通信原理-(完整)

1.1通信技術(shù)及發(fā)展史通信：克服距離上的障礙，進行信息的傳遞與交換的過程?！巴ㄐ诺幕締栴}就是在一點重新準確地或近似的再現(xiàn)另一點所選擇的消息?！钡谝豁?，共294頁。通信目的：傳輸信息任務：迅速、準確的進行信息的傳輸。意義：軍用民用第二頁，共294頁。按照社會發(fā)展進程中通信方式的不同，人類的文明史可分為：原始通信時代郵政通信時代電氣通信時代信息時代以語音為主以文字發(fā)明為標志電報、電話信息多樣化、方式多樣化、與計算機相結(jié)合第三頁，共294頁。1.2通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)的一般簡化模型第四頁，共294頁。信息：是指消息中所包含的對受信者有意義的內(nèi)容（或有效內(nèi)容）。不同形式表現(xiàn)（漢字、符號、圖形等）的同一消息，載有相同的信息。消息：

通信系統(tǒng)所傳輸?shù)膶ο?，如語音、文字、圖形、圖像等。是指信源所產(chǎn)生的信息的物理表現(xiàn)。第五頁，共294頁。信號：

是指消息的物理載體，是傳輸消息的手段。消息必須轉(zhuǎn)換成信號，才能在通信系統(tǒng)中傳輸。表現(xiàn)形式取決于媒體。消息與信號一一對應?？煞譃槟M信號和數(shù)字信號。第六頁，共294頁。通信系統(tǒng)模型信道發(fā)送端接收端信源發(fā)送設備接收設備信宿噪聲信號消息第七頁，共294頁。模擬信源（連續(xù)信源）：輸出的消息狀態(tài)是連續(xù)變化的；數(shù)字信源（離散信源）：輸出的消息狀態(tài)是離散的、可數(shù)的。模擬信號：信號參量的取值是連續(xù)的；數(shù)字信號：攜帶信息的參量僅可取有限個數(shù)值。模擬通信系統(tǒng)：信道中傳送的是模擬信號；數(shù)字通信系統(tǒng)：信道中傳送的是數(shù)字信號。第八頁，共294頁。數(shù)字通信系統(tǒng)模型信源發(fā)送端接收端信道編碼調(diào)制信道壓縮編碼解調(diào)信宿保密解碼信道解碼壓縮解碼保密編碼噪聲同步信源編碼信源解碼第九頁，共294頁。數(shù)字通信的主要優(yōu)點：可作信源編碼，壓縮冗余度，提高信道利用率。可采用數(shù)字加密技術(shù)，保密性好?？刹捎眉m錯和檢錯技術(shù)，差錯可控制。便于存儲和處理?？删C合傳輸各種模擬和數(shù)字輸入消息，便于復用。易于設計、制造，體積更小、重量更輕?？垢蓴_能力強，可中繼再生。第十頁，共294頁。數(shù)字通信的主要優(yōu)點：(a)失真的數(shù)字信號(b)恢復的數(shù)字信號數(shù)字信號波形的失真和恢復第十一頁，共294頁。數(shù)字通信的主要缺點：占用帶寬大

設備復雜同步要求高

寬帶通信、壓縮編碼VLSI、SOC、ASIC信號處理技術(shù)第十二頁，共294頁。應用實例：數(shù)字傳輸技術(shù)：電話、電視、計算機數(shù)據(jù)等信號的遠距離傳輸。模擬傳輸技術(shù)：有線電話環(huán)路、無線電廣播、電視廣播等。第十三頁，共294頁。通信系統(tǒng)的分類按信號特征分類數(shù)字通信

電話、電視、計算機數(shù)據(jù)等信號的遠距離傳輸。模擬通信

有線電話環(huán)路、無線電廣播、電視廣播等。第十四頁，共294頁。按數(shù)字信號碼元排列次序串行遠程并行近程、高速第十五頁，共294頁。按調(diào)制方式分類第十六頁，共294頁。第十七頁，共294頁。按信號復用方式分類頻分復用（FDM）：FrequencyDivisionMultiplexing 模擬通信的基本形式時分復用（TDM）：TimeDivisionMultiplexing 數(shù)字通信的基本形式波分復用（WDM）：WaveDivisionMultiplexing 光纖通信的基本形式碼分復用（CDM）：CodeDivisionMultiplexing 擴頻通信、移動通信的基本形式第十八頁，共294頁。專用通信公用通信固定通信移動通信按用途分按通信者是否運動分有線通信無線通信按傳輸媒質(zhì)分按工作頻率分長波通信中波通信短波通信微波通信光波通信第十九頁，共294頁。通信方式單工半雙工全雙工信道發(fā)端發(fā)端收端收端信道信道發(fā)端發(fā)端收端收端發(fā)端信道收端第二十頁，共294頁。如何度量信息？度量信息量的方法，必須滿足：能度量任何消息與消息的類型無關消息的重要程度無關

與內(nèi)容無關抽象的用數(shù)學方式描述與形式無關文字聲音圖像與接收者無關重要性是相對的

第二十一頁，共294頁。香農(nóng)將信息定義為Uncertainty不確定性的減少。信息量的大小與消息出現(xiàn)的概率有關。

消息出現(xiàn)的概率越小，所包含的信息量就越大；信息論將以模糊的信息概念用數(shù)學概念加以定義，用數(shù)學方法加以定量化，是通信學發(fā)展的一項重要理論基礎。第二十二頁，共294頁。信息量的定義：信息量是消息出現(xiàn)概率的函數(shù)；消息出現(xiàn)的概率越小，所包含的信息量就越大；若某消息由若干個獨立消息所組成，則該消息所包含的信息量是每個獨立消息所含信息量之和。確定性事件的信息量等于零。第二十三頁，共294頁。信息量的定義若消息出現(xiàn)的概率為，則所含信息量I

可定義為：第二十四頁，共294頁。信息量的單位：，則為比特（bit），最常用;，則為奈特（nat）;，則為哈特萊（hartley）。第二十五頁，共294頁。當M=2時，則I=1bit。

工程上，常常不考慮是否為等概率的消息，總認為一個二進制波形（或碼元）等于1bit。即通常把一個二進制碼元稱做1bit。若采用一個M進制的波形，來傳送M個獨立的等概離散消息之一，則每一碼元的信息量為：(b)

第二十六頁，共294頁。熵熵是一個系統(tǒng)的不確定性或無序的程度，系統(tǒng)的紊亂程度越高，熵就越大；系統(tǒng)越有序，熵就越小?！耙粋€系統(tǒng)的熵就是它的無組織程度的度量?！保S納所有自然過程都增加熵－克勞修斯任何信息都增加系統(tǒng)的負熵－布里淵第二十七頁，共294頁。對于離散獨立非等概消息組成的消息源，采用平均（統(tǒng)計平均）信息量－－熵來描述：熵的單位為：bit/符號第二十八頁，共294頁。對于M個離散獨立等概消息組成的消息源，它發(fā)送的每個消息所包含的信息量為。

等概時具最大熵：第二十九頁，共294頁。1.5通信系統(tǒng)的性能指標有效性可靠性速度指標質(zhì)量指標矛盾第三十頁，共294頁。數(shù)字通信系統(tǒng)性能有效性傳碼率：單位時間傳輸?shù)拇a元個數(shù)baud傳信率：單位時間傳輸?shù)钠骄畔⒘縝ps第三十一頁，共294頁。數(shù)字通信系統(tǒng)性能

可靠性誤碼率：信息碼元在傳輸過程中被誤傳的概率誤信率：信息量在傳輸過程中被丟失的概率第三十二頁，共294頁。誤差模擬通信系統(tǒng)中，誤差是源信號與接收信號之間的均方誤差來表示：ｋ：衰減系數(shù)：傳輸時延若信道為平穩(wěn)信道，ｋ為常數(shù)若誤差為信道引人的加性干擾引起，為接收端噪聲功率第三十三頁，共294頁。信噪比：與噪聲的功率比，用分貝表示信號功率噪聲功率有效值方差第三十四頁，共294頁。1.6連續(xù)信道的信道容量香農(nóng)公式假設信道的帶寬為B（Hz），信道輸出的功率為加性高斯白噪聲功率為，則該信道的信道容量為：

C:信道容量，信道的最大無失真信息傳輸速率僅當傳信率不超過C時，才有可能實現(xiàn)無誤碼傳輸?shù)谌屙摚?94頁。也可表示可能達到的最大的頻譜利用率帶寬B是指正頻率范圍，不包括負頻率范圍。信道為理想帶通信道。B的范圍并不要求一個連續(xù)的頻帶，可以允許由若干不相鄰的頻段組成。只要求噪聲譜密度在信號帶寬內(nèi)為常數(shù)，不考慮信號頻帶外的噪聲特性。當噪聲為非高斯時，該式不適用。達到信道容量時，信道的輸入也應該是高斯過程。第三十六頁，共294頁。提高可靠性B固定：增加信噪比SNR固定：增大帶寬B、SNR固定：降低通信速度

第三十七頁，共294頁。無限增大信號功率，或無噪聲時，信道容量無窮大無限增大信道帶寬，不能無限增大信道容量。第三十八頁，共294頁。第2章信道第三十九頁，共294頁。通信系統(tǒng)模型信道發(fā)送端接收端信源發(fā)送設備接收設備信宿噪聲信號消息第四十頁，共294頁。信道信道：信號傳輸?shù)耐ǖ溃浇椋?。信道狹義信道：傳輸媒介廣義信道：傳輸媒介及有關的設備狹義信道廣義信道第四十一頁，共294頁。狹義信道有線信道無線信道架空明線對稱電纜同軸電纜光纖第四十二頁，共294頁。狹義信道有線信道

無線信道中長波地波短波電離層反射超短波、微波視距傳輸超短波、微波對流層散射衛(wèi)星中繼第四十三頁，共294頁。廣義信道信源接收設備調(diào)制器發(fā)轉(zhuǎn)換器信道加密器解調(diào)器信宿解碼器收轉(zhuǎn)換器解密器編碼器噪聲發(fā)送設備編碼信道調(diào)制信道第四十四頁，共294頁。廣義信道調(diào)制信道：調(diào)制器輸出端到解調(diào)器輸入端的所有設備和媒介。研究調(diào)制和解調(diào)時，常用調(diào)制信道。連續(xù)信道/模擬信道。

編碼信道：編碼器輸出端到譯碼器輸入端的所有設備和媒介。研究編碼時，常用編碼信道。離散信道/數(shù)字信道。連續(xù)信道：信道輸入、輸出的信號取值是連續(xù)的。離散信道：信道輸入、輸出的信號取值是離散的。第四十五頁，共294頁。信道（信號通道）狹義信道廣義信道有線信道無線信道信號的傳輸媒質(zhì)媒質(zhì)及有關變換裝置調(diào)制信道編碼信道（連續(xù)信道）（離散信道）恒參信道隨參信道有記憶編碼信道無記憶編碼信道第四十六頁，共294頁。3.2調(diào)制信道模型輸入端和輸出端；信號通過信道具有一定的延遲時間，而且還會受到(固定或時變的)損耗；絕大多數(shù)的信道都是線性的，即滿足疊加定理；即使沒有信號輸入，在信道輸出端仍有一定的功率輸出。第四十七頁，共294頁。調(diào)制信道模型依賴于網(wǎng)絡的特性，反映網(wǎng)絡特性對的作用。n(t):加性干擾k(t):乘性干擾第四十八頁，共294頁。干擾加性干擾：本地噪聲乘性干擾：非理理想信道始終存在與信號共存乘性加性第四十九頁，共294頁。恒參信道

信道的參數(shù)不隨時間、空間的變化而變化或緩慢變化。（可等效為一個線性時不變網(wǎng)絡來分析）隨參信道

信道的參數(shù)隨時間、空間的變化快速、隨機的變化。乘性干擾第五十頁，共294頁。3.3信道傳輸特性幅頻特性相頻特性第五十一頁，共294頁。理想信道傳輸特性無失真?zhèn)鬏?1)對信號在幅度上產(chǎn)生固定的衰減；(2)對信號在時間上產(chǎn)生固定的遲延。第五十二頁，共294頁。OK0|H(w)|wOj(w)wwtdOtdt(w)wa幅頻特性b相頻特性c群遲延特性幅頻特性為常數(shù)相頻特性是線性群延遲特性固定只對ei(t)的不同頻率成份進行相同的幅度衰減和時延。第五十三頁，共294頁。實際中，傳輸特性可能偏離理想信道特性，產(chǎn)生失真：如果信道的幅度-頻率特性在信號頻帶范圍之內(nèi)不是常數(shù)，則會使信號產(chǎn)生幅度-頻率失真；如果信道的相位-頻率特性在信號頻帶范圍之內(nèi)不是ω的線性函數(shù)，則會使信號產(chǎn)生相位-頻率失真。第五十四頁，共294頁。幅度－頻率畸變

產(chǎn)生原因：

發(fā)射機、換能器、信道、傳感器、接收機的幅度－頻率特性不理想所引起的，又稱為頻率失真。一般典型音頻電話信道的幅度－頻率特性曲線近似表示。

頻率(Hz)030011002900衰耗(dB)第五十五頁，共294頁。相位-頻率畸變是指信道的相位-頻率特性偏離線性關系所引起的畸變。常采用群延遲-頻率特性來衡量第五十六頁，共294頁。克服措施：

改善信道中的濾波性能，使幅頻特性在信道有效傳輸帶寬內(nèi)平坦；增加線性補償網(wǎng)絡，使整個系統(tǒng)衰耗特性曲線變得平坦 ——均衡器分集接收：空間分集、頻率分集、角度分集、極化分集第五十七頁，共294頁。第4章模擬調(diào)制系統(tǒng)第五十八頁，共294頁。模擬調(diào)制是數(shù)字調(diào)制的基礎什么是調(diào)制？為什么要調(diào)制？如何調(diào)制？第五十九頁，共294頁。通信系統(tǒng)模型信道發(fā)送端接收端信源發(fā)送設備接收設備信宿噪聲信號消息第六十頁，共294頁。模擬通信系統(tǒng)模型信道模擬信源調(diào)制器解調(diào)器信宿噪聲第六十一頁，共294頁。調(diào)制的概念：將載有有用信息的頻譜搬移到高頻段的過程。頻譜：從頻域定義高頻：從低頻到高頻搬移：線性或非線性第六十二頁，共294頁。調(diào)制的概念：按調(diào)制信號（基帶信號）的變化規(guī)律去改變載波某些參數(shù)的過程?；鶐盘?調(diào)制信號/信息信號：未經(jīng)調(diào)制的原始信號。與已調(diào)信號相對。從時域定義使用載波映射過程第六十三頁，共294頁。調(diào)制的目的和意義便于傳輸便于實現(xiàn)簡化設計充分利用信道，提高有效性。以較小的天線尺寸，實現(xiàn)有效的輻射減小相對帶寬，改善傳輸?shù)木鶆蛐?，提高可靠性。第六十四頁，?94頁。載波信號有可調(diào)參量便于傳輸便于區(qū)分便于實現(xiàn)常用載波：正弦載波和脈沖串。高頻第六十五頁，共294頁。第六十六頁，共294頁。第六十七頁，共294頁。正弦載波：幅度：載波頻率：相位幅度調(diào)制AM頻率調(diào)制FM相位調(diào)制PM第六十八頁，共294頁。幅度調(diào)制原理正弦載波的幅度隨調(diào)制信號作線性變化的過程。第六十九頁，共294頁。m=0.5第七十頁，共294頁。m=1m=1.5第七十一頁，共294頁。m(t)101+m(t)101+m(t)+1==m(t)|max=m調(diào)制指數(shù)m1第七十二頁，共294頁。AM信號的接收：包絡檢波第七十三頁，共294頁。全載波調(diào)幅：頻域第七十四頁，共294頁。-fmm(t)s(t)M(f)C(f)c(t)A-Atfmf0-f02fmS(f)2fmffftt101+m(t)第七十五頁，共294頁。幅度調(diào)制幅度調(diào)制是線性調(diào)制（非線性變換）任何調(diào)制過程都是非線性過程。波形上：幅度與基帶信號成正比頻譜上：是基帶信號頻譜簡單的搬移（平移）頻譜結(jié)構(gòu)不變第七十六頁，共294頁。幅度調(diào)制的實現(xiàn)第七十七頁，共294頁。調(diào)制方式根據(jù)濾波器特性可分為：帶通帶通理想低通或高通非理想低通AM調(diào)幅DSB雙邊帶SSB單邊帶VSB殘留單邊帶第七十八頁，共294頁。單邊帶信號的頻譜第七十九頁，共294頁。相干解調(diào)第八十頁，共294頁。相干解調(diào)第八十一頁，共294頁。單邊帶信號的解調(diào)第八十二頁，共294頁。非線性調(diào)制角度調(diào)制頻率調(diào)制相位調(diào)制恒定振幅第八十三頁，共294頁。瞬時頻率的概念瞬時相位瞬時相位偏移瞬時頻率：瞬時相位相對時間的導數(shù)瞬時頻率偏移：瞬時相位偏移相對時間的導數(shù)第八十四頁，共294頁。相位調(diào)制：PM瞬時相位偏移隨基帶信號成比例變化的調(diào)制第八十五頁，共294頁。頻率調(diào)制：FM瞬時頻率偏移隨基帶信號成比例變化的調(diào)制第八十六頁，共294頁。頻分復用復用：將多個彼此獨立的信號合并在一起，并在一個信道上傳輸?shù)姆椒?。頻分復用：將多個獨立的基帶信號的頻譜調(diào)制到不同的頻段，使之可在同一信道上傳輸。第八十七頁，共294頁。頻分復用的實現(xiàn)第八十八頁，共294頁。頻分復用的實現(xiàn)第八十九頁，共294頁。頻分復用的實現(xiàn)第九十頁，共294頁。第5章數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)第九十一頁，共294頁。1.引言基帶信號：

沒有經(jīng)過調(diào)制的信號數(shù)字基帶信號：未經(jīng)載波調(diào)制的原始數(shù)字信號原始消息的電信號形式。代碼的電波形?；鶐鬏斚到y(tǒng)：頻帶傳輸系統(tǒng)：不使用調(diào)制解調(diào)裝置而直接傳送基帶信號的系統(tǒng)。包括調(diào)制解調(diào)過程的傳輸系統(tǒng)。第九十二頁，共294頁。基帶傳輸系統(tǒng)與頻帶傳輸系統(tǒng)第九十三頁，共294頁?；鶐鬏?shù)囊饬x 基帶傳輸是基礎

頻帶傳輸也同樣存在基帶傳輸?shù)膯栴}。等效性任何一個采用線性調(diào)制的頻帶傳輸系統(tǒng)可用一個等效的基帶傳輸代替（理論上）。技術(shù)自身的發(fā)展基帶傳輸也可以實現(xiàn)高速通信。第九十四頁，共294頁。數(shù)字基帶信號及其頻譜特性1.單極性碼

0電位0＋E電位1010010010特點脈沖之間無間隔有直流數(shù)據(jù)總線第九十五頁，共294頁。雙極性碼

＋E電位0（或1)－E電位1（或0)010010010特點脈沖之間無間隔無直流RS232第九十六頁，共294頁。單極性歸零碼

010010010特點每個脈沖都回零電位脈沖寬度比碼元寬度窄有直流0（或1)1（或0)第九十七頁，共294頁。雙極性歸零碼

010010010特點每個脈沖都回零電位相鄰脈沖之間有零電位間隔無直流0（或1)1（或0)第九十八頁，共294頁。差分碼

電位不變0（或1)電位改變1（或0)010010010011011011第九十九頁，共294頁。單極性波形雙極性波形單極性歸零雙極性歸零差分波形多值波形011010011103EE-E-3E第一百頁，共294頁?；鶐盘柕耐ㄓ帽磉_式第一百零一頁，共294頁?；鶐盘栴l譜特性穩(wěn)態(tài)波的功率譜有什么特點？為什么？交變波的功率譜有什么特點？g1(t)和g2

(t)應如何選擇？提取波形的離散譜和消除離散譜，對波形設計的要求？基帶信號的功率譜帶寬取決于什么？第一百零二頁，共294頁?；鶐鬏?shù)某Ｓ么a型基帶信號：數(shù)字基帶信號：

數(shù)字基帶信號傳輸時要滿足以下兩方面的要求對代碼的要求對電波形的要求傳輸碼型的選擇基帶脈沖的選擇未經(jīng)調(diào)制的原始信號。代碼的電波形。第一百零三頁，共294頁。傳輸碼型(線路碼)的設計原則無直流分量、低頻分量?。缓写a元的定時信息；與信源的統(tǒng)計特性無關;傳輸效率高；最好有一定的檢錯能力；功耗同步穩(wěn)健有效性可靠性第一百零四頁，共294頁。AMI碼－傳號交替反轉(zhuǎn)碼編碼規(guī)則：“1”傳號交替 “0”空號0例：消息碼：010110001 AMI碼：0+10-1+1000-1+1-1第一百零五頁，共294頁。特點

無直流1B/1T優(yōu)點

編譯碼簡單有一定的檢錯功能缺點

長的連‘０’時，提取定時信息困難

與信源統(tǒng)計特性有關第一百零六頁，共294頁。HDB3碼

（三階高密度雙極性碼）先把消息代碼變成AMI碼；當出現(xiàn)4個或4個以上連0碼時，引入破壞碼V；原來的二進制碼元序列中所有的“1”碼稱為信碼，用符號B表示。

第一百零七頁，共294頁。B與V的正負必須滿足如下兩個條件：①B碼和V碼各自都應始終保持極性交替變化的規(guī)律。

以便確保編好的碼中沒有直流成分②V碼必須與前一個碼（信碼B）同極性。

以便區(qū)分信碼和破壞碼開來第一百零八頁，共294頁。如果條件②得不到滿足，那么應該在四個連“0”碼的第一個“0”碼位置上加一個與V碼同極性的補信碼，用符號B′表示。B碼和B′碼合起來保持條件①中信碼極性交替變換的規(guī)律。并且讓后面的非“0”碼元符號從V碼元開始再交替變化。第一百零九頁，共294頁。消息碼:100001000011000011AMI碼:-10000+10000-1

+10000-1+1HDB3碼:-1000-V+1000+V-1+1000-V-1+1-1000-V+1000+V-1+1-B00-V+1-1

-1000-1+1000+1-1+1-100-1+1-1第一百一十頁，共294頁。HDB3譯碼：發(fā)現(xiàn)相連的兩個同符號的’1’時，后面的’1’及其前面的3個符號都譯為’0’。然后，將’+1’和’-1’都譯為’1’，其它為’0’。

第一百一十一頁，共294頁。HDB3特點無直流與信源無關1B/1T譯碼簡單CCITT推薦使用CD22103第一百一十二頁，共294頁。PST碼

（成對選擇三進碼）分組（兩個一組）２B/２T（９選４）碼表單脈沖交替

第一百一十三頁，共294頁。PST碼

例第一百一十四頁，共294頁。PST特點

無直流定時信息豐富2B/2T編譯碼簡單需分組（需幀同步）第一百一十五頁，共294頁。曼徹斯特碼、雙相碼、分相碼編碼規(guī)則：“０”０１（－＋）“１”１０（＋－）例：第一百一十六頁，共294頁。雙相碼的特點

無直流編譯碼簡單1B/2B，使用兩個電平定時信息豐富（與信源無關）局域網(wǎng)中常使用第一百一十七頁，共294頁。Miller（米勒）碼編碼規(guī)則：“1”

“0”例：１００１００１１中心越變、邊界連續(xù)中心連續(xù)、連０邊界越變第一百一十八頁，共294頁。Miller碼的特點在Manchester碼的下降沿跳變

兩個１之間連０最大為2Ts可用于自檢第一百一十九頁，共294頁。CMI碼編碼規(guī)則：“1”

交替“0”０１例：

１１００第一百二十頁，共294頁。其它碼型nBmBm=n+1（可用于糾錯）1B2B、2B3B、5B6B、8B10B等nBmT1B1T、2B2T、4B3T等第一百二十一頁，共294頁。第一百二十二頁，共294頁?；鶐}沖傳輸與碼間干擾第一百二十三頁，共294頁?；鶐}沖傳輸與碼間干擾脈沖形成器發(fā)送濾波器信道接收濾波器同步提取抽樣判決加性干擾、乘性干擾濾除噪聲、均衡傳輸碼型限制頻帶、防止干擾門限比較、再生信號產(chǎn)生抽樣信號第一百二十四頁，共294頁?；鶐}沖傳輸與碼間干擾第一百二十五頁，共294頁?；鶐鬏斚到y(tǒng)的數(shù)學分析信道識別狹義信道抽樣判決二進制：三進制：Mancherster、Miller、CMIAMI、HDB3、PST第一百二十六頁，共294頁?；鶐鬏斚到y(tǒng)的數(shù)學分析廣義信道乘性干擾加性干擾第一百二十七頁，共294頁?；鶐鬏斚到y(tǒng)的數(shù)學分析假定輸入基帶信號的基本脈沖為單位沖擊δ(t)，這樣發(fā)送濾波器的輸入信號可以表示為其中an是第n個碼元，對于二進制數(shù)字信號，an的取值為0、1(單極性信號)或-1、+1(雙極性信號)。第一百二十八頁，共294頁。濾波器輸出信號：式中h(t)是系統(tǒng)的沖擊響應，可用系統(tǒng)傳遞函數(shù)H(ω)的傅氏反變換為：nR(t)是加性噪聲n(t)通過接收濾波器后所產(chǎn)生的輸出噪聲。第一百二十九頁，共294頁。抽樣判決器對r(t)進行抽樣判決，以確定所傳輸?shù)臄?shù)字信息序列{an}。為了判定其中第ｋ個碼元ak的值，應在t=ｋTs+t0瞬間對r(t)抽樣，此抽樣值為第一百三十頁，共294頁。抽樣時刻采樣周期、與碼元同寬時偏，保證最大信噪比，由碼型決定信息序列輸出序列１０第一百三十一頁，共294頁。判決信號碼間干擾隨機噪聲，加性干擾第k個基本接收波形在抽樣時刻的取值確定的依據(jù)常數(shù)第一百三十二頁，共294頁。第一百三十三頁，共294頁。無碼間干擾的基帶傳輸理想的傳輸波形第一百三十四頁，共294頁。無碼間干擾的基帶傳輸奈奎斯特第一準則第一百三十五頁，共294頁。如果信號經(jīng)傳輸后整個波形發(fā)生變化，但只要其特定點的抽樣值保持不變，仍然可以準確無誤地恢復原始信碼，這就是奈奎斯特第一準則(又稱為第一無失真條件)的本質(zhì)。第一百三十六頁，共294頁。奈奎斯特第一準則解不惟一。移位相加后，在系統(tǒng)帶寬內(nèi)理想。等效理想低通濾波器。頻帶利用率和奈奎斯特速率。第一百三十七頁，共294頁。只要基帶傳輸系統(tǒng)的總特性可以等效為一個理想低通濾波器，就可以進行無碼間干擾的傳輸。奈奎斯特第一定律：第一百三十八頁，共294頁。理想信道：系統(tǒng)的總特性為理想全通濾波器。波形無失真，可在碼元周期內(nèi)任何時刻采樣。占用無限寬的帶寬。帶寬利用率B/Hz頻帶利用率：單位頻帶內(nèi)的碼元傳輸速率。第一百三十九頁，共294頁。理想低通型，即：第一百四十頁，共294頁。第一百四十一頁，共294頁。以碼元寬度為周期采樣，無碼間干擾。占用頻帶，頻帶利用率為2baud/Hz。奈奎斯特速率(理論極限)：若系統(tǒng)帶寬為w，則無碼間干擾時最高傳輸速率為2w(波特)。第一百四十二頁，共294頁。問題？2.隨衰減，“尾巴”振蕩幅度大，衰減慢，定時誤差將導致碼間干擾增大，對定時要求嚴格。1.理想低通特性是無法實現(xiàn)的。第一百四十三頁，共294頁。等效理想低通：如果系統(tǒng)帶寬不大于（２倍理想帶寬）

則：第一百四十四頁，共294頁。實用無碼間串擾傳輸特性：傳輸函數(shù)為在處奇對稱的低通濾波器。第一百四十五頁，共294頁。例：余弦滾降特性的傳輸函數(shù)其沖激響應為：第一百四十六頁，共294頁。為余弦型；按衰減；多了一個零點；帶寬增加一倍，B/Hz。第一百四十七頁，共294頁。例：余弦滾降特性的傳輸函數(shù)其沖激響應為：第一百四十八頁，共294頁。升余弦滾降傳輸特性第一百四十九頁，共294頁。滾降因子多了一個零點；帶寬為增大，占用帶寬增加，振蕩衰減加快，有效性降低，可靠性提高。有效性與可靠性矛盾！第一百五十頁，共294頁。奈奎斯特第二準則有控制的在某些碼元時刻引入碼間干擾，而在其它碼元時刻無碼間干擾。那么就可以是頻帶利用率達到理論上的最大值（2B/Hz），同時又可以降低對定時精度的要求。部分響應波形：滿足上述要求的沖擊響應波形部分響應系統(tǒng)：利用部分響應波形進行傳輸?shù)幕鶐鬏斚到y(tǒng)。第一百五十一頁，共294頁。最簡單的部分響應波形是間隔為Ts的sinc函數(shù)相加。即：抽樣時刻a-1a0

a1

a2第一百五十二頁，共294頁。上述波形的頻譜為：余弦形，帶寬1/2Ts。帶寬利用率達到2B/Hz。兩個非零的點。前一個碼干擾后面的一個碼。第一百五十三頁，共294頁。存在問題：誤碼傳遞性解決辦法：預編碼當發(fā)送碼元為ak

時，接收波形在抽樣時刻的取值為：第一百五十四頁，共294頁。預編碼相關編碼模2判決第一百五十五頁，共294頁。部分響應系統(tǒng)帶寬利用率達到2B/Hz。衰減快，容易實現(xiàn)?？赏ㄟ^預編碼去掉碼間干擾。信噪比降低。判決復雜第一百五十六頁，共294頁。三、眼圖

眼圖就是用實驗方法宏觀監(jiān)測系統(tǒng)的性能。眼圖的概念：眼圖是指利用實驗的方法估計和改善（通過調(diào)整）傳輸系統(tǒng)性能時在示波器上觀察到的一種圖形。從“眼圖”上可以觀察出碼間串擾和噪聲的影響，從而估計系統(tǒng)優(yōu)劣程度。

第一百五十七頁，共294頁。1.無噪聲時的眼圖

第一百五十八頁，共294頁。3.眼圖的模型

最佳抽樣時刻應是眼睛睜開最大的時刻；陰影區(qū)的垂直高度表示信號幅度的畸變；中央的橫軸對應判決門限電平；斜邊的斜率決定定時誤差的靈敏度；抽樣時刻，上下影區(qū)的間距之半為噪聲容限。第一百五十九頁，共294頁。第一百六十頁，共294頁。時域均衡理論上實際上等效理想低通部分響應系統(tǒng)奈奎斯特第一準則奈奎斯特第二準則設計誤差信道未知時變碼間干擾均衡器第一百六十一頁，共294頁。均衡器：在基帶系統(tǒng)中插入一種可調(diào)濾波器，使之能適應信道的變化，減小碼間干擾的影響，這種起補償作用的濾波器稱為(信道)均衡器。第一百六十二頁，共294頁。頻域均衡器：用均衡器的頻率特性去補償系統(tǒng)的總特性，使之滿足實際的需要。時域均衡器：用均衡器時間特性去校正已畸變的波形，使包括均衡器在內(nèi)的整個系統(tǒng)的沖激響應滿足無碼間串擾條件。第一百六十三頁，共294頁。頻域均衡第一百六十四頁，共294頁。時域均衡以為周期延時求和；離散的、無窮階；橫向濾波器。第一百六十五頁，共294頁。橫向濾波器理論上，無窮階可消除碼間干擾；橫向濾波器特性取決于抽頭系數(shù)；實際上，無法實現(xiàn)。第一百六十六頁，共294頁。有限長橫向濾波器第一百六十七頁，共294頁。有限長橫向濾波器理論上，碼間干擾可以完全消除實際上，為有限值，碼間干擾不能完全消除第一百六十八頁，共294頁。迫零調(diào)整：數(shù)學上：解2N+1個聯(lián)立方程組物理上：調(diào)整2N+1個系數(shù)預制式：測試脈沖調(diào)整抽頭增益自適應式：學習碼自動調(diào)整實際上：第一百六十九頁，共294頁。衡量準則：峰值畸變準則均方畸變準則第一百七十頁，共294頁。預制式：輸入：，相當于發(fā)送端輸入單脈沖輸出：抽樣判決：峰值極性判決控制電路：調(diào)整系數(shù)（以為步長）迫零調(diào)整第一百七十一頁，共294頁。自適應式：（均方畸變準則）第一百七十二頁，共294頁。自適應式：（均方畸變準則）第一百七十三頁，共294頁。均衡自適應均衡時間反轉(zhuǎn)均衡線形均衡非線性均衡LMSRLSDFE最大似然符號檢測盲均衡最大似然序列估值預置式均衡時域頻域第一百七十四頁，共294頁。判決反饋均衡器第一百七十五頁，共294頁。第6章正弦載波數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)第一百七十六頁，共294頁。調(diào)制的概念：將載有有用信息的頻譜搬移到高頻段的過程。按基帶信號的變化規(guī)律去改變載波某些參數(shù)的過程。即將基帶信號附著在載波上的過程。第一百七十七頁，共294頁。調(diào)制的目的和意義便于傳輸便于實現(xiàn)簡化設計充分利用信道，提高有效性。以較小的天線尺寸，實現(xiàn)有效的輻射減小相對帶寬，改善傳輸?shù)木鶆蛐?，提高可靠性。第一百七十八頁，?94頁。數(shù)字調(diào)制調(diào)幅調(diào)頻調(diào)相振幅鍵控ASK（線性）移頻鍵控FSK（非線性）移相鍵控PSK絕對移相鍵控PSK相對移相鍵控（差分）DPSK連續(xù)載波調(diào)制第一百七十九頁，共294頁。正弦載波的3種鍵控波形第一百八十頁，共294頁。2ASK信號可以表示成一個單極性矩形脈沖序列與一個正弦型載波的相乘:二進制振幅鍵控（2ASK）第一百八十一頁，共294頁。2ASK信號的調(diào)制方法調(diào)制方式同模擬幅度調(diào)制（DSB）線性調(diào)制第一百八十二頁，共294頁。2ASK信號的調(diào)制方法2ASK的一個信號狀態(tài)始終為零，相當于處在斷開狀態(tài)，此時稱為通斷鍵控信號（OOK信號:on-offkeying）原理:2ASK是利用代表數(shù)字信息“0”或“1”的基帶矩形脈沖去鍵控一個連續(xù)的載波，使載波時斷時續(xù)地輸出。有載波輸出時表示發(fā)送“1”，無載波輸出時表示發(fā)送“0”。

第一百八十三頁，共294頁。OOK信號解調(diào)方法ook信號解調(diào)方法相干解調(diào)（同步檢測法）非相干解調(diào)（包絡檢波法）相干解調(diào)：利用了載波信號的相位信息進行解調(diào)。非相干解調(diào)：在解調(diào)過程中不利用相位，只用包 絡（幅度）信息進行解調(diào)。第一百八十四頁，共294頁。非相干解調(diào)第一百八十五頁，共294頁。第一百八十六頁，共294頁。ook信號功率譜第一百八十七頁，共294頁。2ASK信號功率譜2ASK信號的功率譜由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成。連續(xù)譜：取決于g(t)經(jīng)線性調(diào)制后的雙邊帶譜。離散譜：處于載波頻率上。2ASK信號帶寬是基帶脈沖波形帶寬的兩倍。第一百八十八頁，共294頁。定義：數(shù)字頻率調(diào)制又稱頻移鍵控（FSK），二進制頻移鍵控記作2FSK。原理：數(shù)字頻移鍵控是用載波的頻率來傳送數(shù)字消息，即用所傳送的數(shù)字消息控制載波的頻率。2FSK信號是符號“1”對應于載頻，而符號“0”對應于另一個載頻的已調(diào)波形，而且頻率的改變是瞬間完成的。

二進制移頻鍵控（2FSK）第一百八十九頁，共294頁。二進制移頻鍵控（2FSK）也可表示成：2FSK可看成兩個OOK信號的疊加。第一百九十頁，共294頁。2FSK信號的產(chǎn)生鍵控法：利用受矩形脈沖序列控制的開關電路對兩個不同的獨立頻率源進行選通。相位不連續(xù)第一百九十一頁，共294頁。2FSK信號的產(chǎn)生模擬調(diào)頻法：用一個矩形脈沖序列對一個載波進行調(diào)制而獲得，利用模擬調(diào)頻法實現(xiàn)數(shù)字調(diào)頻。相位連續(xù)第一百九十二頁，共294頁。2FSK信號解調(diào)方法非相干檢測法相干檢測法鑒頻法過零檢測法差分檢波法第一百九十三頁，共294頁。判決：相對比較，無固定的門限。第一百九十四頁，共294頁。非相干檢測法第一百九十五頁，共294頁。第一百九十六頁，共294頁。過零檢測法基本思想：

過零點數(shù)隨不同頻率而異，檢出過零點數(shù)可以得到關于頻率的差異。第一百九十七頁，共294頁。第一百九十八頁，共294頁。差分檢測法差分檢波法基于輸入信號與其延遲ts的信號相比較，信道上的延遲失真將同時影響相鄰信號，故不影響最終的鑒頻效果。第一百九十九頁，共294頁。2FSK信號可以等價為兩個不同的載波信號分別對兩個基帶信號調(diào)幅的和，其功率譜結(jié)構(gòu)也可以看作是兩個2ASK信號功率譜的疊加。第二百頁，共294頁。相位不連續(xù)2FSK信號功率譜2FSK信號的功率譜同樣由了連續(xù)譜和離散譜組成。其中，連續(xù)譜由兩個雙邊譜疊加，離散譜出現(xiàn)在兩個載頻位置上。傳輸2FSK信號所需第一零點帶寬為第二百零一頁，共294頁。fsfs=(f0+f1)/2ff1+fcf0-fcf0f12fsf1fsff0fs=(f0+f1)/2fcf1+fcf0-fcfs=(f0+f1)/2f1+fcf0-fc相位不連續(xù)2FSK信號功率譜第二百零二頁，共294頁。二進制移相鍵控（2PSK）正弦載波的相位隨二進制數(shù)字基帶信號離散變化，通常用已調(diào)信號載波的0°和180°分別表示二進制數(shù)字基帶信號的1和0。其中,與2ASK的不同，應選擇雙極性，即:第二百零三頁，共294頁。若g(t)是脈寬為Ts,高度為1的矩形脈沖時，則有當發(fā)送二進制符號1時，已調(diào)信號取0°相位，發(fā)送二進制符號0時，取180°相位。2PSK：以載波的不同相位直接去表示相應數(shù)字信息的相位鍵控通常稱為絕對移相鍵控方式。第二百零四頁，共294頁。2PSK調(diào)制模擬調(diào)制法鍵控法第二百零五頁，共294頁。2PSK解調(diào)相干解調(diào)又稱為2PSK同步檢測法解調(diào)第二百零六頁，共294頁。2PSK解調(diào)第二百零七頁，共294頁。倒π現(xiàn)象對于2PSK信號，解調(diào)時必須有一個基準的參考相位。如果參考相位發(fā)生隨機跳變此后解出的所有代碼將全部顛倒，稱為“倒π現(xiàn)象”或“反向工作”現(xiàn)象。第二百零八頁，共294頁。相對（差分）移相鍵控（2DPSK）：是利用前后相鄰碼元的相對載波相位值去表示數(shù)字信息的一種方式。假設前后相鄰碼元的載波相位差為，為了解決2PSK信號解調(diào)過程的反向工作問題，可定義一種數(shù)字信息與之間的關系為：第二百零九頁，共294頁。第二百一十頁，共294頁。2DPSK調(diào)制模擬調(diào)制法鍵控法第二百一十一頁，共294頁。2DPSK解調(diào)第二百一十二頁，共294頁。二進制數(shù)字系統(tǒng)抗噪聲性能調(diào)制方式：解調(diào)方式OOK、2FSK、2PSK、2DPSK非相干：包絡檢波法、差分檢測相干：同步檢測第二百一十三頁，共294頁。OOK系統(tǒng)的抗噪聲性能第二百一十四頁，共294頁。同步檢測時誤碼率的幾何表示第二百一十五頁，共294頁。二進制數(shù)字通信系統(tǒng)抗噪聲性能第二百一十六頁，共294頁。誤碼率：對同樣的調(diào)制方式：相干解調(diào)方式略優(yōu)于非相干解調(diào)方式。對同樣的解調(diào)方式：2PSk>2DPSK>2FSK>OOK相同誤碼率條件下，信噪比要求上:2PSk比2FSK小3dB2FSK比OOK小3dB。第二百一十七頁，共294頁。三種數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的Pe-r第二百一十八頁，共294頁。帶寬當碼元寬度Ts時，系統(tǒng)的第一零點帶寬2ASK=2PSK=2DPSK=2/Ts，2FSk=|f2-f1|+2/Ts頻帶利用率

2ASK=2PSK=2DPSK>2FSK第二百一十九頁，共294頁。對信道特性的敏感性：判決門限2ASK：2PSK：2FSK：信道穩(wěn)定性

2FSK>2DPSK>2PSK>2ASK門限判決（門限與信號有關）極性判決（固定門限=0）相對判決（無門限）第二百二十頁，共294頁。設備的復雜程度相干解調(diào)的設備比非相干解調(diào)時復雜非相干解調(diào)時2DPSK>2FSK>2ASK第二百二十一頁，共294頁。多普勒的敏感性相干解調(diào)比非相干解調(diào)敏感非相干解調(diào)時2DPSK>2FSK>2ASK第二百二十二頁，共294頁。性能比較第二百二十三頁，共294頁。用多進制基帶信號去調(diào)制載波信號的振幅、頻率或相位。多進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)第二百二十四頁，共294頁。相同的碼元傳輸速率下，多進制系統(tǒng)的信息傳輸速率比二進制系統(tǒng)的高。相同的信息傳輸速率下，增大碼元寬度，就會增加碼元的能量，提高帶寬利用率，并能減小由于信道特性應起的碼間干擾的影響等。抗噪聲能力降低多進制系統(tǒng)特點：第二百二十五頁，共294頁。多進制數(shù)字振幅調(diào)制（MASK）原理上是通斷鍵控（OOK）方式的推廣。在相同的碼元傳輸速率下，多電平調(diào)制信號的帶寬與二電平的相同第二百二十六頁，共294頁。MASK方式性能特點高傳信率Rb=RB*log2M=nRB帶寬與2ASK相同，因而信道利用率高發(fā)送端進行串并變換，把二進制轉(zhuǎn)換成M進制，接收端需進行并串變換抗干擾性能差，M值每增大1倍，電功率大約增加5倍，才能保持誤碼率不變抗衰落能力比2ASK更差第二百二十七頁，共294頁。應用背景

MASK雖然是一種高效率的傳輸方式，由于它的抗噪聲能力，尤其抗衰落的能力不強，因而它一般只適宜在恒參信道中，高信噪比條件下的高速傳輸。第二百二十八頁，共294頁。多進制數(shù)字頻率調(diào)制（MFSK）MFSK：K比特信息用M=2K個頻率通道進行通信。特點：要求占據(jù)較寬的頻帶，因此它的信道頻帶利用率不高。第一零點帶寬為fm-f1+2fs。應用背景：衰落信道，信道帶寬充裕，高速傳輸。第二百二十九頁，共294頁。MFSK方式性能特點發(fā)送時：串并轉(zhuǎn)換、多選一。接收時：多通道接收機。傳信率提高了，是2FSK的log2M倍。信道利用率降低，必須占用更大的信道帶寬?？乖肼暷芰Ρ?FSK降低了。抗衰落能力優(yōu)于MASK。第二百三十頁，共294頁。多進制數(shù)字相位調(diào)制多相制（MPSK、MDPSK）： 絕對移相、相對（差分）移相四相絕對移相鍵控（QPSK） 用4個不同的相位信息表示四種狀態(tài)或一個雙比特碼四相相對移相鍵控（QDPSK） 利用前后相鄰碼元之間的相對相位變化來表示4個信息狀態(tài)第二百三十一頁，共294頁。QPSK信號的產(chǎn)生第二百三十二頁，共294頁。QPSK信號相干解調(diào)第二百三十三頁，共294頁。QDPSK信號的產(chǎn)生第二百三十四頁，共294頁。QDPSK信號解調(diào)第二百三十五頁，共294頁。第二百三十六頁，共294頁。四進制移相鍵控系統(tǒng)性能相同的傳信率，傳碼率降低一倍，碼元增加一倍，帶寬減小一半，信道利用率提高一倍。相同的傳碼率，傳信率提高一倍?？垢蓴_能力降低3~4dB。應用：高速率，頻帶受限，四線租用電話線路第二百三十七頁，共294頁。6.5.4振幅相位聯(lián)合鍵控系統(tǒng)多進制系統(tǒng)的頻帶利用率高，但它是通過犧牲功率利用率來換取的。隨著M值的增加，在信號空間中各信號點間的最小距離減小，相應的信號判決區(qū)域也隨之減小。 振幅相位聯(lián)合鍵控（APK）方式為克服上述問題而提出的。第二百三十八頁，共294頁。正交振幅調(diào)制（QAM）正交振幅調(diào)制（QAM）是用兩個獨立的基帶波形對兩個相互正交的同頻載波進行抑制載波的雙邊帶調(diào)制第二百三十九頁，共294頁。期望的信號特性：

相鄰碼元間相位是連續(xù)的，包絡是恒定的，同時占用較小的頻帶寬度6.6改進的數(shù)字調(diào)制方式第二百四十頁，共294頁。6.6.1最小移頻鍵控（MSK）最小移頻鍵控（MSK） MSK是FSK信號的一種改進型，是一種在相鄰碼元間保持相位連續(xù)性，同時它具有正交信號的最小頻差，恒定包絡的調(diào)制方式 與FSK相比，MSK信號在一個碼元寬度內(nèi)兩個載頻形影變化嚴格相差1800第二百四十一頁，共294頁。MSK信號表示式：或者：當頻率間隔調(diào)制指數(shù)第二百四十二頁，共294頁。兩信號波形相關系數(shù)MSK是正交調(diào)制，其信號波形的相關系數(shù)為零第一項為零條件：令k取最小值1，則：第二項為零條件：即：說明：MSK信號在每一個碼元周期內(nèi)，必須包含四分之一載波的整數(shù)倍第二百四十三頁，共294頁。因為信號相位為：根據(jù)碼元轉(zhuǎn)化時刻信號相位連續(xù)，有所以相位補償常數(shù)φk為：第二百四十四頁，共294頁。6.6.2高斯最小移頻鍵控（GMSK）MSK調(diào)制方式的突出優(yōu)點是信號具有恒定的振幅及信號的功率譜在主瓣以外衰減很快GMSK是在MSK信號輸入的前端加一個預置高斯低通濾波器第二百四十五頁，共294頁。第7章模擬信號的數(shù)字傳輸?shù)诙偎氖?，?94頁?；仡櫴裁词悄M信號/數(shù)字信號？什么是模擬通信系統(tǒng)/數(shù)字通信系統(tǒng)？模擬通信系統(tǒng)能否傳輸數(shù)字消息？數(shù)字通信系統(tǒng)能否傳輸模擬消息？第二百四十七頁，共294頁。基帶通信系統(tǒng)第二百四十八頁，共294頁。連續(xù)載波通信系統(tǒng)第二百四十九頁，共294頁。7.1引言用數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸模擬信號，在發(fā)送端需進行模數(shù)變換（ADC），在接收端需經(jīng)過數(shù)模變換恢復信源信號。模數(shù)變換需經(jīng)過三個步驟：抽樣、量化、編碼。脈沖編碼調(diào)制（PCM）：經(jīng)過抽樣量化編碼后，在進行信道傳送的通信體制。除了（PCM）外，可用于傳輸模擬信號的通信體制還有：增量調(diào)制（DM）；差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM）第二百五十頁，共294頁。7.2抽樣定理抽樣（采樣）:是把連續(xù)信號變換成時間上離散信號的過程。抽樣定理：一個有限頻帶信號，滿足當時，，則當以的頻率進行等間隔抽樣時，原波形可被完全恢復，信息無損失。奈奎斯特頻率：奈奎斯特周期：第二百五十一頁，共294頁。抽樣過程：時域：原始的連續(xù)信號和周期性沖激相乘頻域：連續(xù)信號頻譜的周期性延拓第二百五十二頁，共294頁。抽樣信號的恢復：低通濾波器第二百五十三頁，共294頁。從工程實現(xiàn)的角度，影響抽樣質(zhì)量的因素有：時間有限信號其頻譜是無限的。理想低通濾波器通常是不可實現(xiàn)的。采樣脈沖寬度不能無限窄。譜混疊譜泄漏譜包絡調(diào)制第二百五十四頁，共294頁。提高抽樣頻率，通常取為3–5倍改善抽樣及其恢復信號質(zhì)量的措施：在采樣之前先進行抗混疊濾波（低通濾波）加校正網(wǎng)絡。

第二百五十五頁，共294頁。

帶通信號的抽樣設只需保證

即可滿足無失真恢復條件。其中：n為整數(shù)，k是小數(shù)帶通信號采樣定理恢復信號使用帶通濾波器第二百五十六頁，共294頁。當k=0時，即時，當n>>1（窄帶信號）

，第二百五十七頁，共294頁。抽樣：是把連續(xù)信號變換成時間上離散信號的過程。量化：對抽樣值進行離散化，即用有限個電平表示抽樣信號的幅度。7.4量化抽樣：模擬信號時間上離散。量化：抽樣信號幅度上離散。第二百五十八頁，共294頁。幾個概念與術(shù)語：字長N與量化級數(shù)（電平數(shù)M）：滿量程電平：Vm，電源電平?jīng)Q定。當A>Vm時，限幅。均勻量化第二百五十九頁，共294頁。量化間隔（量化精度）Vq：

量化噪聲（量化誤差）：

：單極性信號：雙極性信號舍入方式：截尾方式:或第二百六十頁，共294頁。量化信噪比：SNR=信號功率/量化噪聲功率=

量化失真功率：

（e為均勻分布）第二百六十一頁，共294頁。5.量化器的工作狀態(tài)：

正常量化:過載狀態(tài)（限幅）：空載：

6.動態(tài)范圍：在滿足給定的最低信噪比條件下所允許的最大信號強度與所要求的最小信號強度之比，通常用分貝數(shù)表示。第二百六十二頁，共294頁。量化精度由量化器字長或級數(shù)決定，字長越長，量化精度越高。字長越長，工藝越復雜，碼寬越寬，占用的帶寬越寬.量化字長的選擇應與背景噪聲相匹配，如果噪聲很大，即使量化精度很高，小信號也難以滿足信噪比要求，甚至會被背景噪聲淹沒。量化的設計：第二百六十三頁，共294頁。工程量化的準則：盡量避免過載和空載，使信號工作在正常區(qū)，選擇器件（字長）使其滿足動態(tài)范圍。速度滿足采樣率要求。第二百六十四頁，共294頁。量化方式：均勻量化：把輸入信號的取值域按等間距分割，它是等間隔的量化。存在著量化誤差與編碼位數(shù)之間的矛盾，也就是存在著動態(tài)范圍與設備復雜性及帶寬之間的矛盾。對弱信號傳輸不利。均勻量化與非均勻量化第二百六十五頁，共294頁。非均勻量化根據(jù)信號的幅度來確定量化的間隔實現(xiàn)：壓縮和擴張壓縮：發(fā)送端作非線性變換（令弱信號的增益大強信號的增益小），然后再進行均勻量化和編碼。擴張：在接收端先譯碼，按壓縮的規(guī)律進行反變換，低通濾波恢復原信號。非均勻量化也是一種壓縮。第二百六十六頁，共294頁。PCM的量化方式均勻量化非均勻量化第二百六十七頁，共294頁。μ律壓擴m律(m-Law)壓擴(G.711)主要用在北美和日本等地區(qū)的數(shù)字電話通信中。x為輸入信號，規(guī)格化為－1<=x<=1為確定壓縮量的參數(shù)，它反映最大量化間隔和最小量化間隔之比，取100<=

m

<=500。國際標準取m

＝255

|x|<=1第二百六十八頁，共294頁。A律壓擴0<=|x|<=1/A1/A<=|x|<=1A律(A-Law)壓擴(G.711)主要用在歐洲和中國大陸等地區(qū)的數(shù)字電話通信中國際標準取A=87.56第二百六十九頁，共294頁。第二百七十頁，共294頁。A律折線近似（13折線）

第二百七十一頁，共294頁。律用十五折線近似第二百七十二頁，共294頁。A律：第一三象限對稱，共分16段，中間四段斜率相同，為一條直線，共十三條折線，故稱十三折線，對應A值為87.6。

μ律：十五折線，

μ＝255。第二百七十三頁，共294頁。常用碼型：自然二進制（單極性信號）折疊二進碼（雙極性信號）折疊二進制：最高位表示極性，其他位表示絕對值

01117（+7） 111115（-7）01106（+6） 111014（-6）01015（+5）110113（-5）01