数字通信技术 (2)精品文稿.ppt
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1、数字通信技术第1页,本讲稿共33页3.13.1数字通信概述数字通信概述n3.1.1 3.1.1 数字通信系统的组成数字通信系统的组成n3.1.2 3.1.2 模拟信号数字化基本过程模拟信号数字化基本过程n3.1.3 语音编码方法语音编码方法第2页,本讲稿共33页3.1.1数字通信系统的组成数字通信系统的组成 1、数字通信系统的组成、数字通信系统的组成(1)一次编码)一次编码/一次译码:信源编一次译码:信源编/译码译码n一次编码:一次编码:A/Dn一次译码:一次译码:D/A(2)加密器)加密器/解密器:解密器:(3 3)二次编码器)二次编码器/二次译码器:信道编二次译码器:信道编/译码译码n完成
2、自动检错和纠错功能,即差错控制编译码的功能完成自动检错和纠错功能,即差错控制编译码的功能n差错控制基本原理差错控制基本原理n如发一通知:如发一通知:“明天明天14:0016:00开会开会”n差错控制编码根据功能不同可分为:差错控制编码根据功能不同可分为:n检错码检错码n纠错码纠错码n纠删码纠删码第3页,本讲稿共33页3.1.1数字通信系统的组成数字通信系统的组成(4 4)调制器)调制器/解调器解调器 n将输入数字信号变换成将输入数字信号变换成适合于信道传输适合于信道传输的形式,使的形式,使信号能较好的通过信道到达接收端。信号能较好的通过信道到达接收端。n数字通信涉及的技术问题主要的有:数字通信
3、涉及的技术问题主要的有:n模拟信号数字化技术、差错控制编码技术、模拟信号数字化技术、差错控制编码技术、数字调制解调技术以及保密技术;数字调制解调技术以及保密技术;n此外,还有同步技术等。此外,还有同步技术等。第4页,本讲稿共33页3.1.2模拟信号数字化基本过程模拟信号数字化基本过程2、模拟信号数字化基本过程:、模拟信号数字化基本过程:模模/数变换数变换n就是把模拟量变换成数字量的过程,即就是把模拟量变换成数字量的过程,即用有限个数值的用有限个数值的数字信号来代表无限多个数值的模拟信号数字信号来代表无限多个数值的模拟信号其基本过程主其基本过程主要包括:要包括:n抽样、量化与编码三个过程抽样、量
4、化与编码三个过程第5页,本讲稿共33页3.2.2 脉冲编码调制(脉冲编码调制(PCM)n基本概念基本概念n脉冲编码调制脉冲编码调制nPCM通信系统通信系统nPCM通信通信系统的组成系统的组成n3.2.1 抽样抽样n3.2.2 量化量化n3.2.3编码编码第6页,本讲稿共33页3.2.2 脉冲编码调制(脉冲编码调制(PCM)n脉冲编码调制:脉冲编码调制:nPCMPCM:Pulse Code ModulationPulse Code ModulationnPCM是对模拟信号的瞬时抽样值量化、编码,以是对模拟信号的瞬时抽样值量化、编码,以将模拟信号转换为数字信号的方法。将模拟信号转换为数字信号的方法
5、。nPCM通信系统通信系统第7页,本讲稿共33页3.2.1 抽样抽样 1.模拟信号数字化的第一步:模拟信号数字化的第一步:抽样抽样n将模拟信号在将模拟信号在时间上时间上进行进行离散化离散化的过程。的过程。n在语音信号的波形范围内,每隔一定的时间在语音信号的波形范围内,每隔一定的时间取出模拟信号瞬时幅度值。取出模拟信号瞬时幅度值。2.抽样方法抽样方法第8页,本讲稿共33页3.2.1 抽样抽样3.抽样的原则:抽样的原则:保证接收端从样值序列不失真地恢复保证接收端从样值序列不失真地恢复出原始信号。出原始信号。n奈奎斯特抽样定理:奈奎斯特抽样定理:设连续时间信号设连续时间信号m(t),其最高截止频率为
6、,其最高截止频率为fm,若用时间,若用时间间隔间隔Ts1/2fm的开关信号的开关信号sa(t)对对f(t)抽抽样,则样,则m(t)可被抽样后的离散信号可被抽样后的离散信号fs(t)唯一地确定。唯一地确定。第9页,本讲稿共33页3.2.1 抽样抽样4语音信号抽样周期语音信号抽样周期n 根据抽样定理,抽样周期:根据抽样定理,抽样周期:TS1/2*fm=1/2*34001/2*4000=125sn即抽样频率按:即抽样频率按:S=1/TS=1/125s=8KHz的的抽样频率。抽样频率。第10页,本讲稿共33页3.2.2.2.2 量化量化 1.1.量化的概念量化的概念n模拟信号经抽样后得到了模拟信号经抽
7、样后得到了样值序列样值序列。n量化:量化:把幅度连续变化的样值序列变换把幅度连续变化的样值序列变换为幅度取值为有限个的离散样值序列的为幅度取值为有限个的离散样值序列的过程。过程。第11页,本讲稿共33页3.2.2.2.2 量化量化2.量化方法:用量化方法:用分层方法分层方法可实现量化。可实现量化。n把信号变化的动态范围划分为把信号变化的动态范围划分为若干个区间若干个区间(层),只要某样值信号落在某个区间内,(层),只要某样值信号落在某个区间内,就取该区间内预先规定的某个参考电平就取该区间内预先规定的某个参考电平(如该区间的中间值)作为(如该区间的中间值)作为量化值量化值。n量化值量化值:取各个
8、量化间隔的内:取各个量化间隔的内预先规定的预先规定的某个参考电平某个参考电平(如该区间的中间值)(如该区间的中间值)第12页,本讲稿共33页上次课内容回顾上次课内容回顾n n调制调制调制调制n n模拟信号幅度调制模拟信号幅度调制模拟信号幅度调制模拟信号幅度调制n n数字信号幅度、频率、相位调制数字信号幅度、频率、相位调制数字信号幅度、频率、相位调制数字信号幅度、频率、相位调制n n简单的点对点数字通信系统组成及各部分作用简单的点对点数字通信系统组成及各部分作用简单的点对点数字通信系统组成及各部分作用简单的点对点数字通信系统组成及各部分作用n n模拟信号数字化模拟信号数字化模拟信号数字化模拟信号
9、数字化n n抽样抽样抽样抽样n n量化量化量化量化n n编码编码编码编码第13页,本讲稿共33页3.量化的分类:量化的分类:n均匀量化均匀量化:量化间隔相等的量化。:量化间隔相等的量化。n非均匀量化非均匀量化:量化间隔不相等的量化。:量化间隔不相等的量化。3.2.2.2.2 量化量化第14页,本讲稿共33页举例说明量化过程:均匀量化举例说明量化过程:均匀量化n例如:某信号例如:某信号f(t)的幅度变化范围为的幅度变化范围为0.58.5V,采样,采样10次,其值分别为次,其值分别为f(t0)f(t9)n量化级:量化级:上述区间,术语上称为量化级,或上述区间,术语上称为量化级,或量化间隔。量化间隔
10、。n量化电平量化电平:区间内预先规定的某个参考电平。:区间内预先规定的某个参考电平。n量化误差量化误差:抽样值与量化值之间的:抽样值与量化值之间的“归算误归算误差差”,也称为,也称为量化噪声量化噪声。3.2.2.2.2 量化量化第15页,本讲稿共33页3.2.2.2.2 量化量化第16页,本讲稿共33页3.2.3.2.3编码编码1.编码编码n把模拟信号样值幅度变换成对应的数字信号码组的把模拟信号样值幅度变换成对应的数字信号码组的过程叫编码过程叫编码,就是进行,就是进行A/D转换。转换。2.2.编码的位数编码的位数 n一个码组内二进制码的个数叫做码组长度。当码组长度为一个码组内二进制码的个数叫做
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