数字通信原理第一章概述一、通信及通信系统的构成1、概念2、构成二、信息、信号及分类1、信息：用来消除不定性的东西。2、信号：是用来携带信息的载体。3、信号分类：模拟信号：强度的取值随时间连续变化，取值个数无限。数字信号：强度参量的取值是离散变化的，取值个数有限。PAM信号是模拟信号。（时间上离散，但幅度取值不是有限个。）三、模拟通信和数字通信四、数字通信的特点及性能指标1、特点：（1）抗干扰能力强，无噪声积累（2）便于加密处理（3）利于采用时分复用实现多路通信（4）设备便于集成化、小型化（5）占用频带宽2、性能指标：信息传输速率（bit/s）：每秒钟传输的信息量。有效性指标符号传输速率（Bd）：单位时间内传输码元的数目。频带利用率：单位频带内的传输速率。误码率：在传输过程中发生误码的码元个数与传输的总码元数之比。可靠性指标抖动：是指数字信号码相对于标准位置的随机偏移。M进制信号与二进制信号码元数n的关系为：M=2n因此，信息传输速率与符号传输速率的关系是：Rb=NB·log2M式中：Rb为信息传输速率。NB为符号传输速率。M为码元（或符号）的进制数。例如：四进制码元序列符号传输速率2000Bd，其信息传输速率为多少？Rb=NB·log2M=2000×log24=4000bit/s用来衡量数字通信系统传输效率（有效性）的指标应当是单位频带内的传输速率。误码率（平均误码率）Pe=limN→∞发生误码个数n传输总码数N第二章语声信号数字化编码第一节基本概念A/D变换抽样：是将模拟信号在时间上离散化的过程。量化：是将信号在幅度上离散化的过程。编码：是将每个量化后的样值用一定的二进制代码来表示。D/A变换：译码、滤波（低通）第二节PCM编码一、抽样1、抽样定义及实现的电路模型fs(t)=f(t)×ST(t)2、抽样定理（能判断信号的类型，确定抽样频率的大小，画出频谱图）（1）低通型信号：是指低端频率从0或某一频率f0到某一高限频率fM的带限信号，并有f0〈fM－f0的限定条件。fS≥2fM例：（2）带通型信号：f0>fM－f0=B2fMn+1≤fS≤2f0nfS=22n+1(f0+fM)n=[f0B]（取整）0fM=4f(KHZ)048121620fS=8KHZ原1下1上（3）与抽样有关的误差①抽样的折叠噪声：若fS<2fM②抽样展宽的孔径效应失真二、量化1、定义:量化是把信号在幅度域上连续取值变换为幅度域上离散取值的过程。2、均匀量化：各量化等级间隔相等的量化方式。量化间隔：Δ=2UN量化级数：N量化值：ui量化误差：e=u−u'（即原信号-量化后信号）。非过载区，emax=Δ2；过载区e≥Δ2。过载电压：U3、量化噪声的计算非过载区量化噪声功率：N非过载区=δ2=112(Δ)2=U23N2说明非过载区量化噪声仅与量化间隔Δ的大小有关，或者说，在临界过载电压U一定时仅与分级数N有关。过载区量化噪声功率：N过载区=δ‘2=ue2⋅e−√2Uuen+1n下fMf00nfS−fMf0fM(n+1)fS−f0nfS−f0(n+1)fS−fM总的量化噪声：Nq=N非+N过量化信噪比=S/Nq=ue2Nq。以对数形式表示有：(S/Nq)dB=20lg(√3N)+20lgxe=20lgxe+6l+4.8（N=2lxe=ueU<110。xe为信号电压归一化值）4、非均匀量化及压缩扩张技术（1）定义：量化间隔不均匀。特点：信号幅度小时，量化间隔小，其量化误差也小；信号幅度大时，量化间隔大，其量化误差也大。可以改善小信号的量化信噪比。实现：采用压缩扩张技术。（P24-P25）（2）A律压缩特性：以A为参量的压扩特性。y=AX1+lnA0≤|X|≤1Ay=±1+lnA|X|1+lnA1A≤|X|≤1通常选A=87.6的压缩特性，按A律压缩特性实现非均匀量化的量化量化信噪比为：(S/Nq)非均匀=20lg√3N+20lgXe+20lgdydx=(S/Nq)均匀+20lgdydx小信号时，y=AX1+lnA，dydx=A1+lnA大信号时，y=1+lnAX1+lnA，dydx=11+lnA⋅1X结论：非均匀量化时，小信号的信噪比会增大；大信号时改善减小，以致信噪比比均匀量化时小。注意：对A律13折线量化信噪比的计算公式、方法及相对于均匀量化信噪比的改善量，大专不作要求，但仍应知道以上结论。三、编码与解码1、二进制码组及编码基本概念二进制码，一般二进制码。P32天平称重：5.2（样值）→5（量化）→101（编码）。2、非线性编码与解码（1）A律13折线编码的码字安排极性码段落码段内电平码a1a2a3a4a5a6a7a8①段落码与量化段的序号关系量化段序号...
