通信原理 第十二講

通信原理第十二講,通信基礎(chǔ)教研室潘若禹辦公室3號(hào)實(shí)驗(yàn)樓324電話88166348郵箱panruoyu,非均勻量化定義：非均勻量化是一種在整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)量化間隔不相等的量化。非均勻量化時(shí)是根據(jù)信號(hào)的不同區(qū)間來(lái)確定量化間隔的。信號(hào)抽樣值小時(shí),量化間隔也小;信號(hào)抽樣值大時(shí),量化間隔也變大。非均勻量化的實(shí)現(xiàn)方法是將信號(hào)抽樣值通過(guò)壓縮器后再進(jìn)行均勻量化。常用的是壓縮律與A壓縮律。,1.律與A律壓縮特性律和A律歸一化壓縮特性表示式分別為律：A律：2.A律13折線的PCM編碼折疊碼是目前A律13折線PCM設(shè)備所采用的碼型。,A律13折線的近似,上述8段之中,每一段都要再均勻地分成16等份,每一等份就是一個(gè)量化級(jí)。因此,輸入信號(hào)的取值范圍0至1總共被劃分為168=128個(gè)不均勻的量化級(jí)。它對(duì)小信號(hào)分得細(xì),最小量化級(jí)為第1.2段的量化級(jí)。即：(1/128)(1/16)=1/2048一般最小量化級(jí)為一個(gè)量化單位,用表示,可以計(jì)算出輸入信號(hào)的取值范圍0至1總共被劃分為2048。,1.編碼原理碼字對(duì)于Q個(gè)量化電平,可以用k位二進(jìn)制碼來(lái)表示,稱其中每一種組合為一個(gè)碼字。碼型指的是把量化后的所有量化級(jí),按其量化電平的大小次序排列起來(lái),并列出各對(duì)應(yīng)的碼字,這種對(duì)應(yīng)關(guān)系的整體就稱為碼型。1)碼位的安排用于13折線A律特性的8位非線性編碼的碼組結(jié)構(gòu)如下：極性碼段落碼段內(nèi)碼M1M2M3M4M5M6M7M8,其中第一位M1表示量化值的極性正負(fù)。M1=1代表信號(hào)極性為正M1=0代表信號(hào)極性為負(fù)后面的7位分為段落碼和段內(nèi)碼兩部分,用于表示量化值的絕對(duì)值。,段內(nèi)碼的編碼規(guī)則：,至此,一個(gè)信號(hào)的正負(fù)極性用M1表示,幅度在一個(gè)方向上(正或負(fù))有8個(gè)大段,用M2M3M4從表示，具體落在某段落內(nèi)的電平上，用4位段內(nèi)碼M5M6M7M8表示。,假若采用均勻量化而仍希望對(duì)于小電壓保持有同樣的動(dòng)態(tài)范圍1/2048,則需要用11位的碼組才行?，F(xiàn)在采用非均勻量化,只需要7位就夠了。2)編碼原理逐次比較型編碼器編碼的方法用天平稱重物的過(guò)程天平稱重物的過(guò)程：第一次稱重所加砝碼是估計(jì)的；第二次稱重所加砝碼根據(jù)第一次的結(jié)果；依次往下進(jìn)行,直到接近平衡為止。以上這個(gè)過(guò)程稱為逐次比較稱重的過(guò)程。,例2已知抽樣值為+635,要求按13折線A律編碼。,逐次比較型編碼器原理圖,2)PCM信號(hào)的碼元速率和帶寬碼元速率為抽樣速率,Q為量化電平數(shù)。帶寬傳輸PCM信號(hào)所需的最小帶寬。(理想低通傳輸)2.譯碼原理作用是把收到的PCM信號(hào)還原成相應(yīng)的PAM信號(hào)。,極性控制部分的作用是根據(jù)收到的極性碼M1來(lái)判斷PCM信號(hào)的極性,使譯碼后的PAM信號(hào)的極性恢復(fù)成與發(fā)送端相同的極性。7/12變換電路是將7位非線性碼轉(zhuǎn)變?yōu)?2位線性碼。在編碼器的本地譯碼電路中采用7/11位碼變換,使量化誤差有可能大于本段落量化間隔的一半。知識(shí)點(diǎn)：7/11變換：7位碼對(duì)應(yīng)的電平=11位線性碼對(duì)應(yīng)的電平7/12變換：7位碼對(duì)應(yīng)的電平+=12位線性碼對(duì)應(yīng)的電平,5.3時(shí)分多路復(fù)用在數(shù)字通信中,一般采用時(shí)分多路復(fù)用的方式來(lái)提高系統(tǒng)的傳輸效率。時(shí)分復(fù)用利用各信號(hào)的抽樣值在時(shí)間上不相互重疊來(lái)達(dá)到在同一信道中傳輸多路信號(hào)的方法。5.3.1TDM基本原理由于單路抽樣信號(hào)在時(shí)間上離散的相鄰脈沖間有很大的空隙,在空隙中插入若干路其他抽樣信號(hào),只要各路抽樣信號(hào)在時(shí)間上不重疊并能區(qū)分開,從而一個(gè)信道可以同時(shí)傳輸多路信號(hào)。,相關(guān)定義各路信號(hào)的抽樣間隔復(fù)用信號(hào)脈沖的間隔一幀各個(gè)消息構(gòu)成單一抽樣的一組脈沖時(shí)隙一幀中相鄰兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔保護(hù)時(shí)間未被抽樣脈沖占用的時(shí)隙5.3.2TDM的帶寬及相關(guān)問(wèn)題1.抽樣速率、抽樣脈沖寬度、復(fù)用路數(shù)2.信號(hào)帶寬與路數(shù)的關(guān)系3.時(shí)分復(fù)用信號(hào)仍然是基帶信號(hào)4.時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)必須嚴(yán)格同步,5.3.3TDM與FDM的比較FDM用頻率來(lái)區(qū)分同一信道上同時(shí)傳輸?shù)男盘?hào)，各信號(hào)在頻域上是分開的，而在時(shí)域上是混疊在一起的。TDM在時(shí)間上區(qū)分同一信道上依次傳輸?shù)男盘?hào)，各信號(hào)在時(shí)域上是分開的，而在頻域上是混疊在一起的。,5.3.5PCM30/32路典型終端設(shè)備介紹PCM30/32路終端設(shè)備與市話電纜、長(zhǎng)途電纜、數(shù)字微波系統(tǒng)各光纖等傳輸信道連接，作為有線或無(wú)線電話的時(shí)分多路終端設(shè)備。1.基本特性話路數(shù)目：30抽樣頻率：8Khz壓擴(kuò)特性：A律13折線，編碼位數(shù)k8每幀時(shí)隙數(shù)：32總數(shù)碼率：編碼位數(shù)*時(shí)隙數(shù)*抽樣速率,2.幀和復(fù)幀結(jié)構(gòu)(1)時(shí)隙分配抽樣周期為1/8000=125s,它被稱為一個(gè)幀周期,即125s為一幀。一幀內(nèi)要時(shí)分復(fù)用32路,每路占用的時(shí)隙為125/32=3.9s,稱為1個(gè)時(shí)隙。因此一幀有32個(gè)時(shí)隙,按順序編號(hào)為TS0、TS1、TS31。TS1TS15、TS17TS31為30個(gè)話路時(shí)隙。TS0為幀同步碼,監(jiān)視碼時(shí)隙。TS16為信令(振鈴、占線、摘機(jī)等各種標(biāo)志信號(hào))時(shí)隙。,(2)話路比特的安排每個(gè)話路時(shí)隙內(nèi)要將樣值編為8位二元碼,每個(gè)碼元占3.9s/8=488ns,稱為1比特,編號(hào)為18。第1比特為極性碼,第24比特為段落碼，第5