通信概论串讲笔记20111210(3)

任务是：根据输入的样值脉冲编出相应的8位二进制代码，除第一位极性码外，其他7位幅度码是通过逐次比较确定的。 如IS＝+1270

判断C1是看‘+’‘-’号

判断C2: IS>128 为1 上半区段 5-8段落 段落起始电平 (Ii△)(0,16,32,64,128,256,512,1024) 判断C3:IS>512 为1 7-8段落 判断C4:IS>1024 为1 第8段落

段落起始为1024，所以量化间隔△νi =1024/16=64

判断C5: IS< (1024+64*8=1536) 为0 处于前8级内 量化间隔△νi（1，1，2，4，8，16，32，64） 判断C6: IS< (1024+64*4=1280) 为0 处于前4级内 判断C7: IS> (1024+64*2=1152) 为1 处于2-3级 判断C8: IS> (1024+64*3=1216) 为1 处于3级内。 所以PCM编码为1 111 0011

段内的量化电平为1216，量化误差＝1270－1216＝54。 4、译码

把PCM信号还原为相应的PAM信号，电阻网络型译码器与逐次比较型编码器种的本地译码器基本相同，所不同的是增加了极性控制部分和带有寄存读出功能的7/12位码变换电路。

IC编码电平；IS是样值；量化误差：IS – IC ；ID 是译码电平：ID=IC＋△V8 / 2 译码后的量化误差：|IS-ID|

2.4.3PCM信号的带宽

二进制PCM信号的带宽取决于数据的比特率以及用于表示数据的脉冲波形的形状。 PCM的比特率为：Rb＝fSN fS为抽样频率，N每个样值脉冲的二进制编码位数 PCM信号的第一零点带宽为：B=Rb＝NfS

脉冲形状为sinx/x类型时，PCM所需要的最小传输带宽（奈奎斯特带宽）为Bmin＝Rb/2＝NfH

2.4.4PCM系统的抗噪声性能。

噪声有两种：量化噪声和传输信道种的加性噪声。

2.4.5自适应差分脉码调制（ADPCM）

通常把话路速率低于64kbit/s的编码方法称为语音压缩编码技术。

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语音压缩编码目的是降低数字电话信号的比特率、减小传输带宽。

语音压缩编码方法有：差分脉码调制DPCM、自适应差分脉冲编码ADPCM、增量编码△M等， 1、差分脉码调制---是一种预测编码方法；对当前抽样值与预测值的差值进行编码并传输。 2、自适应差分脉冲编码ADPCM

将自适应技术引入量化和编码过程，以改善DPCM的性能。 自适应量化是指量化台阶随信号的变化而变化，使量化误差减小。 自适应预测是指预测器系数可以随信号的统计特性而自适应调整。 2.5、增量调制（△M） 1、 基本原理

是电平数为2（对预测误差进行1位编码）的DPCM。利用相邻抽样值的相对大小（差值）反映模拟信号的变化规律。利用差值编码进行通信的方式，称为增量调制（Delta Modulation）。 2、 不过载条件和编码范围

阶梯台阶的斜率k为：k＝σ/T=σfS σ为纵轴台阶高度 T为抽样周期 fs抽样频率。 不发生过载条件为：|d/dt * m(t)|max≤σfS 不发生过载的信号临界振幅为Amax＝σfS/ωk

编码范围：σ/2≤A≤σfS /ωk σ/2是起始编码电平 3、 △M系统的抗噪声性能

增大抽样频率能显著提高最大量化信噪比。

2.6、PCM与△M的比较

PCM和△M都是模拟信号数字化的基本方法。

PCM是对样本本身编码，△M是对相邻样值的差值极性编码，这是本质区别。 1、抽样速率 PCM fs≥2fH △M fs≥32Kbps 2、数码率和传输带宽

DPCM Rb＝fSN=64kbps (fS=8khz，N=8) ADPCM Rb＝fSN=32kbps (fS=8khz，N=4) △M Rb＝fSN=32kbps (fS=32khz，N=1) 最先带宽 Bmin=Rb/2 实际传输带宽 B=Rb。 3、量化信噪比

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如果PCM的编码位数N≥4时，PCM的量化性能好； 如果PCM的编码位数N＜4时，△M系统的量化性能好。

PCM适用于要求传输质量高，且频带资源丰富的场合，用于大容量的干线通信。

△M具有编译码简单，低比特率时的量化信噪比高，抗误码特性好等优点。用于专用通信网和卫星通信中。

2.7、基带传输

码型变换----电脉冲存在的形式称为码型，消息代码的电脉冲表示过程称为码型变换或者线路编码。 常用的线路码型由四类：二元码、三元码、多元码和块编码。 2.7.1、数字基带信号的码型

1、二元码----波形为矩形波，幅度取值只有两种电平。

(1)单极性码：用正电平和零电平表示‘1’和‘0’，需要直流传输能力。

(2)双极性码：用正电平和负电平表示‘1’和‘0’，不存在零电平，有利于在信道中传输，不易受信道特性影响，

抗干扰能力较强，RS232接口使用的是该标准。

(3)单极性归零码：归零（RZ）的含义是脉冲宽度τ小于码元宽度TS，即信号电平在一个码元终止时刻前总 要回到零电平。通常，归零波形的占空比为50%。 (4)双极性归零码：双极性码的归零形式。 以上四种码型属于绝对码波形。

(5)差分码：电平跳变表示1；电平不变表示0。（传号跳变）。

差分码是以相邻脉冲电平的相对变化来表示代码，因此称为相对码。 (6)数字双相码(曼彻斯特码)：用一个周期的正负对称方波表示0，用其反向波形表示1 编码规则：1－10；0－01。 (7)Miller码（密勒码）：

又称为延迟调制码， 是双相码的一种变形。 编码规则：

“1”码用码元间隔中心点出现跃变来表示，即用10或者01表示。

“0”码有两种情况：(1)单个0时码元间隔内不跳变，与相邻码元的边界处也不跳变。 (2)连0时，在两个0码的边 界处出现跳变。 密勒码最初用于气象卫星和磁带记录系统，现在也用于低速基带数传机中 (8)CMI码：传号反转码的简称，是一种双极性二电平码。

编码规则：“1”码交替用“11”和“00”两位码表示，“0”码固定用“01表示”。

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双相码、密勒码和CMI码中，每个元二进制信号码都用一组2位二进制码表示，所以又称为1 B2B码。 比较：

单极性码的频谱中含有直流分量和丰富的低频分量，不利于传输。

双极性码的频谱中无直流分量，有利于在信道中传输，且抗干扰能力也较强。

单极性归零码中含有位定时频率分量，是其他码型提取位同步信息时常采用的一种过渡波形。 归零（RZ）的含义时脉冲宽度τ小于码元宽度TS，半占空的含义时占空比τ/TS＝1/2 。 非归零（NRZ）的含义时脉冲宽度τ等于码元宽度TS,即占空比τ/TS＝1。 2、三元码

三元码中的信号幅度取值有3个：＋1，0，－1。 (1)AMI码

AMI码：传号交替反转码。 编码规则：

将二进制消息代码“1”(传号)交替地变换为线路码的“＋1”和“－1”(1使用的是归零脉冲)。 “0”(空号)用零电平表示，保持不变。 优点：

由于＋1与－1交替，AMI码的频谱中不含直流成分，且高低频分量少，能量集中在频率为1/2码速处。 缺点：

当原信号出现连“0”串时，信号的电平长时间不跳变，造成提取定时信号的困难。 解决连“0”码问题的有效方法之一是采用HDB3码。 (2)HDB3码

3阶高密度双极性码，AMI码的改进型。

编码规则：(1)、当0小于或者等于3时，与AMI码相同；

(2)、当0数超过3时，将第4个0化作一小节，定义为000V或B00V，称为破坏节， 其中V为破坏脉冲，B称为调节脉冲。

(3)、V与前一个相临的非0脉冲的极性相同，且相临的V码之间极性必须交替。V的取值为＋1或－1； (4)、B的取值（＋1或－1）应使V同时满足3中的两个要求； (5)、V码后面的传号码极性也要交替。 列子：

消息代码： 1 000 0 1 0000 1 1 0 00 0 000 0 1 1 DHB3码： -1 000 V- +1000V+ -1 +1 B-00V- B+00V+ -1 +1

在AMI码和HDB3码中，每位二进制码都被变换成1位三电平取值（＋1、0、－1）的码，因而这类码称为1B/1T码。

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3、多元码

为了提高频带利用率，可以采用多电平码。

4、块编码

为了提高线路编码性能和同步、检错能力，可以进行块编码。

nBmB码：把原信码流的n位二进制码分为一组，并置换成m位二进制码的新码组，其中m>n。 前面介绍的双相码、密勒码和CMI码都可以看做1B2B码。 nBmB码提供了良好的同步和检错功能。

nBmT码：将n个二进制码变换成m个三进制码的新码组，且m

**选择数字基带信号的码型时，应该考虑以下选码原则：

1） 对于低频传输特性差的信道，基带信号的频谱中应不含直流分量，且低频分量要小。 2） 便于从基带信号中提取定时信息。

3） 高频分量尽量少，以节省传输频带，如多电平码。 4） 抗噪声性能好号。 5） 具有内在的检错能力。 6） 编译码设备要尽可能简单等。

总结：(1)无直流分量，且低频分量小；(2)含有丰富的定时信息；(3)占用带宽窄； (4)抗噪声性能好；(5)具有内在的检错能力；(6)编译码简单。

2.7.2、数字基带信号的频谱

频谱分析的意义在于，可以确定信号的带宽，信号包含的频谱成分，有无直流分量，有无定时分量等。 结论：(1)时间波形的占空比越小，信号占用频带越宽。 (2)单极性RN信号中有定时分量，可以直接提取。 (3)单极性信号的频谱中含有直流分量和丰富的低频分量。 (4)等概的双极性信号没有离散谱，无直流分量和定时分量。

2.7.3、码间串扰（ISI）

数字基带信号在传输过程中，会受到两种干扰：一个是码间串扰，另外一个是信道加性噪声。

码间串扰（ISI）------是指前面脉冲的拖尾蔓延到相邻码元的抽样时刻上，从而干扰了信号检测过程。

2.7.4、眼图

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