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新数字通信技术 教学课件 李志菁 第2章（新模板）.ppt 112页
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数字通信技术 数字通信技术 第二章
信源编码 模拟信号数字传输系统组成： 图2-1为模拟信号数字传输系统组成框图。信源编码器用于将模拟信号源输出的模拟信号变换成为数字随机序列。信源译码器用来将经过数字通信系统传输后的数字随机序列在还原为原来的模拟信号。
模拟信号的数字化方法：波形编码、参量编码和混合型编码。 波形编码：利用A/D变换技术直接把时域波形变换为数字序列，因为波形编码能够在接收端重建得到质量较好的信号而被经常采用。 参量编码：直接提取模拟信号的一些特征参量，再对其进行编码。参量编码的数码率比波形编码低，但接收端重建的信号质量不好。 混合型编码：波形编码和参数型编码方式的混合。 实用的波形编码方法：脉冲编码调制（PCM）和增量调制（ΔM）等。 脉码调制通信系统组成 PCM信号：模拟信号经过抽样、量化、编码，输出的就是一个数字化的PCM信号。 脉码调制通信系统组成：脉冲编码调制通信系统主要由抽样电路、量化电路、编码电路、信道、解码电路和滤波电路组成，如图2-2所示。 1．抽样 抽样定义：抽样又称为取样，是指每隔一定的时间间隔抽取模拟信号的一个瞬时幅度值（称为抽样值或样值）。 样值信号定义：由抽样得出的一串在时间上离散的抽样值称为样值信号。 样值信号特点：是脉幅调制（PAM，Pulse Amplitude Modulation）信号，其幅度取值仍然是连续的，而且脉幅信号仅为有限个数值。 对样值信号的要求：能够由样值信号不失真地重建原来的模拟信号，即样值信号内含原信号信息。 抽样过程：（如图2-3所示 ） 图2-3结论：将时间上连续的模拟信号x(t)接到由电子开关构成的抽样门K上，抽样门K的通断由抽样脉冲s(t)控制。在抽样脉冲的控制下，抽样门K每隔时间Ts（称为抽样周期）短促地闭合一下，x(t)信号通过抽样门后输出变为一个个的样值脉冲。而在抽样脉冲的间隔期内，抽样门断开，无信号输出。由于每隔时间Ts就对模拟信号抽取一个样值，且其幅度对应模拟信号在抽样时刻的瞬时幅值，在抽样门输出端就得到一个包络随x(t)变化、样值脉冲间隔为Ts的脉冲序列xs(t)，从而完成使模拟信号x(t)在时间上离散化的过程。 抽样频率fs ：Ts的倒数。 脉幅调制信号定义：抽样门输出的样值脉冲序列xs(t)称为脉幅调制信号PAM。
脉幅调制信号特点：只要抽样频率足够高，PAM信号包络就能反映出输入信号的变化规律，经滤波器滤除谐波分量后，可以重建输入信号，而无明显失真。
2．量化 PAM信号特点：只在时间上实现了离散化，而幅度取值仍是连续的。 量化定义：量化是指将经过抽样得到的一系列瞬时抽样值进行幅度离散，也就是用指定的一组规定的电平中最接近的电平值来表示瞬时抽样值。 量化级：量化时，在信号幅值的取值范围内，按一定规则分成若干层，称为量化级（或量化阶梯）。 量化电平：用来表示每个量化级的量化值。PAM信号落到哪个量化级中，其幅值就变换成代表该级的量化电平。 量化实质：量化过程就是把一层内的信号幅值都取成同一量化电平的过程。 量化方法：四舍五入法、舍去法和补足法。
量化方法的说明：例如，幅度为1.28V和2.85V的抽样值，若以整数0、1、2、3V为单位，采用四舍五入法量化后分别得到1V和3V；采用舍去法量化后分别得到1V和2V；采用不足法量化后分别得到2V和3V。采用舍入法量化的过程和波形如图2-4所示。 量化级差：相邻两个量化电平之间的差称作量化级差或量阶，用?表示。例如，量化电平为0、1、2、3V的情况下的量化级差为1V。
量化误差：量化电平与抽样值之间的差称为量化误差，用δ表示。例如，利用四舍五入法对1.28V和2.85V的两个样值信号量化时的量化误差分别为－0.28V和0.15V。 结论：四舍五入法的最大量化误差为
,舍去法和补足法的最大量化误差为
。 量化噪声：量化误差在传输过程中会产生噪声，称为量化噪声。 量化噪声与量化级、量化级差关系：显然，增加量化级数，可以减小量化级差，量化误差变小，量化噪声就越小。
3．编码 编码原因：PAM信号的幅值虽已量化，但并不适用于直接传输。 编码定义：要把每个样值所取的量化电平变换成一组二进制代码来传送，即编码。 码组与码元：每一组二进制代码称为码组或码字，码组中的每一位称为码元或码位。
码长：图2-5是PCM单路抽样、量化、编码波形图。图中，二进制代码101、111、110、100、011、001、000分别与其量化电平对应。码组中的总码元数称为码长或字长。例如，上述码组是由三个码元组成的，故码长为3。
PCM信号定义：编码后得到的二进制码组信号。 码组类型：自然二进制码（NBC）、折叠二进制码（FBC）和格
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