现代数字信号通信原理学习研究.ppt

现代数字信号通信原理 4-1 模拟信号脉冲编码(PCM)调制原理 4-2 数字信号多路复用系统 4-3 数字信号同步传输(SDH)原理 4-4 数字信号时分交换原理 4-5 电话话务量与服务质量的衡量;4.1 模拟信号的脉冲编码调制 (PCM)原理 4-1-1 模拟信号与数字信号 4-1-2 PCM编码调制过程(信号的模 / 数转换) 4-1-3 数字信号编码的过程 4-1-4 例题选讲 ;4-1-1模拟信号与数字信号 1. 模拟信号:人的话音(声波)信号经电话机变换成300—3400Hz范围的电波信号,其振幅的形状,与声波振幅形状相同,称为“调幅模拟信号”,每个话路标准频率带宽为4KHz。 2．我国PCM数字标准信号:每路模拟信号经“脉冲编码调制”(PCM,Pulse Code Modulation)后变成64Kbit/s的数字信号流,我国采用A律13折线编码方式,基群(一次群)速率为2048Kbit/s。 3。数字化调制:分为脉冲编码(PCM: Pulse Code Modulation )调制和参量调制两种:PCM调制,指对信号的“幅度值”进行数字化后变成64Kb/s的数字信号流。参量调制,对信号的某种参数进行数字化处理。;(3)数字通信信号的特点: ①与计算机信号一致,便于使用IP等分组交换通信技术,统一传输、统一处理; ②抗干扰能力强,无噪声积累;便于加密处理; ③采用时分复用,便于实现多路复用通信:因为数字信号在时间上是离散的; ④设备便于集成、小型化:采用微电子(大规模集成电路)技术,系统设备体积小,集成度高; ⑤占用频带宽:模拟信号:一路模拟电话所占频带仅为4KHz;数字信号:一路数字电话频带一般为64KHz;但随着光纤数字信号多路复用技术的发展,该缺点的影响已可忽略不计。;“抽样”是对模拟信号进行周期性的扫描, 把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。我们要求经过抽样的信号应包含原信号的所有信息, 即能无失真地恢复出原模拟信号。  “量化”是把经抽样得到的瞬时值进行幅度离散,即按规定的电平标准值,把抽样值用最接近的电平表示。  “编码”是用二进制码组表示有固定电平的量化值。实际上量化是在编码过程中同时完成的。图1-5是PCM单路抽样、量化、 编码波形示意图。 ;信号的抽样-量化转换示意图;三种抽样信号:;2. 量化原理:分为以下4点:;(3)非均匀量化的提出:为解决量化编码中信号的“信噪比”随幅度变化的???题,实现话音信号的幅度大小变化时,信噪比为恒定值的要求,采用“非均匀量化”的方法:对小信号先进行放大,对大信号先进行缩小的“压扩均衡”的过程。 (4)量化误差:量化值xq与实际的信号抽样值 x 之间的误差称为量化误差,根据量化原则, 量化误差最大不超过±Δ/2,而量化级数目越多,Δ值越小,量化误差也越小。 量化误差一旦形成,在接收端无法去掉,它与传输距离、 转发次数无关, 又称为量化噪声。;3.(非均匀量化)编码的过程;图 4-3 13折线信号压扩均衡示意图 ;编码的过程:概念上,采用“逐次反馈比较”型编码器,利用“中值比较判别法”,将PCM信号编为8位码;由于抽样频率是8KHz,故每话路的速率为8KHz×8位码=64kbit/s。 根据上述编码原则,将8位码分成三部分: P1:极性码,判断码位的正负极性; P2-P4:段落码,判断码位的段落;共8段; P5-P8:段内码,确定码位在16级段落内的实值。 ;编码原则;PCM编码规则一览表(P2-P8 码);[例题]:已知某PCM编码电路的量化范围为±4096mw,求 XPAM=1121mw 的PCM编码值及实际编码量化误差值。 [解]:(1)求量化级:Δ=Umax / 2048 = 4096mw / 2048 = 2mw (2)正负极判断:设PAM信号值为X,因X=1121mw 0,故 P1 =1 (3)段落码编码方式:XPAM=1121mw 128Δ= 256mw 故 P2 =1 XPAM=1121mw 512Δ =1024mw , 故 P3 =1 XPAM=1121mw 1024Δ= 2048mw , 故 P4 =0 (4)段内码编码方式: XPAM =1121mw ＜512(1+1/2)Δ=1536mw, 故P5 =0 XPAM =1121mw ＜512(1+1/2×0+1/4)Δ=1280mw , 故P6 =0 XPAM =1121mw＜512(1+1/2×0+1/