第5章-模拟信号的数字化

第5章-模拟信号的数字化的思维导图，模拟信号要实现在数字通信系统中传输，必须的基础技术是模拟信号数字化。

第5章-模拟信号的数字化

• 脉冲编码调制
  • 数字通信系统抗噪声性能好、数据传输速率高
  • 模拟信号要实现在数字通信系统中传输，必须的基础技术是模拟信号数字化
  • 编码技术分类：信源编码（有效性）；信道编码（可靠性）
  • 数字化过程：抽样（时间上离散） 量化（幅值上离散） 编码
  • 模拟信号数字传输步骤：模拟信号转为数字信号--进行数字信号的传输--数字信号还原为模拟信号
• 抽样
  • 低通抽样定理：fs>=2fm
  • 带通抽样地理
    • fs>=2(fH-fL)(1+k/n)=2B(1+k/n)
    • fL>>B fs>=2B
• 实际抽样
  • 自然抽样
    • 与理想抽样的差别仅仅是抽样函数不同
    • 自然抽样频域的包络总趋势随|f|上升而下降（因为抽样函数频域为sa函数），因此带宽有限。脉冲宽tao越大，带宽B越小；理想抽样带宽是无限的
    • 通信中对B的要求是越小越好，因此要求tao大。但是为了增加时分复用的路数，即要求tao小
  • 瞬时抽样/平顶抽样：会产生孔径失真，采用修正函数解决这个问题。修正网络的传输函数为展宽电路传递函数的倒数
• 模拟信号量化
  • 均匀量化
    • S/N=M^2=M^2N
    • (S/N)dB= =6N(dB);
    • 输入为正弦信号或者语音信号时 (S/N)dB=4.776N(dB);
    • 缺点：无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根都是固定的，m(t)较小时，S/N也很小。均匀量化时的信号动态范围将受较大限制，为了克服……实际中采用非均匀量化
  • 非均匀量化
    • A律 13折线 A=87.6
    • 正负方向各8段，每一段16个量化级，共256个量化级
    • 8位编码表示：C1极性 C2C3C4段落编码 C5C6C7C8段内编码
    • 我国电话系统采用的A律13折线8位非线性编码，可用12位线性编码（其中1位表示极性）
    • S/N=2^{2B/fH}，与带宽呈指数关系
• 编码
  • 概念：完成时间和幅值上的离散后，将离散样值变换成数字信号码组
  • 码字与码组：M个电平用N个二进制码表示，其中每一个码组称为一个码字
  • 码型：自然二进制码 发射二进制码（格雷码） 折叠二进制码 ，其中折叠二进制码最优越
  • M越大 编码额位N越多 设备越复杂 总的传码率增加 信道利用率越低 传输带宽加大
• 自适应差分脉冲编码调制ADPCM
  • 话路速率低于64kbps的语音编码方法称为语音压缩编码技术
  • ADPCM特点：自适应量化代替固定量化……使得量化误差减少；自适应预测指数预测系数可以随信号的统计特性自适应调整，提高了预测信号的精度，从而提高预测的增益。以上可以大大提高S/N和动态范围
  • 应用：CCITT形成了关于ADPCM系统的规范建议 G.721 G.726
• 增量调制
  • S/N=0.04fs^3/{fm^2 fH}
  • fs抽样频率
  • fm 正弦波的频率，实际信号不是正弦波 所以fm并不固定，一般取800~1000Hz
  • fH 低通滤波器带宽
• 时分多路复用和多路数字电话
  • 时分复用速率计算：Rb=fs · N（复用路数）· k（编码位数）
  • PCM30/32路 系统结构
    • 抽样频率：8kHz 帧长：125us
    • 32时隙
      • 30个供用户使用 TS1~TS15 TS17~TS31
      • TS16 信令时隙
        • 共路信令：将总比特为64kbps的各TS16统一起来使用，称为~，这时必须将16个帧构成一个更大的帧，称为复帧
        • 随路信令：TS16按照时间顺序分配话路，直接传送话路信令，称为~此时每个信令占4bit，即每个TS两路信令
      • TS0
        • 偶帧 TS0 *0011011的固定码组，实现帧同步
        • 奇帧中，TS0帧不做为帧同步用，供其他用途.
          • 奇帧 x-1-A1-S-S-S-S-S
          • A1对端警告码 A1=0帧同步 A1=1帧失步
          • S备用比特可用来传业务
          • x国际备用比特或传送循环冗余校验码，它可用于监视误码
        • 不理解：P128 T6 每帧第一个时隙为帧同步信号
    • F0帧TS16时隙
      • 前4位：复帧同步
      • 第6位码：A2，复帧失步对告码
      • 第5 7 8：备用码，暂定为1
    • 基群信息速率：2.048Mbps
  • TDM国际标准
    • 复接、分接
    • PDH SDH