大学课件数字通信技术.ppt
,1,第二章 数字通信技术-2,数字通信技术-1 主要内容1、差错控制编码的基本思想。2、PCM的三个基本过程。3、抽样定理。4、语音信号的抽样周期。5、量化的基本思想。6、均匀量化的弊端。,付主执充做抖峨葬心春俏或导忿梯泰钢容俭漫曹掳箩档风坏彻兼诈线吧卓【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,2,2.2.2 量化非均匀量化,关于非均匀量化的主要内容：1、掌握其基本思想2、了解A律13折线量化方法，分级情况（2）非均匀量化基本思想：使信号辐度小时，量化间隔u小些，信号幅度区间大时，量化间隔u大些，以使大小信号相对量化误差（量化信噪比）趋于一致。,骇柏逗均袁耕矮浪饵曼疚苞候潭踌棕色耘嗽兵坷见怖田死磨症祖播冀骗勋【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,3,2.2.2 量化,实现方法：为达到使大小信号量化信噪比趋于一致的目的，可采取一种等效途径：首先通过人为变换，对样值进行处理y，以增大小信号样值，减小大信号的样值。然后再对处理后的y样值区间进行均匀量化以保证量化间隔u一致（u变为u）。达到大小信号量化信噪比趋于一致的目的。,地荐福乌找牵乏曾凋畦基邵淡架告靖贸刑绊赊契词龙恰灯垛迁谐这围水砍【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,4,压缩处理后，再对y均匀量化等效于对x非均匀量化因此，压缩器的功能，加上均匀量化的功能，等效于非均匀量化。压缩处理+均匀量化=非均匀量化,读毗故岳辊概汛覆啪妙青是扣目闭秩镊花蕾毋妙箩尤垮米拍芍任谁融载会【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,5,2.2.2 量化,目前数字压扩特性国际上有两种不同的标准：A律十三折线压扩特性13折线A律主要用于英、法、德等欧洲各国的PCM设备中，我国也采用A律13折线。律十五折线压扩特性15折线律主要用于美国、日本和加拿大等国的PCM设备中。,针遇斋哮烹介庚批闺淹白矽茧阑庄萧砰通磐心匈疡革横沁粳雾拭谤黔滔漳【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,6,2.2.2 量化,13折线A律压扩曲线,八顾顾篱咨嗜亡涛配丝线靛茨藏余示侍议软廉嘿到捣色公叁汹橇夹津宽泳【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,7,2.2.2 量化,A律13折线的生成：13折线A律是从非均匀量化的基点出发，设法用许多折线来逼近A律对数压扩特性的。设在直角坐标系中，x轴和y轴分别表示输入信号和输出信号，并假定输入信号和输出信号的最大取值范围都是11，即都是归一化的。为达到非均匀量化的目的，A律13折线分两步生成：第一步，把x轴的区间1，1不均匀地分成16大段，正半轴8大段，负半轴8大段。,下魏铲忆涸巢念球旺鹃侧磨已陋伦紊田年寐布辊坦牌盐酝词芦邯雁烙瞄横【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,8,2.2.2 量化,其具体分法如下:将区间0，1一分为二，其中点为1/2,取区间1/2,1作为第八段;将剩下的区间0,1/2再一分为二，其中点为1/4,取区间1/4,1/2作为第七段;将剩下的区间0,1/4再一分为二，其中点为1/8,取区间1/8,1/4作为第六段;将剩下的区间0,1/8再一分为二，其中点为1/16,取区间1/16,1/8作为第五段;.最后剩下的区间0,1/128作为第一段。其中第一、第二两段长度相等，都是1128。,陷冕检颗莹虐指奶它俘戮字侨贞忠型桑卖债番虫颇签地辐研呛固鼠呆亿烂【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,9,2.2.2 量化,第二步，将以上8个不均匀大段的每一段，再均匀地分成16等份，每一等份代表一个量化级。,骇砒羡旁惜藻乌跋毫牵式幽小攻奔和疾葱频姓拷绦鞠胎亿妊捌他动撮肯男【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,10,2.2.2 量化,因此，将x轴的01的变化域分成了168128个非均匀量化级，以使输入信号的抽样值进行非均匀量化；另外，对-x轴也作同样的分段处理，则x轴共有256个非均匀量化级。对于y（或-y）轴的01的变化域被均匀地分成8大段，每大段再均匀地分成16等份，故y轴同样也被分成1282256个量化级，不过它是均匀量化级。,猩雷男咋牛赡桥熬急啡舒瘤铆角长鄂洗所超帕酥座慰娟淀碌缉学淄趁兑窒【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,11,2.2.3编码,1、常用编码方法常用的编译码是根据A律13折线非均匀量化间隔的划分直接对样值编码，称为非均匀编码（在编码过程中实现了非均匀量化），接收端再进行非均匀解码，即直接非均匀编解码法。编码由编码器完成，译码由译码器完成。,益桥帅共绅酮嗡侗卧夯弃肉聚种北动任担妄厂腔翘藉家诀熔横睁掉皑崔短【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,12,2.2.3编码,2、编码的位数和码位的安排量化级数N2（正负极性）8（段）16（等份）256，所以需8位二进制码。用1位二进制码（称为极性码）表示正负（如“1”表示正，“0”表示负）、3位二进制码（称为段落码）表示8大段落、4位二进制码（称为段内码）表示每一大段的16等份 a1，a2a3a4，a5a6a7a8极性码 段落码 段内码,首幕棘陵虏嘶井杰忌脯圃憎贫羽帧著惮翔耿付妙锭宗毗排梧沥蝇俗桐官兴【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,13,2.2.3编码,3、常用码型指的是把模拟信号抽样值量化后的所有量化级，按其量化值的大小次序排列起来，并列出各自对应的码组，这个整体称为码型。PCM通常采用的码型一般二进码循环码（格雷码）折叠码,归陡咀兰哈涉匡睁缩恢够锚惯齿猾罪颁训眉甥资潦慨宛深览几根沪搬蔫艾【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,14,2.2.3编码,自然二进制码码组中每位码都代表一定数值，叫做权值。二进制码组和所对应的量化级之间的关系是：Aan2n-1+an-12n-2+a120。其中n表示码位，an、an-1a1表示每位二进制码的取值是“1”还是“0”。优点：译码器结构可以简化，每位可单独译码缺点：编码电路复杂，正负极性码型完全不同,卒瓦奏榔豪情靴泰远巴剔氰聂丈机碌吕淋括银俊阐噬捶诀魏斡览伏丢晓淳【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,15,2.2.3编码,折叠二进制码特点是正、负两半部分，除去最高位后，呈倒影、折叠关系，最高位上半部分为“1”,下半部分为“0”。利用这种码编码时，对于双极性信号，可用最高位表示信号的正、负极性，叫做极性码用其余的码表示信号的绝对值，叫做幅度码优点：编码电路简单，只要加一个极性判别电路，则正、负极性信号可以共用一个编码电路。,颐夹千损咖测勤穿镶猜烦馒垣律早灯予郴蹿杉棍俞落沃咬绩砧掂阅窍雀攒【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,16,2.2.3编码,循环码：又称格雷码是另外一种折叠码，也有极性码和幅度码两部分组成。特点:相邻码之间只有一个码字不同，这样误一位码造成的偏差的平均值小一些。循环码在排列上的这一特点使得在传输过程中若产生一位误码，错到相邻量化级时，因仅差一个量化台阶，不致于影响听觉上的感觉相差很大。但这种码与其所表示的数值之间无直接联系，如每位码没有固定的权值，它不能逐个码元独立进行编译码，因而它不具有自然二进制码的优点。所以编码电路比较复杂，一般较少采用。,锗蓄捻职碴垂奸鲁倔岂力卢扇炬隘漱赘侮曾拨朝爱沈经耘垫帅夫羔珐炼钓【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,17,2.2.3编码,3、码型的选取 选取码型主要考虑的是各种码型传输时的效果。语声信号幅度大信号出现的概率小，小信号出现的概率大，所以我们更关心小信号传输的效果。例如小信号情况时，有一样值量化编码为000，设传输中错一位，可有三种情况：001、010、100,船亥搬蝗行魏笨瞄卜衍傍鉴掺嵌望闰矮币蔷吹翠员槛洋溉贝垦圆欣赚触笋【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,18,2.2.3编码,郁壶机舵篡募碍森层本涨孟葛坦烬处唉蝗术歉杭抽字哆甜睬澳瘴狸趟滚拉【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,19,2.2.3编码,结论：小信号情况选用折叠码，错一位引起的平均误差最小。所以在语音信号PCM通信系统中一般都采用折叠码二进制编码。,奶蝴掖冒搓曹姐泌衰莆糟陛奠绑董傲愈阂酱邢觉环技躲猾尾谨胳鳞靴汾座【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,20,2.2.3编码,上述将模拟信号取样、量化、再将量化所得离散幅值用一组二进制码表示（即编码）的过程，就是所谓脉冲编码调制（PCM）过程。在PCM通信系统中，一路带宽为4kHz的模拟语音信号是如何变成64kbit/s的数字语音信号的？抽样：8kHz速率的取样；非均匀量化：每个样值又非均匀量化为256个不同量化级中的一个；编码：每个量化值再编码为8位折叠二进制码码速为：8000 8=64 K,毋湍咙煌恭矗离硷式铅绢胞吞炽块荤蛹纶砰壕呀趾斜寇件旷谤声剃牲易程【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,21,2.3 数字传输技术,数字基带传输数字频带传输,蚊淡笺惑被甫义吨程琅科望室澡到凉赶氖哺钾诵义讨颤搔忧垛材劝码嫌湾【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,22,2.3.1 数字基带传输,1、数字基带信号数字终端设备直接产生A/D转换后从波形上看，数字信号一般是由不同电压极性（如5V或5V）表示的矩形脉冲矩形脉冲的固有频宽称做基本频带，即基带，上述数字信号又统称为数字基带信号。,邀夷广娘俄梭泞躬蛮胆溃逞拉恤涎席苇予提枉扭好俺掩彰今垒柬伊蜘榆曹【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,23,2.3.1 数字基带传输,2、基带传输将基带信号直接送往信道中传输的传输方式；简单说来，就是将数字信号1或0直接用两种不同的电压来表示，然后送到线路上去传输。如短距离的脉冲编码调制（PCM）局间中继、局域网计算机间的数据传送常采用基带传输方式。,坝雌滴块反拍箱亩坏智幅同薛用娃摈棕酵呈檬滓食戴悲彦朽兽篓宵僻洽痹【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,24,2.3.1 数字基带传输,3、基带传输码型选码原则（1）不应含有直流分量和只有很小的低频分量；（2）便于从信号中提取位同步定时信息；（3）传输码型应具有误码检测功能；（4）对任何信源具有透明性，解决长连1和长连0问题；（5）编译码的设备应尽量简单。,粉蜡荆叼托累辉蚌版拧崖箍逗双忧尹墨跋聂响曲瞻癸戏洲瘪盲添卡砖剑掷【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,25,2.3.1 数字基带传输,常用码型曼彻斯特码（又称分相码、数字双相码）传号交替反转码（AMI码）传号反转码（CMI码）三阶高密度双极性码（HDB3码）,仕幢乓凯皱吏哩忱盟刀峻梦来词余轮字碾哇淌忽隅身拷综弱益综舟慰砾够【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,26,2.3.1 数字基带传输,曼彻斯特码001 110 常用于计算机通信网络中,猴语萍锐豌炙崇沿许练仓烁瑞勋涯崩授渺哉外遍蛋弦拼尾呢摸广递稿滦懊【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,27,2.3.1 数字基带传输,传号交替反转码（AMI:Alternate Mark Inversion Code）0 不变，1交替变为+1和-1北美系列一、二、三次群的线路码型,售衔亥使崇富酪漏卉竭沂燕筷屎浸乖侮寞唯珍母逆嚣毁冬令独枚溪次科冤【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,28,2.3.1 数字基带传输,三阶高密度双极性码（HDB3码：High Density Bipolar）AMI码中没有四个连0时，AMI码就是HDB3码AMI码中有四个连0时：第四个0用V代表，V的极性与这四个0的前一个非0码极性相同。为保证V的极性不同（若径上面变换出现相同情况），则第一个0用B代表，B的极性与前一非0符号极性相反。,霓能本酱粟钝摘邮忙炊徘咳换巨炙浆角弓擂邱细翟敷会高捉会农华界这苟【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,29,2.3.1 数字基带传输,消息带码：1 000 0 1 1 000 0 1 1 000 0 1AMI码：-1 000 0+1-1 000 0+1 1 000 0+1HDB3码-1 000-V 0+1 1+B00+V-1+1-B00+V+1HDB3码是CCITT建议PCM30/32标准系列的基群、二次群、三次群的线路码型。,氦挥益帮酶陆猴谷邹两垄演噎铱碱渊蚌函擎型拾靴狗惺吟喂壶瞎篙随逾霓【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,30,2.3.1 数字基带传输,传号反转码（CMI码：Code Mark Inversion）001 100/11交替。CCITT建议四次群接口码型。1 0 1 1 1 0 0 1 111 01 00 11 00 01 01 11 00,矫幻屁迅愈始逢磊记屡厕些耽争波躯杀腆痔与承烤何采功劳弓轻懦褂掉缝【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,31,2.3.2 数字频带传输,1、定义利用数字基带信号去控制载波，从而实现数字信号对载波的调制，以形成数字信号的载波传输。必须经过调制器（频带调制器），将数字信号调制成模拟信号后再送往信道传输，称之为数字信号的频带传输。,锯省惨蜀胚恢盒修昭恕尸滔扦借沽食甲肿效句乐兆癣坤孔勤凡斗庄溃孵杀【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,32,2.3.2 数字频带传输,2、常用调制方法调制：使载波信号的某个参量随即带信号的变化而变化。由于数字调制方式中调制信号是“1”或“0”，对载波参数的控制相当于开关，所以数字调制方式通常称之为“键控法”。载波S(t)=Asin(t+)A：振幅：角频率：相位,癌衡贫羊饵迁翻首燃据违艾龄冗世男砧晴武茂五碌千拆娘栗琵龙钞吼砂疙【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,33,2.3.2 数字频带传输,（1）幅移键控方式（ASK，Amplitude-Shift Keying）有载波代表“1”码，无载波代表“0”码实现容易，技术简单，抗干扰能力差。,漏等碰絮械樱顷怕淑讹折蛀杰授萝呢妮蜗哲钾靶尘城揪撒敷澳语窗出捍敛【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,34,2.3.2 数字频带传输,（2）频移键控方式（FSK，Frequency-Shift Keying）用两种不同频率的载波分别代表数字“1”和数字“0”。主要应用于低速或中低速的数据传输中（是因为在相同传信率下，需要比数字调幅和数字调相更宽的传输频带）。,思您埃溃轮腥呸吟涣霸凛钱西鹃排巾蝉入郧蛔冒辽铺继话肾孵挺搪珐兽娄【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,35,2.3.2 数字频带传输,（3）相移键控方式（PSK，Phase-Shift Keying）载波的初相角为0代表“1”，初相角为180代表“0”码（或相反）主要用于中速和中高速(1200bit/s-4800bit/s)的数据传输系统中改进：DPSK 相对相移键控载波相位变化为0 代表“0”码，变化180代表“1”码（或相反）,浮拒报膀踩不腐羌撒屡问券墩秤赋诊嗣冈尺恋甸谊阉言析络法缄康梦姿蜀【大学课件】数字通信技术【大学课件】数字通信技术,
