通信原理考研知识汇总.doc

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1、考研指导第四章本章讨论了模拟信号数字化的原理和方法。主要内容包括抽样定理、量化、编码以及脉冲编码调制系统的原理及性能，并简单介绍了语音压缩编码和图像压缩编码。4.1PCM基带传输系统的组成利用数字通信系统传输模拟信号，首先需要在发送端把模拟信号数字化，即模/数变换；再用数字通信的方式进行传输；最后在接收端把数字信号还原为模拟信号。模/数变换的方法采用得最早而且应用较广泛的是脉冲编码调制(PCM)，PCM通信系统如图4-1所示。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）

2、。图4-1 PCM通信系统原理图由图4-1可见，PCM基带传输系统由以下三部分组成。1、模/数变换（A/D变换）模/数变换包含抽样、量化和编码三个步骤。（1）抽样是指把模拟信号在时间上离散化，变成抽样信号。（2）量化是指把抽样信号在幅度上离散化，变成有限个量化电平。（3）编码是指用二进制码元来表示有限个量化电平。2、信道部分信道部分包括了传输线路以及数字通信传输的相关设备（含再生中继器）。信道中传送的是经过模/数变换后得到的PCM信号。3、数/模变换（D/A变换）接收端的数/模变换包含了解码和低通滤波器两部分。（1）解码是编码的反过程，它将接收到的PCM信号还原为抽样信号（实

3、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。4.2抽样抽样定理是任何模拟信号数字化的理论基础，它也是时分多路复用及数字信号处理技术的理论依据之一。根据抽样的脉冲序列是冲激序列还是非冲激序列，抽样可以分为理想抽样和实际抽样。1、理想抽样模拟信号可以分为低通信号和带通信号。设模拟信号的频率范围为，如果，则称为低通信号，比如语音信号、一般的基带信号都属于低通信号。低通信号的带宽就是它的截止频率，即。如果，则称为带通信号，比如一般的频带信号都属于带通信号。带通信号的带宽。（1）低通信号的抽样定

4、理：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≥，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。反之，若抽样频率＜，则会产生失真，这种失真称为混叠失真。1)理想抽样信号               （4-1）2)的频谱            （4-2）3)抽样信号的恢复：经过截止角频率为的理想低通滤波器，就可以从抽样信号中无失真地恢复原始的模拟信号。4)最小抽样频率，即奈奎斯特抽样速率                 （4-3）对应的最大抽样间隔，即奈奎斯特抽样间隔              （4-4）（2）带通信号的抽样定理：如果模拟信号是带通信号，频

5、率限制在和之间，带宽，则其抽样频率满足            （4-5）时，样值频谱就不会产生频谱重叠。其中n是一个不超过的最大整数。当模拟信号为窄带信号，即信号的远远大于带宽时，抽样速率。2、实际抽样（1）自然抽样自然抽样过程是模拟信号与周期性窄脉冲序列相乘的过程。抽样信号的表达式为            （4-6）对应的频谱为         （4-7）可见，经过截止角频率为的理想低通滤波器，就可以从抽样信号中无失真地恢复原始的模拟信号。自然抽样信号的第一零点带宽为                      （4-8）其中为窄脉冲序列的脉冲宽度。（2）平顶抽样平顶抽样PA

6、M信号在原理上可以看作由理想抽样和脉冲形成电路产生，如图4-2所示。图4-2 平顶抽样信号的产生平顶抽样信号的频谱为==         （4-9）平顶抽样信号的第一零点带宽为               （4-10）从平顶抽样信号恢复原始模拟信号的原理如图4-3所示。图4-3平顶抽样信号的恢复4.3量化将幅度连续的抽样值利用预先规定的有限个量化值来表示，这个过程叫“量化”。量化值与抽样值之间存在误差，称为量化误差，用表示。量化误差=            （4-11）量化误差好比一个噪声叠加在原来的信号上起干扰作用，该噪声称为量化噪声，通常用均方误差（平均功率）来度量。  

7、         （4-12）其中，表示统计平均；表示量化器输入信号的取值域；抽样值简记为，量化值简记为；表示量化器输入信号的概率密度；表示量化级数；表示第个量化级的起始电平；表示第个量化级的量化值。在衡量量化器性能时应看信号功率与量化噪声功率的相对大小，用量化信噪比表示为            （4-13）其中，表示量化器的输入信号功率          （4-14）有时，量化信噪比也定义为          （4-15）其中表示量化器输出的信号功率          （4-16）量化分为均匀量化和非