卫星通信第4章v3课件.ppt

第4章 信号传输与处理技术 4.1. 信源技术 4.2. 数字信号调制 4.3. 信道编码 4.4. 差错控制 4.5. 信号处理技术 概要 4.1 信源技术 信源处理主要工作 对信源的数字化 信源编码 信源编码的目的 尽量减小信源的冗余度 对话音或图像信号进行数据压缩传输 降低系统的传输速率，提高通信系统效率 4.1.1 信源及其编码 1、语音信号及其编码 话音信号的处理 抽样 量化 编码 语音编码分类 波形编码 参量编码，即声码器 波形编码 波形编码是直接将时域信号变成为数字代码的一种编码方式 PCM DPCM ⊿M ADPCM 速率16~64kbps LPC声码器 LPC（线性预测编码）声码器是参数编码的一种主要形式 参数编码是以发音机制模型作为基础的，用15个参数构造结构模型 压缩后的速率可达2.4kbps 改进的LPC声码器 音乐信号的编码 2、静止图象信号 一幅数字图象可以看成是一个象素序列。当图象是黑白时，每个象素的值只用灰度值表示。而当图象是彩色时，每个象素必须用三个值表示，通常为象素的RGB或YUV值。 JPEG系统算法 通过离散余弦变换减少图象数据的相关性 利用人眼视觉特性对系数进行自适应量化 对每个子块量化后的系数矩阵进行Z形扫描，将系数矩阵变换成“符号”序列 用Huffman变长编码对“符号”序列进行熵编码 3.电视信号 (1)彩色电视信号 电视信号包括两部分 视频信号 音频信号 (2)视频编码技术 视频编码的主要目的是在保证一定重构质量的前提下，以尽量少的比特数来表征视频信息。 视频编码技术（续） 帧内压缩 基于JPEG方法：DCT、量化、熵编码 数据速率控制 量化控制 帧间压缩 预测编码 运动补偿 双向预测（帧序重排） 4.1.2 多媒体信号 多媒体信号集中了文字、语音、视频、图象等多种媒体数据信息。 多媒体的关键特性在于信息载体的多样性、交互性和集成性。 4.1.3 数据信号及压缩技术 Huffman编码 游程编码（RLE） Lampel-Ziv-Welch编码（LZW） 4.2 数字信号调制 信息传递的两种方式 基带传输——无需进行基带频谱搬移就能以基带信号形式传输的方式 频带传输——将基带信号的频谱搬移到某个载波频带内进行传输 4.2 数字信号调制（续） 4.2 数字信号调制（续） 对调制方式的要求 要求调制后的信号波形具有恒包络特性。 调制技术最好具有高的功率有效性和频谱效率，即具有较好的抗干扰能力和频带利用率。 4.2.1 相位调制 相位调制信号是用基带信号去调制载波的相位而形成的调制信号，相位调制信号具有恒包络的特点。 卫星通信中常用的相位调制包括：BPSK、QPSK、OQPSK、π/4-QPSK。 在单个码元时间内，相位调制信号可以表示成如下 1.二进制调相信号 BPSK信号将二进制符号0、1分别对应载波的0、π相位，可以表示成： 4.2.1 相位调制 对于 为矩形的情况，即基带信号为双极性NRZ码时，BPSK信号的功率谱密度为 2.四进制调相信号 QPSK信号可表示成： QPSK的功率谱 QPSK调相信号的产生 QPSK调相信号的解调 QPSK的解调可采用相干解调的方法或用相关器解调，其原理分别如图8.3-6和8.3-7所示。由于QPSK是两个正交2PSK信号的合成，因此解调可以采用和2PSK信号类似的解调方法，这需要两个2PSK接收机。 DQPSK调相信号的产生 DQPSK调相信号的解调 DQPSK的解调，可以用相干方法（乘积—低通滤波）或相关器方法（乘积—积分）。这一过程和QPSK是一样的。但解调所得[c,d]还需经差分译码，并/串变换还原为原来的二进制序列。 调相信号结论二 3.偏移QPSK信号 OQPSK称为偏移（或参差）四相移相键控，它是在QPSK基础之上发展起来的 OQPSK与QPSK相位图相同 OQPSK只允许相邻符号之间的相位差为90o 偏移QPSK信号调制/解调 4.2.2 频率调制 1. 多载波调制 （OFDM） 设中心频率为 ，带宽为W的信道采用N个子载波的OFDM技术，每个子载波占用带宽 ，每个子载波上的符号速率为 ，码元间隔 ，其中 ，则子载波 设 时间内各子载波上传输的符号为 ， 是复包络信号，则OFDM信号可以表示成： 等效基带信号为 2.连续相位频移键控 CPFSK信号可以写成如下形式： 2.连续相位频移键控 CPFSK信号根据输入比特+1，-1选择输出信号的频偏+fd、-fd，并且比特之间信号相位是连续的。 3.最小移频键控 最小移频