数字通信原理.doc

数字通信原理 概述 一、通信及通信系统的构成 1、概念 2、构成 二、信息、信号及分类 信息：用来消除不定性的东西。 信号：是用来携带信息的载体。 信号分类： 模拟信号：强度的取值随时间连续变化，取值个数无限。 数字信号：强度参量的取值是离散变化的，取值个数有限。 PAM信号是模拟信号。（时间上离散，但幅度取值不是有限个。） 三、模拟通信和数字通信 四、数字通信的特点及性能指标 特点：（1）抗干扰能力强，无噪声积累 （2）便于加密处理 （3）利于采用时分复用实现多路通信 （4）设备便于集成化、小型化 （5）占用频带宽 性能指标： 信息传输速率（bit/s）：每秒钟传输的信息量。 有效性指标 符号传输速率（Bd）：单位时间内传输码元的数目。 频带利用率：单位频带内的传输速率。 误码率：在传输过程中发生误码的码元个数与传输的总码元数之比。 可靠性指标 抖动：是指数字信号码相对于标准位置的随机偏移。 M进制信号与二进制信号码元数n的关系为： M = 2 因此，信息传输速率与符号传输速率的关系是：R= N· 式中：R为信息传输速率。N为符号传输速率。M为码元（或符号）的进制数。 例如：四进制码元序列符号传输速率2000Bd，其信息传输速率为多少？ R= N· log2= 2000×log2= 4000 bit/s 用来衡量数字通信系统传输效率（有效性）的指标应当是单位频带内的传输速率。 误码率（平均误码率）P= 语声信号数字化编码 基本概念 A/D变换 抽样：是将模拟信号在时间上离散化的过程。 量化：是将信号在幅度上离散化的过程。 编码：是将每个量化后的样值用一定的二进制代码来表示。 D/A变换：译码、滤波（低通） PCM编码 抽样 抽样定义及实现的电路模型 = × 抽样定理（能判断信号的类型，确定抽样频率的大小，画出频谱图） 低通型信号：是指低端频率从0或某一频率到某一高限频率的带限信号，并有〈－的限定条件。 例： 带通型信号：－ （取整） 与抽样有关的误差 抽样的折叠噪声：若 抽样展宽的孔径效应失真 量化 定义:量化是把信号在幅度域上连续取值变换为幅度域上离散取值的过程。 均匀量化：各量化等级间隔相等的量化方式。 量化间隔： 量化级数： 量化值： 量化误差：（即原信号-量化后信号）。非过载区， ；过载区， 。 过载电压： 量化噪声的计算 非过载区量化噪声功率： 说明非过载区量化噪声仅与量化间隔的大小有关，或者说，在临界过载电压一定时仅与分级数有关。 过载区量化噪声功率： 总的量化噪声： 量化信噪比。以对数形式表示有： （ 。） 非均匀量化及压缩扩张技术 定义：量化间隔不均匀。 特点：信号幅度小时，量化间隔小，其量化误差也小；信号幅度大时，量化间隔大，其量化误差也大。可以改善小信号的量化信噪比。 实现：采用压缩扩张技术。（P24-P25） A律压缩特性：以A为参量的压扩特性。 通常选A=87.6的压缩特性，按A律压缩特性实现非均匀量化的量化量化信噪比为： 小信号时， ， 大信号时， ， 结论：非均匀量化时，小信号的信噪比会增大；大信号时改善减小，以致信噪比比均匀量化时小。 注意：对A律13折线量化信噪比的计算公式、方法及相对于均匀量化信噪比的改善量，大专不作要求，但仍应知道以上结论。 编码与解码 二进制码组及编码基本概念 二进制码，一般二进制码。 P32 天平称重：5.2（样值）→5（量化）→101（编码）。 非线性编码与解码 A律13折线编码的码字安排 极性码 段落码 段内电平码 段落码与量化段的序号关系 量化段序号段落码用十进制数表示+1 量化段序号和段落起始电平的关系 0， ，2，3，…，8 量化段序号和段落量化间隔的关系 1Δ，1 ，，3，…，8 段内码，，，对应权值为，，，。 例：P37 A律13折线编码方法 极性码的判决： 则 ；，则 。 段落码判决： A：若落在1～4段内，；5～8段内。 ，