【正文】 現(xiàn)代通信技術基礎 Introduction to Modern Communication Technology 第二版 第 2章 通信網基礎技術 本章學習目標 ?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處理過程 。 ?了解信道編碼中多路復用 、 復接與同步等技術應用 。 ?了解數(shù)字信號傳輸?shù)闹饕獌热荨? ?了解數(shù)字調制技術基本類型及應用。 ?了解差錯控制編碼技術應用。 內容簡介 ? 概 述 ? 信源編碼 ? 信道復用 ? 數(shù)字信號的基帶傳輸 ? 調制技術 ? 差錯控制技術 放映結束 內容簡介 ? 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 內容簡介 ? 信源編碼 ? 模擬信號的數(shù)字化處理 ? 語音編碼技術 ? 圖像編碼技術 返回主目錄 內容簡介 ? 信道復用 ? 信道復用概述 ? 多路復用技術 ? 同步技術 ? 數(shù)字復接技術 ? 同步數(shù)字系列（ SDH） 返回主目錄 內容簡介 ? 數(shù)字信號的基帶傳輸 ? 數(shù)字信號傳輸?shù)幕靖拍? ? 再生中繼與均衡技術 ? 數(shù)字傳輸?shù)某Ｓ么a型 返回主目錄 內容簡介 ? 調制技術 ? 調制的基本概念 ? 模擬調制技術 ? 基本數(shù)字調制技術 ? 現(xiàn)代數(shù)字調制技術 返回主目錄 內容簡介 ? 差錯控制技術 ? 差錯控制的概念 ? 差錯控制編碼 返回主目錄 概 述 ?通信系統(tǒng)是構成各種通信網的基礎。數(shù)字通信已成為現(xiàn)代通信技術的主流。數(shù)字通信系統(tǒng)中融合了計算機軟硬件技術，是構成現(xiàn)代通信網的基礎。 ?按照信道傳送信號的不同，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)兩端的變換過程以及基帶信號的特性。 ?調制與解調原理。 ?信道與噪聲的特性及其對信號傳輸?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)信端的變換過程、模擬信號數(shù)字化以及數(shù)字基帶信號的 特性。 ?數(shù)字調制與解調原理。 ?信道與噪聲的特性及其對信號傳輸?shù)挠绊憽? ?抗干擾編碼與解碼，即差錯控制編碼問題。 ?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： ?傳輸質量高、抗噪聲性能強 ?抗干擾能力強 ?保密性好 ?易于與現(xiàn)代技術相結合 ?數(shù)字信號可壓縮 ?設備體積小、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：把消息轉換成電信號的設備。 ?信源編碼：基本部分是壓縮編碼，用以減小數(shù)字信號的冗余度，提高數(shù)字信號的有效性；部分系統(tǒng)還包含加密功能，即在壓縮后再進行保密編碼。 數(shù)字通信系統(tǒng)的基本概念 ?信道編碼：在經過信源編碼的信號中增加一些多余的字符，以求自動發(fā)現(xiàn)或糾正傳輸中發(fā)生的錯誤，其目的是提高信號傳輸?shù)目煽啃浴? ?調制 ：目的是使經過編碼的信號特性與信道的特性相適應，使信號經過調制后能順利通過信道傳輸。 ?多路復用 ：多路信號重復使用一條信道 。 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)字信號經過信道傳輸時 ， 信道的傳輸特性以及進入信道的外部加性噪聲都將對數(shù)字信號加以影響 。 ?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間標準，使接收端獲知所收數(shù)字信號中每個符號（碼元）的準確起止時刻，從而同步地進行接收。 返回 信源編碼 ?信源編碼：針對信源發(fā)送信息所進行的壓縮編碼。 ?信源編碼處理的前提：模擬信號的數(shù)字化。 ?壓縮編碼技術：為提高傳輸效率，在保證一定信號質量的前提下，盡可能地去除或降低信號中冗余信息，以減小傳輸所用帶寬。 返回 模擬信號的數(shù)字化處理 ?對時間連續(xù)和取值連續(xù)的原始語音和圖像等模擬信號，若以數(shù)字方式進行傳輸，在發(fā)送端應先進行模／數(shù)（ A／ D）變換， 將原始信號轉換為時間離散和取值離散的數(shù)字信號 模擬信號的數(shù)字化處理 ?模擬信號數(shù)字化過程： ①抽樣：用時間間隔確定的信號樣值序列來代替原在時間上連續(xù)的信號，在時間上將模擬信號離散化。 ②量化：用有限個幅度值來近似原連續(xù)變化的幅度值，把模擬信號的連續(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，把量化后的信號編碼形成一個二進制數(shù)字碼組輸出。 模擬信號的數(shù)字化處理 1. 抽樣 ? 抽樣過程：將時間和幅度上都是連續(xù)的模擬信號在時間上離散化。 ? 抽樣目的：實現(xiàn)信號的時分多路復用。 ? 如 圖 22所示。 模擬信號的數(shù)字化處理 2. 量化 ?量化過程：抽樣把模擬信號變成了時間上離散的脈沖信號，但脈沖的幅度仍是連續(xù)的，還需進行離散化處理（即對幅值進行化零取整的處理），才能最終用數(shù)字來表示。 ?量化方法：把樣值的最大變化范圍劃分成若干個相鄰的間隔。當某樣值落在某一間隔內，其輸出數(shù)值就用此間隔內的某一固定值來表示。 模擬信號的數(shù)字化處理 （ 1）均勻量化 ?采用相等的量化間隔對采樣得到的信號作量化。 ?實際信號可看成量化輸出信號與量化誤差之和，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，并用信噪比來衡量。 ?均勻量化方式會造成大信號時的信噪比有余而小信號時的信噪比不足，且編碼位數(shù)多（語音信號需編 11位碼），加大了編碼的復雜性，并對傳輸信道有更高的要求。 模擬信號的數(shù)字化處理 （ 2）非均勻量化 ?實現(xiàn)：采用壓縮、擴張的方法，即在發(fā)送端對輸入信號先進行壓縮，再均勻量化；在接收端則進行相應的擴張?zhí)幚怼? ?原理：量化級間隔隨信號幅度的大小自動調整。在不增大量 化級數(shù)的條件下，非均勻量化能使信號在較寬動態(tài)范圍內的信噪比達到要求。 ?標準化的非均勻量化特性： A律 13折線壓縮特性（我國采用，如 圖 23所示）和 μ律 15折線壓縮特性。 模擬信號的數(shù)字化處理 3. 編碼 ?編碼 ：將抽樣、量化后的信號轉換成數(shù)字編碼脈沖的過程。 ?解碼 ： 編碼的逆過程，將數(shù)字信號變?yōu)槟M信號（即把一個8位碼字恢復為一個樣值信號）的過程。 模擬信號的數(shù)字化處理 ?編碼的基本形式： ?線性編碼：與均勻量化特性對應的編碼碼組中各碼位的權值 固定，不隨輸入信號的幅度變化。 ?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值隨著輸入信號的幅度變化。 模擬信號的數(shù)字化處理 4. 脈沖編碼調制 （ PCM） ?模擬信號經過抽樣、量化、編碼完成 A / D 變換，稱為脈沖編碼調制（ PCM） 。 ?標準化的 PCM 碼組（電話語音）由 8位碼組代表一個抽樣值。語音模擬信號在發(fā)送端經過抽樣、量化和編碼后得到 PCM 信號，并經過數(shù)字信道傳輸。在接收端，將收到的 PCM 碼（二進制碼組）通過濾波器濾去大量的高頻分量，還原成 模擬語音信號。 ? PCM原理如 圖 24所示。 返回