通信原理课件第6章

第6章 模拟信号的数字传输
图6.1.1 模拟信号的数字传输系统
第6章 模拟信号的数字传输
电话业务是最早发展起来的，到目前还依然在通信中占有最 大的业务量，所以语音信号的数字化(通常称为语音编码)在模拟 信号的数字化中占有重要的地位。现有的语音编码技术大致可分 为波形编码和参量编码两类。波形编码是直接把时域波形变换为 数字代码序列，数据速率通常在16~64 kb/s范围内，接收端重建 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，再将它们变换为数字代码，在接收端用这些特征参数 去控制语音信号的合成电路，合成出发送端发送的语音信号。其 数据速率在16 kb/s以下，最低可达1 kb/s左右，但接收端重建信
(3) 如果满足上述三点，m(t)
第6章 模拟信号的数字传输
下面我们从频域对取样定理进行证明，从而进一步理解取
设Ts (t)
为周期性冲激脉冲序列，其周期为Ts； ms(t)
为取样的信号，根据取样过程，有
ms (t) m(t) Ts (t)
(6-2-1)
式(c中)所，示m(。t那)、么图Ts (6t.)2.3(c)所示、的ms(样t)值分序别列如中图是6.否2.包3(含a)有、原(b信)、号
第6章 模拟信号的数字传输
图6.2.3 取样过程的时间函数和对应的频谱图
第6章 模拟信号的数字传输
由上述分析可知，为使取样后的信号中包含原模拟信号的全 部信息，或者说为了能从取样后信号的频谱Ms(f)中恢复M(f)， 取样频率必须大于或等于信号最高频率的2倍，即fs≥2fH。通常 称fs=2fH为奈奎斯特速率，它是取样的最低速率；称Ts=1/fs为奈
第6章 模拟信号的数字传输
2. 实际的取样和信号恢复与理想情况有一定差距，需注意以下

码型的频域特性 抗噪声能力 提取位定时信息 简单二元码 1B2B码 AMI码 HDB3码 2B1Q码
2. 二元码

每个码元上传送一位二进制信息
3. 三元码

4. 多元码

每个码元上传送一位多进制信息
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2.简单二元码的功率谱

花瓣形状：主瓣，旁瓣 主瓣带宽：信号的近似带宽-----谱零点带宽

数字信息--------------->码型---------->数字信息
5
数字基带信号的码型设计原则
⑴ 码型应不含有直流，且低频成分小，尽量减少高频分量以节约 频率资源减少串音；
(2)码型中应含有定时信息，便于提取定时信息；
(3)码型变换设备要简单； (4)编码应具有一定的检错能力； (5)编码方案应对信息类型没有任何限制； (6)低误码率繁殖；
H ( ) GT ( )C( )GR ( )
假定输入基带信号的基本脉冲为单位冲击δ(t)，这样发送 滤波器的输入信号可以表示为
d (t )
k
a (t kT )
k b

图 6 – 6 基带传输系统简化图
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其中ak 是第k个码元，对于二进制数字信号，ak 的取值为0、 1(单极性信号)或-1、+1(双极性信号)。
(7) 高的编码效率；
6
7
8
1.单极性非归零（NRZ）码 单极性：1---高电平；0---0电平，码元持续期间电平不变 非归零：NRZ (nor-return to zero) 有直流且有固定0电平，多用于终端设备或近距离传输 （线路板内或线路板间）；

特点：发送能量大，有利于提高收端信噪比；信道上占 用频带窄；有直流分量，导致信号失真；不能直接提取 位同步信息；判决门限不能稳定在最佳电平上，抗噪声 性能差；需一端接地。

七、什么是眼图？眼图模型、说明什么问题？
八、时域均衡：基本原理、解决什么问题？如何衡量均 衡效果？
一、数字基带系统和频带系统结构
一、数字基带信号(电波形)及其频谱特性(1)
二元码：幅度取值只有两种“1”、“0”或“1”、 “-1”

单极性非归零码：用高低电平分别表示“1”和“0”， 如图6-1(a) 。一般用于近距离之间的信号传输 双极性非归零码：用正负电平分别表示“1”和“0”， 如图6-1(b)。应用广泛，适应于在有线和电缆信道中 传输。 单极性归零码：有电脉冲宽度比码元宽度窄，每个脉 冲都回到零电位。如图6-1(c)。利于减小码元间波形 的干扰和同步时钟提取。但码元能量小，匹配接收时 输出信噪比低些
二、基带传输码的常用码型（4）
HDB3特点：保持AMI码的优点，三元码，无直流分量，主 要功率集中在码速率fb的1/2出附近（如图）。 位定时频率分量为零，通过极性交替规律得到检错能力。 增加了使连0串减少到 至多3个的优点，而不管 信息源的统计特性如何。
对于定时信号的恢复 是十分有利的。广泛应 用于基带传输与接口码。
Pv (w) = 2p å
¥ m =-
Cn d (w - mws )
2
Pv ( f ) = å
2
Cn d ( f - mf s )
2
故稳态波的双边功率谱密度
Pv ( f ) = å
¥ m =-
f s [ PG1 (mf s ) + (1 - P)G2 (mf s )] ? d ( f
mf s )..(6.1 - 14)
代入(6.1-26)得单极性非归零波形的双边功率谱密度
Ps (w) = Ts 2 1 Sa (p fTs ) + d ( f )..(6.1 - 30) 4 4

第1章绪论

1.1通信的基本概念
通信原理
第1章绪论
通信的目的：传递消息中所包含的信息。 消息：是物质或精神状态的一种反映，例如 语音、文字、音乐、数据、图片或活动图像 等。 信息：是消息中包含的有效内容。 实现通信的方式和手段：


非电的：如旌旗、消息树、烽火台… 电的：如电报、电话、广播、电视、遥控、遥测、 因特网和计算机通信等。


满足上述3条件的关系式如下：
1 P(x)
IlogalogaP(x)－信息量的定义
第1章绪论
IlogalogaP(x)

1 P(x)
上式中对数的底： 若a=2，信息量的单位称为比特(bit)，可简记为b 若a=e，信息量的单位称为奈特(nat)， 若a=10，信息量的单位称为哈特莱(Hartley)。 通常广泛使用的单位为比特，这时有
接收设备：从受到减损的接收信号中正确恢复出原始电 信号。 受信者（信宿）：把原始电信号还原成相应的消息，如 扬声器等。

第1章绪论

1.2.2模拟通信系统模型和数字通信系统模型
模拟信号和数字信号
tt
图1-2模拟信号

模拟信号：代表消息的信号参量取值连续，例如麦克 风输出电压：
(a)话音信号(b)抽样信号

第1章绪论
【例1】一离散信源由―0‖，―1‖，―2‖，―3‖四个符 号组成，它们出现的概率分别为3/8，1/4，1/4，1/8， 且每个符号的出现都是独立的。试求某消息 2010201302130 01203210100321010023102002010312032100120210的 信息量。 【解】此消息中，―0‖出现23次，―1‖出现14次，―2‖ 出现13次，―3‖出现7次，共有57个符号，故该消息的