通信原理课程综述报告.doc

HEFEI UNIVERSITY 通信原理综述报告 姓 名 马伟明 学 号 1305062039 班 级 电子信息工程（2）班 代课老师 张倩 2015 年 1 月 2日 目 录 1.脉冲编码调制过程 1 1.1抽样 1 1.2量化 2 1.3编码 6 2.脉冲编码调制的调制原理 7 3. 脉冲编码调制在数字通信系统中的应用 8 4. 总结 9 参考文献 9 1.脉冲编码调制过程 PCM主要包括抽样、量化、编码三个过程。取样是将时间连续的模拟信号转换成时间连续的，幅度离散的取样信号；量化是将时间按离散、幅度连续的信号转换成时间和幅度均离散的信号；编码是将量化的信号编码形成一个二进制的码组。国际标准化的PCM码组（电话语音）是用八位码组代表一个抽样值。编码后的PCM码组，经数字信道传输，在接收端，用二进制码组重建模拟信号，在解调过程中，一般采用抽样保持电路。预滤波是为了把原始语音信号的频带限制在300－3400Hz左右，所以预滤波会引入一定的频带失真。 1.1抽样 所谓抽样就是不断地以固定的时间间隔采集模拟信号当时的瞬时值。下图是一个抽样概念示意图，假设一个模拟信号f(t)通过一个开关，则开关的输出与开关的状态有关，当开关处于闭合状态，开关的输出就是输入，即y(t)=f(t)，若开关处在断开位置，输出y(t)就为零。可见，如果让开关受一个窄脉冲串（序列）的控制，则脉冲出现时开关闭合，则脉冲消失时开关断开，此输出y(t)就是一个幅值变化的脉冲串（序列），每个脉冲的幅值就是该脉冲出现时刻输入信号f(t)的瞬时值，因此，y(t)就是对f(t)抽样后的信号或称样值信号。 抽样概念示意图 取样是应注意以下几点: a取样矩形脉冲要尽量窄，尽可能接近瞬时取样过程； b为了保证在接受端能满意的恢复出信息，取样速率必须大于等于最高频率的两倍； c为了使输出的信息成为合格的信息限带信号，在取样以前，先经过一个上限为W的低通滤波器，以便中所包含的高于W的那些谐波成分。 恢复原信号的方法： 频域：当fs ≥2fH时，用一个截止频率为fH的理想低通滤波器就能够从抽样信号中分离出原信号。 时域：当用抽样脉冲序列通过此理想低通滤波器时，滤波器的输出就是一系列冲激响应之和。这些冲激响应之和就构成了原信号。 1.2量化 由于模拟信号包含无穷多个样值。所以，从这样的模拟信号取样而来的那些样值脉冲的振幅值，也是有无穷多个可能的样值。所以我们不能直接传输。量化的方法有许多种。像均匀量化和非均匀量化。 对样值进行量化的理由： a.编码时只能用有限种码元来代表抽样值。 b.噪声和干扰的存在使得样值的振幅受到影响，无法编码。 c.作为信宿，人的眼睛、耳朵只能检测有限的强度之差（亮度或响度），所以，也就没有必要传递无穷多的连续样值电平值。 均匀量化，其量阶是常数，根据这种量化进行的编码叫“线性编码”相应的译码叫“线性译码。”至于量阶的取值，则需根据具体情况来看，原则是保证通信的质量要求。但是，在电话通信中，均匀量化是不合适的。 因为在均匀量化中的量阶的大小是不变的，与输入的样值大小无关。这样，当输入大信号时和输入小信号时的量化噪声都一样大，如果满足对小信号信扰比的要求则大信号的信扰比就显得太低了。反之，如果满足大信号的要求，则对小信号就显得过剩，造成不必要的浪费。所以必须使用量阶数值比固定，而是随输入值的大小变化。所以对这样的信号必须使用“非均匀量化器”，其特点是：输入小时，量阶也小；输入大时，量阶也大。这样在整个输入信号的变化范围内得到几乎一样的信扰比，而总的量阶可比均匀量化是还小。因此，缩短了码字的长度，提高了通信效率。 图a为均匀中升型；图b为非均匀中升型；图c为均匀中平型；图d为非均匀中平型。 非均匀量化就是对信号的不同部分用不同的量化间隔，具体地说，就是对小信号部分采用较小的量化间隔，而对大信号部分就用较大的量化间隔。实现这种思路的一种方法就是压缩与扩张法。 压缩的概念：在抽样电路后面加上一个叫做压缩器的信号处理电路，该电路的特点是对弱小信号有比较大的放大倍数（增益），而对大信号的增益却比较小。抽样后的信号经过压缩器后就发生了“畸变”，大信号部分没有得到多少增益，而弱小信号部分却得到了“不正常”的放大（提升），相比之下，大信号好像被压缩了，压缩器由此得名。对压缩后的信号再进行均匀量化，就相当于对抽样信号进行了非均匀量化。压缩特性示意图如下图： 压缩特性示意图 压扩律常用的有两种，一种