无线数据通信技术基础第3章 信源与编码.pptx

第 3 章 信源与编码第3章.pptx3. 1 第3章.pptx信息第3章.pptx码第3章.pptx3. 2 第3章.pptx信源数字第3章.pptx化第3章.pptx3. 3 第3章.pptx差错控制编码技第3章.pptx术第3章.pptx3. 4 第3章.pptx时分多路复用技第3章.pptx术第3章.pptx本章小结 第3章.pptx习题与思考题　　教学目标　? 了解信息码的概念。　? 掌握信源数字化的过程。　? 熟悉差错控制编码技术。　? 掌握时分多路复用技术。　重点、难点　? 模拟信号的数字化过程。　? 常用纠错检错码型。　?30 / 32 路 PCM 通信系统的帧结构。　3.1 信息码　所有数字代码在表征数字信息时都有一定的格式，并且在各个通信层面上可能有不同的格式。例如，我们可以用一段文字表达一种想法，这段文字有规定的语法结构，这是一种格式；这段文字可能通过计算机键盘输入到计算机中，它必须用计算机能接受的格式，如ASCII码；如果要将这段文字从互联网上传出去，还必须用适合网络传输的数据格式，而且可能有好多。各种数据的格式通常由协议所规定，但有时也仅仅由通信双方约定，如对数据的加密。数据格式的形成或转换通过数字编码与解码来实现。　　数字编码有二种类型：　（1）第一类是信源编码。信源编码可以被定义为将信息或信号按一定的规则进行数字化的过程。在自然界中的信号有两种形式，一种是本身具有离散的特点，如文字、符号等，对这一种信号可以用一组一定长度的二进制代码来表示，这一类的码统称为信息码；另一种是连续信号，如语音、图像等，对这种信号的数字编码与解码过程，实际上就是模数转换（ADC）和数模转换（DAC）过程，在通信中常用于语音编码的ADC有脉冲编码调制（PCM）以及它们的各种改进型。　　（2）第二类是信道编码，也称差错控制编码。信道编码是为了让误码所产生的影响降至最低所进行的编码。　下面就这二类编码的原理与方法作一些介绍。图3-1表明了数字编码器与数字解码器在整个数字通信系统中所处的位置。图3-1 数字通信系统中的编码与译码　　文字或符号之类的信息本身有数字特性，可以用一个等长的码组表示，这种码组称为信息码。信息码的码组长度与符号的总数有关。设符号的总数为N，码组的长度为B，则有　　B≥lbN 　 （3-1）　这里的B应是整数。从提高编码效率的角度出发，B的取值应尽量的小。例如，对26个英文字母进行二进制编码时，Bmin=lb26=4.7，因此可取B=5。　　ASCII码是最常用的信息码之一，它被大量地用在表示英文字母和各种符号的场合。当你在计算机键盘上敲一个键时，一组ASCII码就发送给计算机。ASCII码是码组长度为7位的二进制码，可以表示128个不同的字符。尽管ASCII码是一种7位码，但实际上编码的每个字符用8位即一个字节（byte）进行存储和传输。在多数情况下，第8位作为校验码用来检测错误。　除了ASCII码以外，通信中有时也会用到莫尔斯码、博多码、BCD码等，其码表可以在有关资料中查到。　　　3.2 信源数字化3.2.1 引言　一般来说，来自自然界的信息主要是模拟信号，如话音、图像和各种测量信号。由于数字通信在信号的传输质量、信号的处理等方面具有模拟通信系统所不可比拟的优势，因此模拟信号的数字传输已成为现代通信的重要组成部分。例如，第一代移动电话的语音部分传输是模拟方式，而现在GSM系统和CDMA系统则采用了全数字传输；固定电话系统中各交换机之间的信号传输已全部数字化；数字电视信号的传输也已数字化。3.2.2 模拟信号的数字化　模拟信号从波形上看是时间上连续、状态（电压值）上连续的信号，而数字信号则是时间上离散、状态上离散且用数字代码表示的信号。因此模拟信源的数字编码通过取样、量化和编码三个步骤实现。　　1.取样　波形编码的第一个步骤是将时间上连续的模拟信号转换成时间上离散的模拟信号。这个过程可以通过对模拟信号的取样来实现。图3-2是取样电路原理及其工作波形。取样电路实际上是一个电子开关，取样脉冲是一个周期性的矩形脉冲。在取样脉冲高电平出现期间电子开关导通，输出模拟信号，其余时间电子开关关闭，输出零电平。这样，随着电子开关的周期性的导通与关闭，模拟信号被转换成了样值脉冲序列。样值脉冲序列也称为脉冲幅度调制（PAM）信号。图3-2 取样电路及波形　　取样脉冲的重复频率必须满足取样定理的要求，否则就无法将PAM信号恢复成原来的模拟信号。如果一个模拟信号的最高频率为FH，取样定理要求取样速率必须不小于2FH。2FH称为奈奎斯特速率或奈奎斯特带宽，1/2FH被称为奈奎斯特间隔。　　　2.量化　波形编码的第二个步骤是将每一个样值进行量化。量化是将每一个样值用有限个规定值替代的过程，这些规定的值称为量化电平。例如