【正文】 現(xiàn)代通信技術(shù)基礎(chǔ) Introduction to Modern Communication Technology 第二版 第 2章 通信網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù) 本章學(xué)習(xí)目標(biāo) ?理解數(shù)字通信系統(tǒng)的基本概念 。 ?理解信源編碼中的信號(hào)處理過(guò)程 。 ?了解信道編碼中多路復(fù)用 、 復(fù)接與同步等技術(shù)應(yīng)用 。 ?了解數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)闹饕獌?nèi)容。 ?了解數(shù)字調(diào)制技術(shù)基本類型及應(yīng)用。 ?了解差錯(cuò)控制編碼技術(shù)應(yīng)用。 內(nèi)容簡(jiǎn)介 ? 概 述 ? 信源編碼 ? 信道復(fù)用 ? 數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸 ? 調(diào)制技術(shù) ? 差錯(cuò)控制技術(shù) 放映結(jié)束 內(nèi)容簡(jiǎn)介 ? 概 述 ? 通信系統(tǒng)研究的主要問題 ? 數(shù)字通信系統(tǒng)的基本概念 返回主目錄 內(nèi)容簡(jiǎn)介 ? 信源編碼 ? 模擬信號(hào)的數(shù)字化處理 ? 語(yǔ)音編碼技術(shù) ? 圖像編碼技術(shù) 返回主目錄 內(nèi)容簡(jiǎn)介 ? 信道復(fù)用 ? 信道復(fù)用概述 ? 多路復(fù)用技術(shù) ? 同步技術(shù) ? 數(shù)字復(fù)接技術(shù) ? 同步數(shù)字系列（ SDH） 返回主目錄 內(nèi)容簡(jiǎn)介 ? 數(shù)字信號(hào)的基帶傳輸 ? 數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)幕靖拍? ? 再生中繼與均衡技術(shù) ? 數(shù)字傳輸?shù)某Ｓ么a型 返回主目錄 內(nèi)容簡(jiǎn)介 ? 調(diào)制技術(shù) ? 調(diào)制的基本概念 ? 模擬調(diào)制技術(shù) ? 基本數(shù)字調(diào)制技術(shù) ? 現(xiàn)代數(shù)字調(diào)制技術(shù) 返回主目錄 內(nèi)容簡(jiǎn)介 ? 差錯(cuò)控制技術(shù) ? 差錯(cuò)控制的概念 ? 差錯(cuò)控制編碼 返回主目錄 概 述 ?通信系統(tǒng)是構(gòu)成各種通信網(wǎng)的基礎(chǔ)。數(shù)字通信已成為現(xiàn)代通信技術(shù)的主流。數(shù)字通信系統(tǒng)中融合了計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)，是構(gòu)成現(xiàn)代通信網(wǎng)的基礎(chǔ)。 ?按照信道傳送信號(hào)的不同，通信可以分為模擬通信和數(shù)字通信。 返回 通信系統(tǒng)研究的主要問題 ?模擬通信系統(tǒng)研究的主要問題： ?收發(fā)兩端的變換過(guò)程以及基帶信號(hào)的特性。 ?調(diào)制與解調(diào)原理。 ?信道與噪聲的特性及其對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊憽? ?噪聲存在條件下的系統(tǒng)性能。 通信系統(tǒng)研究的主要問題 ?數(shù)字通信系統(tǒng)研究的主要問題： ?收發(fā)信端的變換過(guò)程、模擬信號(hào)數(shù)字化以及數(shù)字基帶信號(hào)的 特性。 ?數(shù)字調(diào)制與解調(diào)原理。 ?信道與噪聲的特性及其對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊憽? ?抗干擾編碼與解碼，即差錯(cuò)控制編碼問題。 ?保密通信問題。 ?同步問題。 返回 數(shù)字通信系統(tǒng)的基本概念 ?數(shù)字通信的特點(diǎn)： ?傳輸質(zhì)量高、抗噪聲性能強(qiáng) ?抗干擾能力強(qiáng) ?保密性好 ?易于與現(xiàn)代技術(shù)相結(jié)合 ?數(shù)字信號(hào)可壓縮 ?設(shè)備體積小、重量輕 數(shù)字通信系統(tǒng)的基本概念 ?數(shù)字通信系統(tǒng)模型如 圖 21所示。 ?信源：把消息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的設(shè)備。 ?信源編碼：基本部分是壓縮編碼，用以減小數(shù)字信號(hào)的冗余度，提高數(shù)字信號(hào)的有效性；部分系統(tǒng)還包含加密功能，即在壓縮后再進(jìn)行保密編碼。 數(shù)字通信系統(tǒng)的基本概念 ?信道編碼：在經(jīng)過(guò)信源編碼的信號(hào)中增加一些多余的字符，以求自動(dòng)發(fā)現(xiàn)或糾正傳輸中發(fā)生的錯(cuò)誤，其目的是提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃浴? ?調(diào)制 ：目的是使經(jīng)過(guò)編碼的信號(hào)特性與信道的特性相適應(yīng)，使信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后能順利通過(guò)信道傳輸。 ?多路復(fù)用 ：多路信號(hào)重復(fù)使用一條信道 。 數(shù)字通信系統(tǒng)的基本概念 ?信道與噪聲 ：按信道的傳輸頻帶區(qū)分 ， 各種信道可歸入基帶信道和帶通信道兩類 。 數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)信道傳輸時(shí) ， 信道的傳輸特性以及進(jìn)入信道的外部加性噪聲都將對(duì)數(shù)字信號(hào)加以影響 。 ?同步 ：數(shù)字通信系統(tǒng)中發(fā)送端和接收端之間需有共同的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，使接收端獲知所收數(shù)字信號(hào)中每個(gè)符號(hào)（碼元）的準(zhǔn)確起止時(shí)刻，從而同步地進(jìn)行接收。 返回 信源編碼 ?信源編碼：針對(duì)信源發(fā)送信息所進(jìn)行的壓縮編碼。 ?信源編碼處理的前提：模擬信號(hào)的數(shù)字化。 ?壓縮編碼技術(shù)：為提高傳輸效率，在保證一定信號(hào)質(zhì)量的前提下，盡可能地去除或降低信號(hào)中冗余信息，以減小傳輸所用帶寬。 返回 模擬信號(hào)的數(shù)字化處理 ?對(duì)時(shí)間連續(xù)和取值連續(xù)的原始語(yǔ)音和圖像等模擬信號(hào)，若以數(shù)字方式進(jìn)行傳輸，在發(fā)送端應(yīng)先進(jìn)行模／數(shù)（ A／ D）變換， 將原始信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間離散和取值離散的數(shù)字信號(hào) 模擬信號(hào)的數(shù)字化處理 ?模擬信號(hào)數(shù)字化過(guò)程： ①抽樣：用時(shí)間間隔確定的信號(hào)樣值序列來(lái)代替原在時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)，在時(shí)間上將模擬信號(hào)離散化。 ②量化：用有限個(gè)幅度值來(lái)近似原連續(xù)變化的幅度值，把模擬信號(hào)的連續(xù)幅度變?yōu)橛邢迶?shù)量且有一定間隔的散值。 ③編碼：按一定規(guī)律，把量化后的信號(hào)編碼形成一個(gè)二進(jìn)制數(shù)字碼組輸出。 模擬信號(hào)的數(shù)字化處理 1. 抽樣 ? 抽樣過(guò)程：將時(shí)間和幅度上都是連續(xù)的模擬信號(hào)在時(shí)間上離散化。 ? 抽樣目的：實(shí)現(xiàn)信號(hào)的時(shí)分多路復(fù)用。 ? 如 圖 22所示。 模擬信號(hào)的數(shù)字化處理 2. 量化 ?量化過(guò)程：抽樣把模擬信號(hào)變成了時(shí)間上離散的脈沖信號(hào)，但脈沖的幅度仍是連續(xù)的，還需進(jìn)行離散化處理（即對(duì)幅值進(jìn)行化零取整的處理），才能最終用數(shù)字來(lái)表示。 ?量化方法：把樣值的最大變化范圍劃分成若干個(gè)相鄰的間隔。當(dāng)某樣值落在某一間隔內(nèi)，其輸出數(shù)值就用此間隔內(nèi)的某一固定值來(lái)表示。 模擬信號(hào)的數(shù)字化處理 （ 1）均勻量化 ?采用相等的量化間隔對(duì)采樣得到的信號(hào)作量化。 ?實(shí)際信號(hào)可看成量化輸出信號(hào)與量化誤差之和，量化失真率與最小量化間隔的平方成正比。 ?量化失真在信號(hào)中的表現(xiàn)類似于噪聲，也有很寬的頻譜，被稱為量化噪聲，并用信噪比來(lái)衡量。 ?均勻量化方式會(huì)造成大信號(hào)時(shí)的信噪比有余而小信號(hào)時(shí)的信噪比不足，且編碼位數(shù)多（語(yǔ)音信號(hào)需編 11位碼），加大了編碼的復(fù)雜性，并對(duì)傳輸信道有更高的要求。 模擬信號(hào)的數(shù)字化處理 （ 2）非均勻量化 ?實(shí)現(xiàn)：采用壓縮、擴(kuò)張的方法，即在發(fā)送端對(duì)輸入信號(hào)先進(jìn)行壓縮，再均勻量化；在接收端則進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)張?zhí)幚怼? ?原理：量化級(jí)間隔隨信號(hào)幅度的大小自動(dòng)調(diào)整。在不增大量 化級(jí)數(shù)的條件下，非均勻量化能使信號(hào)在較寬動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的信噪比達(dá)到要求。 ?標(biāo)準(zhǔn)化的非均勻量化特性： A律 13折線壓縮特性（我國(guó)采用，如 圖 23所示）和 μ律 15折線壓縮特性。 模擬信號(hào)的數(shù)字化處理 3. 編碼 ?編碼 ：將抽樣、量化后的信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字編碼脈沖的過(guò)程。 ?解碼 ： 編碼的逆過(guò)程，將數(shù)字信號(hào)變?yōu)槟M信號(hào)（即把一個(gè)8位碼字恢復(fù)為一個(gè)樣值信號(hào)）的過(guò)程。 模擬信號(hào)的數(shù)字化處理 ?編碼的基本形式： ?線性編碼：與均勻量化特性對(duì)應(yīng)的編碼碼組中各碼位的權(quán)值 固定，不隨輸入信號(hào)的幅度變化。 ?非線性編碼：具有非均勻量化特性的編碼碼組中各碼位的權(quán)值隨著輸入信號(hào)的幅度變化。 模擬信號(hào)的數(shù)字化處理 4. 脈沖編碼調(diào)制 （ PCM） ?模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)抽樣、量化、編碼完成 A / D 變換，稱為脈沖編碼調(diào)制（ PCM） 。 ?標(biāo)準(zhǔn)化的 PCM 碼組（電話語(yǔ)音）由 8位碼組代表一個(gè)抽樣值。語(yǔ)音模擬信號(hào)在發(fā)送端經(jīng)過(guò)抽樣、量化和編碼后得到 PCM 信號(hào)，并經(jīng)過(guò)數(shù)字信道傳輸。在接收端，將收到的 PCM 碼（二進(jìn)制碼組）通過(guò)濾波器濾去大量的高頻分量，還原成 模擬語(yǔ)音信號(hào)。 ? PCM原理如 圖 24所示。 返回