【正文】 廣泛采用的兩種對(duì)數(shù)壓縮率是 μ壓縮律和。 非均勻量化 非均勻量化的方法通常是將抽樣值通過壓縮再進(jìn)行均勻量化。均勻量化的每個(gè)量化區(qū)間的量化電平均取在 各 區(qū)間的中點(diǎn)。抽樣是把一個(gè)時(shí)間連續(xù)的信號(hào)變換成時(shí)間離散的信號(hào)，而量化則是將取值連續(xù)的抽樣變成取值離散的抽樣。這樣一來，抽樣值必須被劃分成 M 個(gè)離散電平，此 電平被稱為量化電平 [5]。因此，該定理就為模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸提供了理論基礎(chǔ)。 抽樣定理告訴我們，如果對(duì)某一個(gè)帶寬有限的時(shí)間連續(xù)信號(hào) (模擬信號(hào) )進(jìn)行抽樣，且 抽樣速率達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，那么根據(jù)這些抽樣值就能夠準(zhǔn)確地確定原信號(hào)。采用脈碼調(diào)制的模擬信號(hào)數(shù)字傳輸系統(tǒng)如圖 。 湖南 科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 第五章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸研究及其仿真 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模型及抽樣定理 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模型 通信系統(tǒng)分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)，如果我們?cè)诎l(fā)送端的信息源中包括一個(gè)模 /數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，在接 收端包含一個(gè)數(shù) /模轉(zhuǎn)換裝置，則可以在數(shù)字系統(tǒng)中傳輸模擬信號(hào)。不過，隨著新的寬帶傳輸信道（如光導(dǎo)纖維）的采用、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，數(shù)字通信在今后的通信方式中必將 逐步 取代模擬通信而占主導(dǎo)地位。如計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)可以通過模擬電話線傳輸，但這時(shí)必須使用調(diào)制解調(diào)器（ Modem）將數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行正弦調(diào)制，以適應(yīng)模擬信道的傳輸特性?？紤]到現(xiàn)有大量的模擬通信系統(tǒng)這一事實(shí)，目前還常常需要利用它來傳輸數(shù)字信號(hào)。以電話為例，一路模擬電話通常只占用 4KHz帶寬，而一路傳輸質(zhì)量相同的數(shù)字電話則可能占用 20— 60KHz的帶寬。 （ 5）易于加密處理，且保密性強(qiáng)。 數(shù)據(jù)解 壓縮 差錯(cuò)控 制譯碼 濾波器 解調(diào) 信源譯碼 信道 信宿 數(shù)據(jù) 壓縮 差錯(cuò)控 制編碼 多址 接入 其它信號(hào) 數(shù)字 調(diào)制 信源編碼 信源 信道 圖 數(shù)字通信系統(tǒng)接收設(shè)備組成框圖 湖南 科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 （ 3）易于與各種數(shù)字終端接口，用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理、加工、變換、存儲(chǔ)，從而形成智能網(wǎng)。 （ 2）差錯(cuò)可控。而模擬通信系統(tǒng)中傳輸?shù)氖沁B續(xù)變化的模擬信號(hào)，它要求接收機(jī)能夠高度保真地重現(xiàn)信號(hào)波形，如果模擬信號(hào)疊加上噪 聲后，即使噪聲很小，也很難消除它。信號(hào)在傳輸過程中受到噪聲的干擾，必然會(huì)發(fā)生波形畸變，接收端對(duì)其進(jìn)行抽樣判決，以辨別是兩個(gè)狀態(tài)中的哪一個(gè)。其優(yōu)點(diǎn)是： （ 1）抗干擾能力強(qiáng)。但是，數(shù)字通信的發(fā)展速度已明顯超過模擬通信，成為當(dāng)代通信技術(shù)的主流。它會(huì)給信號(hào)帶來噪聲、衰落、相位漂移和干擾等影響。圖 。 圖 數(shù)字 通信系統(tǒng)發(fā)送設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖 理論上，接收是發(fā)送的逆過程。信源編碼過程用數(shù)字信號(hào)來代替模擬信號(hào)；數(shù)據(jù)壓縮過程則將原始消息轉(zhuǎn)換成壓縮了的信息，是信息中攜帶的比特?cái)?shù)比壓縮前少，接收端可以通過數(shù)據(jù)解壓縮過程壓縮過的信息中恢復(fù)出原始的消息；差錯(cuò)控制編碼過程則給信息增加冗余的差錯(cuò)檢驗(yàn)和差錯(cuò)糾正比特，接收端可以利用這些多余的比特信息來檢驗(yàn)傳送中產(chǎn)生的錯(cuò)誤，或糾正其中部分錯(cuò)誤；數(shù)字調(diào)制過程可以用數(shù)字信息映射為模擬信息，并使用高頻信號(hào)來攜帶該模擬信息。 （ a） （ b） 圖 數(shù)字通信系統(tǒng)模型 信息源 信道 編碼器 加密器 信源 編碼器 調(diào)制器 信道 解調(diào)器 解密器 信源 譯碼器 噪聲 受 信 者 信道 譯碼器 信息源 受信者 噪聲源 接收 濾波器 信道 基帶信號(hào) 形成器 湖南 科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 數(shù) 字通信系統(tǒng)中，消息用數(shù)字信號(hào)來代替。例如：數(shù)字基帶傳輸系統(tǒng)，它的模型就不包括所有模塊。當(dāng)然，實(shí)際上的數(shù)字通信系統(tǒng)并非一定要如圖 所有的模塊。 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)字通信系統(tǒng)一般可用圖 。不然，會(huì)因收發(fā)節(jié)拍不一致而造成混亂，使接收性能變壞。第四，為了只傳送有用的消息需要將原始信號(hào)中的無用部分去掉，為此在發(fā)送端需要增加一個(gè)信源編碼器，而在接收端相應(yīng)地需要一個(gè)信源譯碼器。為此在發(fā)送端需增加一個(gè)信道編碼器，而在接收端相應(yīng)地需要一個(gè)信道譯碼器。第二，數(shù)字基帶信號(hào)傳輸時(shí)，由于信道噪聲或干擾所造成的差錯(cuò)，原則上是可以控 制的。因此與模擬通信系統(tǒng)相比數(shù)字通信系統(tǒng)有許多特點(diǎn)。模擬通信系統(tǒng)的接收端包括信號(hào)濾波器組和信號(hào)解調(diào)兩部分。 圖 模擬通信系統(tǒng)模型 模擬通信系統(tǒng)的發(fā)送端包括信號(hào)調(diào)制和多址接入兩部分。 模擬通信系統(tǒng)模型可由圖 ，如圖 。原始電信號(hào)又稱基帶信號(hào)，其基本特征是：頻譜從零頻附近開始，如語(yǔ)音信號(hào)為 300～ 3400Hz，圖像信號(hào)為 0～ 6MHz。經(jīng)過調(diào)制后的信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào)，有三個(gè)基本特征：一是攜帶有效 信息；二是適合在信道 中傳輸；三是信號(hào)的頻譜具有帶通形式且中心頻率遠(yuǎn)離零頻。由于原始電信號(hào)通常具有很低的頻譜分量，一般不宜直接傳輸，因此常常需要有第二種變換：將原始電信號(hào)變換成其頻帶適合信道傳輸?shù)男盘?hào)，并在接收端進(jìn)行反變換。系統(tǒng)中需要兩種變換。按照信道中傳輸?shù)氖悄M信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)，可相應(yīng)地把通信系統(tǒng)分為模擬通信系 統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)。這樣的信號(hào)就稱為數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)也稱連續(xù)信號(hào)，這個(gè)連續(xù)是指信號(hào)的某一參量可以連續(xù)變化，或者說在某一取值范圍內(nèi)可以取無窮多個(gè)值，而不一定在時(shí)間上也連續(xù)，如抽樣信號(hào)。電信號(hào) 的參量攜帶著模擬消息，則該參量必將是連續(xù)取值的，稱這樣的信號(hào)為模擬信號(hào)。通常把消息寄托在電信號(hào)的某一參量上。傳遞消息，各種消息都需要轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。連續(xù)消息也稱模擬消息。 信源發(fā)出的消息可以分為兩類：一類稱為連續(xù)消息；另一類稱為離散消息。接收設(shè)備的基本功能是完成發(fā)送設(shè)備的反變換。 噪聲源不是人為假設(shè)的設(shè)備，而是信道中的噪聲及分布在通信系統(tǒng)其他各處噪聲的集中表示。信道是指?jìng)鬏斝盘?hào)的物理媒質(zhì)。 發(fā)送設(shè)備的基本功能是將信源和信道匹配起來，即將信源產(chǎn)生的消息信號(hào)變換成適合在信道中傳輸?shù)男盘?hào)。 圖 通信系統(tǒng)的一般模型 信源是消息的產(chǎn)生地，其作用是把各種消息轉(zhuǎn)換成原始電信號(hào)，原始電信號(hào)稱為消息信號(hào)或基帶信號(hào) 。 信源和信宿也被看作是通信系統(tǒng)的組成部分之一。其中使用最廣泛的就是利用無線電信號(hào)在長(zhǎng)距離上進(jìn)行通信。然而，當(dāng)兩個(gè)人 之間的距離很遠(yuǎn)時(shí)，聲音無法經(jīng)歷長(zhǎng)距離的傳輸而被另一個(gè)人聽到。 湖南 科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第四章 現(xiàn)代通信系統(tǒng) 通信系統(tǒng)的一般模型 所謂通信，指的是信息從一個(gè)地方到另一個(gè)地方的傳遞。要繼續(xù)查詢?cè)摵瘮?shù)的更詳細(xì)的幫助信息可以在命令敞口中輸入命 令： help amodce 這時(shí)，即可以得到有關(guān)函數(shù) amodce的更詳細(xì)的幫助信息： AMODCE Analog baseband modulator. Y = AMODCE(X, Fs, METHOD...) outputs the plex envelope of 湖南 科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 the modulation of the message signal X. The sample frequency of X and Y is Fs (Hz). For information about METHOD and subsequent parameters, and about using a specific modulation technique, type one of these mands at the MATLAB prompt: FOR DETAILS, TYPE MODULATION TECHNIQUE amodce amdsbtc % Amplitude modulation, double sideband % with transmission carrier amodce amdsbsc % Amplitude modulation, double sideband % suppressed carrier amodce amssb % Amplitude modulation, single sideband % suppressed carrier amodce qam % Quadrature amplitude modulation amodce fm % Frequency modulation amodce pm % Phase modulation 小結(jié) 本章介紹了 Matlab通信工具箱中的主要模塊，利用它們可以對(duì)通信領(lǐng)域進(jìn)行研究 、開發(fā)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真。調(diào)用方式和可選擇的方式等等）。在 MATLAB命令窗口輸 入以下命令： help m 可打開通信工具箱中的函數(shù)名稱和內(nèi)容列表： Signal Sources（信號(hào)源函數(shù)） randerr Generate bit error patterns. randint Generate matrix of uniformly distributed random integers. randsrc Generate random matrix using prescribed alphabet. wgn Generate white Gaussian noise. Signal Analysis Functions（信號(hào)分析函數(shù)） biterr Compute number of bit errors and bit error rate. eyediagram Generate an eye diagram. scatterplot Generate a scatter plot. symerr Compute number of symbol errors and symbol error rate. Source Coding（信源編碼） arithdeco Decode binary code using arithmetic decoding. arithenco Encode a sequence of symbols using arithmetic coding. pand Source code mulaw or Alaw pressor or expander. dpcmdeco Decode using differential pulse code modulation. dpcmenco Encode using differential pulse code modulation. dpcmopt Optimize differential pulse code modulation parameters. lloyds Optimize quantization parameters using the Lloyd algorithm. quantiz Produce a quantization index and a quantized output value. ErrorControl Coding（差錯(cuò)控制編碼函數(shù)） bchpoly Produce parameters or generator polynomial for binary BCH code. convenc Convolutionally encode binary data. cyclgen Produce paritycheck and generator matrices for cyclic code. cyclpoly Produce generator polynomials for a cyclic code. decode Block decoder. 湖南 科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 encode Block encoder. gen2par Convert between paritycheck and generator matrices. gfweight Calculate the minimum distance of a linear block code. hammgen Produce paritycheck and generator matrices for Hamming code. rsdec ReedSolomon decoder. rsenc ReedSolomon encoder.