通信基础知识(通信原理).doc

第一部分数字通信基本原理
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数字通信系统

信号可用来传输信息。信息可用语言、文字、图象等表达•但在很多情况下，这些表达 信息的语言文字不便于直接传输。因此在近代科学技术中,常用电信号来传送各种信息，即利 用一种变换设间间隔T(取 样周期)不能太长,或者说取样频率不能太低。
由取样泄理一奈奎斯特左理可知：取样频率(f S)应大于传输信号中最高频(fm)的两 倍。即 f s>2 f nu
在电话通信系统中，用340 0赫作为最高频率(fm)已能很好满足用户的要求。考虑到 一定的冗余，目前PCM通信规能话音信号的取样频率fs为800 0赫，即f s=8000赫。
取样周期 T= 1/ f s= 1/ 8 000=125 u s(微秒)。
为了在取样前把话音信号中大于fm( f m=3400赫)的频率成分去掉，在取样器要设苣 一个上限频率为3400赫的低通滤波器，使最高频率限制在3400赫。
2•量化——信号在幅值上的离散化
取样化所得到的取样信号虽在时间上是离散的•但它在幅度取值上仍是连续的，即它 可以是输入模拟信号幅值中的任意幅值，或者说可有无限多种取值，它不能用有限个数字来 表示，它仍属模拟信号。要想使它成为数字信号，还需把它的取样值进行离散化处理，将幅值 为无限多的连续信号，变换成幅值为有限数目的离散信号，这一幅值上离散化处理的过程称 为量化。量化就是“分级"的意思，量化采用类似“四舍五入”的方法，使每一个取样值用 一个柑近的幅值来近似。量化方法可分为线性量化和非线性量化法。
a •线性量化
线性量化也称均匀量化•它把输入的取样值的范围划分为若干等距离的小间隔，每个小 间隔叫做一个量化级。当某一输入的取样值落在某一间隔内时,就用这个间隔内的中间值来 近似地表示这个取样值的大小，并以此值输出。这样大信号和小信号的绝对误差相同,而对小 信号来说，相对误差(噪声)很大，也就是说信噪比小，不能满足语音信号的传输要求。(注: 信噪比为输出的信号功率与噪声功率之比。信噪比越大,说明通信质量越好)

非线性量化（又称非均匀量化〉就是使用不等的量化级差（间隔），小信号分级密，量 化级差小;大信号分级疏，量化级差大。或者说量化间隔△随着信号幅值的减小而缩小•使侑 号幅值在较宽的动态范圉内的信噪比都能达到指标规是的要求。
非线性量化是利用压缩和扩展的方法来实现的。不同幅值的信号经过具有压缩特性的 放大器后对小信号的幅度有较大的放大作用，而对大信号的幅度则有压缩作用。这样在对经 过放大后的取样小信号进行量化时，就使小信号的呈化误差相对减少，信噪比得到改善，如果 放大作用大，则改善的程度也大：至于大信号经爪缩、量化后，信噪比将降低，结果使话音 信号在整个动态范鬧内的信噪比基本上相差不多，且都能满足规宦的要求。
国际上允许采用两种折线形压扩特性：1 3折线A律压扩特性和15折线U律压扩特性, 美采用U律，我国与欧洲规定采用A律。

。如 果量化级数为N,则信号幅度上有N个取值，形成有N个电平值的多电平码。但这种具有N 个电平值的多电平码信号在传输过程中会受到^^种干扰，并会产生畸变和衰减，接收端难以 正确识别和接收。如果信号是二进制码