理和传输，比特率通常在16kbit/s～64kbit/s范围内，接收

5、端重建信号的质量好；参量编码是利用信号处理技术，提取语音信号的特征参量，再变换成数字代码，其比特率在16kbit/s以下，但接收端重建（恢复）信号的质量不够好；混合编码是前两种方法的混合应用。1、波形编码波形编码主要包括脉冲编码调制（PCM）和增量调制（ΔM）。采用脉冲编码调制的模拟信号的数字传输系统如图2-2所示。图2-2模拟信号的数字传输由图2-3可见，PCM主要包括抽样、量化和编码三个过程。抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散但幅度仍然连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间和幅度均离散的信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。在具

6、体实现上，编码与量化通常是同时完成的。国际标准化的PCM码组（电话语音）是八位码组代表一个抽样值。通过PCM编码后得到的数字基带信号可以直接在系统中传输（即基带传输）也可以将基带信号的频带搬移到适合光纤、无线信道等传输频带上再进行传输（即频带传输）接收端数/模变换包含译码和低通滤波器两部分。（1）译码是编码的反过程，它将接收到的PCM信号还原为抽样信号（实际为量化值，它与发送端的抽样值存在一定的误差，即量化误差）（2）低通滤波器的作用是恢复或重建原始的模拟信号。它可以看作是抽样的反变换。（1）抽样定理抽样：每隔一定的时间间隔Ts（又称抽样间隔），抽取模拟信号的一个瞬时幅度值（样

7、值）抽样与恢复的过程如图2-3所示。图2-3抽样与恢复抽样定理要解决的问题：抽样间隔Ts应该取多大，才能使上述时间上离散的样值序列包含原模拟信号的全部信息？经过量化、编码、传输和译码后，接收端能否还原原来时间上连续的模拟信号？抽样定理指出：一个频带限制在（0，）内的时间连续的模拟信号如果抽样频率（即抽样间隔），则可以通过低通滤波器由样值序列无失真地重建原始信号。。。结论：（1）抽样后信号的频谱是原信号的频谱以采样频率为周期的周期延拓；（2）只要抽样频率，频谱无混叠现象。在收端，经截止频率为的