通信原理 第九章

1、第第 九九 章章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸9.1 9.1 引言引言9.2 9.2 抽樣定理抽樣定理9.4 9.4 模擬信號的量化模擬信號的量化9.5 9.5 脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制9.6 9.6 增量調(diào)制增量調(diào)制9.7 PCM9.7 PCM和和MM的性能比較的性能比較9.9 9.9 時分復(fù)用和多路數(shù)字電話系統(tǒng)時分復(fù)用和多路數(shù)字電話系統(tǒng)9.3 9.3 脈沖振幅調(diào)制脈沖振幅調(diào)制9.1 9.1 引引 言言特點：特點：用數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸模擬信號用數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸模擬信號m（t） ak m（t）數(shù)字通信數(shù)字通信系統(tǒng)系統(tǒng)模擬模擬信息源信息源抽樣抽樣量化量化編碼編碼譯碼譯碼低通低通 ak 任務(wù)

2、：任務(wù)： 模擬信號的數(shù)字化，形成數(shù)字基帶信號模擬信號的數(shù)字化，形成數(shù)字基帶信號數(shù)字基帶信號的無失真?zhèn)鬏敂?shù)字基帶信號的無失真?zhèn)鬏攺慕邮諗?shù)字信號中完整無失真的還原模擬信號從接收數(shù)字信號中完整無失真的還原模擬信號9.2 9.2 抽樣定理抽樣定理9.2.1 9.2.1 低通型信號的抽樣定理低通型信號的抽樣定理9.2.2 9.2.2 帶通型信號的抽樣定理帶通型信號的抽樣定理定義：一個頻帶限制在定義：一個頻帶限制在 fm 以下的連續(xù)信號以下的連續(xù)信號 m( t )，可以唯可以唯一的用時間間隔一的用時間間隔 的抽樣值序列來確定。的抽樣值序列來確定。9.2.1 9.2.1 低通信號的抽樣定理低通信號的抽樣定理

3、msf21T 或：或：若若連續(xù)信號連續(xù)信號 m( t ) 的頻帶限制在的頻帶限制在 fm 以下以下，則則當(dāng)抽樣當(dāng)抽樣信號頻率滿足信號頻率滿足 fs 2 fm ，并對，并對 m( t ) 進(jìn)行抽樣，必進(jìn)行抽樣，必能從所得樣值序列中恢復(fù)能從所得樣值序列中恢復(fù) m( t ) 。抽樣抽樣( (sample)sample) ：每隔一定的時間間隔：每隔一定的時間間隔 T ，抽取模，抽取模擬信號的一個瞬時幅度值（樣值）。擬信號的一個瞬時幅度值（樣值）。概念概念抽樣頻率抽樣頻率 fs ： fs 不是越高越好，與數(shù)字基帶信號的不是越高越好，與數(shù)字基帶信號的帶寬有關(guān)。帶寬有關(guān)。圖形說明圖形說明)f(T ms( t

4、 ) sT0時域圖時域圖頻譜圖頻譜圖tfttm ( t ) M ( f ) fm- fmMs( f ) 0fsfsf )t (T msf2f 討論：討論：msf2f msf2f 結(jié)論：結(jié)論： fs 的值必須滿足抽樣定理的值必須滿足抽樣定理9.2.2 9.2.2 帶通型信號的抽樣定理帶通型信號的抽樣定理定義：定義：若模擬信號若模擬信號 m( t ) 的頻率范圍為的頻率范圍為 fL fH帶寬帶寬 B = fH - - fL 如果如果 fL B， 則則 m( t ) 為為帶通帶通型信號型信號概念：概念：帶通型信號的帶通型信號的 fH 很高，若仍按很高，若仍按 fs 2 fH 抽樣，雖抽樣，雖能滿足樣

5、值序列頻譜不產(chǎn)生重疊以確?；謴?fù)能滿足樣值序列頻譜不產(chǎn)生重疊以確?；謴?fù) m( t ) 的要求，但將降低信道頻帶利用率。的要求，但將降低信道頻帶利用率。 討論：討論：結(jié)論：結(jié)論：B2)nk1(B2fs )ff(1m22fHLs fH = nBfH 任意任意 fs 通用公式通用公式fMs( f ) 0B - B 令令 抽樣頻率抽樣頻率 fs = 2B， 帶通信號帶通信號 fH = 6B9.2.2.1 9.2.2.1 fH = nBfM( f )fLfHfs - fs 0fT ( f ) 0- fL- fHB - B 討論：討論：B2fsB2fs結(jié)論：結(jié)論：若限制若限制 fs 2 fH ，只有當(dāng)，只有

6、當(dāng)抽樣頻率抽樣頻率 fs = 2B 時，樣值時，樣值序列的頻譜不發(fā)生重疊。因此序列的頻譜不發(fā)生重疊。因此抽樣頻率值特殊。抽樣頻率值特殊。 上邊帶上邊帶下邊帶下邊帶fMs( f ) 0B - B 9.2.2.2 9.2.2.2 fH = nB + kB （ n = 0、1、2 0 k 0時，時，是壓縮后量化級精度提高的倍數(shù)，是壓縮后量化級精度提高的倍數(shù)， 即量化信噪比改善的程度即量化信噪比改善的程度2x/2y xy11ixy x 定義定義 QdB= 20lg=20lg，表示量化信噪比改善程度，表示量化信噪比改善程度例：例：設(shè)設(shè)=100 xy dxdy小信號時（小信號時（x0）：）：()X0= |

7、X0 = QdB=20lg=26.7dB dxdy)1ln()x1( 62. 4100dxdy大信號時，設(shè)大信號時，設(shè)x=1（最大）（最大）（ ）x=1= QdB=20lg()x=1=13.3dB （說明性能變差）（說明性能變差）dxdy67. 41)101ln()1001(100 dxdy)1ln()x1( - - 40 x ( x變小的方向變小的方向) dB =0=1003040 dBdBSq / NqQdB 0 dB時，表示提高的量化信噪比時，表示提高的量化信噪比QdB= 0 dB時，表示無壓擴時量化信噪比既無改善也無損失時，表示無壓擴時量化信噪比既無改善也無損失9.5 9.5 脈沖編碼

8、調(diào)制（脈沖編碼調(diào)制（PCM）9.5.2 9.5.2 PCM 系統(tǒng)的抗噪性能系統(tǒng)的抗噪性能9.5.1 9.5.1 PCM PCM 編碼原理編碼原理2.2.碼型的選擇碼型的選擇3.3.PCM (Pulse Code Modulation) 編碼方法編碼方法9.5.1 9.5.1 脈沖編碼調(diào)制（脈沖編碼調(diào)制（PCM）的原理）的原理1.1.定義：將模擬信號抽樣量化，然后使已量化值變?yōu)榇a。定義：將模擬信號抽樣量化，然后使已量化值變?yōu)榇a。 屬于信源編碼屬于信源編碼例例m( t ) 信道信道抽樣抽樣譯碼譯碼低通低通量化量化編碼編碼 A / D)t(m n( t ) ms( t ) mq( t ) 4.4

9、.逐次比較型編碼器逐次比較型編碼器例：設(shè)模擬信號的幅值為例：設(shè)模擬信號的幅值為4V，以，以rs抽樣，抽樣值按抽樣，抽樣值按16個個 量化級進(jìn)行均勻量化，寫出采用二進(jìn)制，四進(jìn)制方式量化級進(jìn)行均勻量化，寫出采用二進(jìn)制，四進(jìn)制方式 編碼生成的數(shù)字信號。編碼生成的數(shù)字信號。 解：解： 量化區(qū)間為：量化區(qū)間為：00.5 0.51 11.5 1.52 22.5 2.53 33.5 3.54量化電平：量化電平：0.25 0.75 1.25 1.75 2.25 2.75 3.25 3.75 又又抽樣值為：抽樣值為：1.3 2.3 2.7 3.2 1.1 -1.2 -1.6 0.1 -1.2 量化電平：量化電平

10、：1.25 2.25 2.75 3.25 1.25 -1.25 -1.75 0.25 -1.25量化區(qū)間號：量化區(qū)間號：10 12 13 14 10 5 4 8 516量級量級=0.5V量化間隔：量化間隔：v=16)4(4二進(jìn)制編碼：二進(jìn)制編碼： 1010 1100 1101 1110 1010 0101 0100 1000 0101四進(jìn)制：四進(jìn)制：22 30 31 32 22 11 10 20 11自然二進(jìn)制碼自然二進(jìn)制碼 折疊二進(jìn)制碼折疊二進(jìn)制碼 格雷碼格雷碼抽樣值抽樣值脈沖極性脈沖極性自然自然二進(jìn)制碼二進(jìn)制碼 折疊折疊二進(jìn)制碼二進(jìn)制碼 量化級量化級正極性信號正極性信號1 1 11 1 1

11、71 1 01 1 0 61 0 11 0 151 0 01 0 04負(fù)極性信號負(fù)極性信號0 1 10 0 030 1 00 0 120 0 1 0 1 010 0 00 1 109.5.1 9.5.1 碼型的選擇碼型的選擇發(fā)發(fā)發(fā)發(fā)收收 0 1 1 收收 0 1 1收收 0 0 0收收 0 0 0發(fā)發(fā)發(fā)發(fā)折疊碼折疊碼優(yōu)優(yōu)點：點：1）只需對單極性信號進(jìn)行，再增加最高位來表）只需對單極性信號進(jìn)行，再增加最高位來表示信號的極性。示信號的極性。 2）小信號的抗噪性能強，大信號的抗噪性能弱。）小信號的抗噪性能強，大信號的抗噪性能弱。碼位數(shù)碼位數(shù) N 的確定：的確定：當(dāng)輸入信號動態(tài)范圍一定，當(dāng)輸入信號動態(tài)

12、范圍一定，量化級數(shù)量化級數(shù) M 越大，越大，量化間隔量化間隔v 越小，越小，量化噪聲越小，但所需編碼位數(shù)量化噪聲越小，但所需編碼位數(shù) N 越多。越多。定義：定義：N2M PCM 信號參數(shù)信號參數(shù)fs = 8 KHz、混合量化方法、二進(jìn)制折疊碼、混合量化方法、二進(jìn)制折疊碼、M = 256、 N = 8一個碼組：一個碼組：C1C2C3C4C5C6C7C8C1 ：極性碼：極性碼C2C3C4：段落碼：段落碼C5C6C7C8 ：段內(nèi)碼：段內(nèi)碼9.5.2 9.5.2 PCM 編碼方法編碼方法量化區(qū)間的劃分量化區(qū)間的劃分x12141811281641321161非均勻量化非均勻量化： M1 = 8，分為分為

13、 8 個段落個段落0均勻量化均勻量化： M2 = 16，每段分為每段分為 16 級級第一、二段第一、二段1281021vvv 最最小小量量化化區(qū)區(qū)間間016v16 64132v2v3 依此類推：依此類推：v2v2v234 v2v2v345 v2v2v456 v2v2v567 第三段第三段v2v2v678 128164132164M = M0 M1 M2 =4312228322 , 12NvNvvNN段落號段落號12345678段落起點電平段落起點電平0163264128256512 1024編碼方法編碼方法段落號段落號 段落碼段落碼 C2C3C481 1 171 1 061 0 151 0 0

14、4 0 1 130 1 0 20 0 110 0 0段內(nèi)碼段內(nèi)碼 量化級量化級 C5C6C7C8 1 1 1 1151 1 1 014 1 0 0 080 1 1 170 0 0 1 10 0 0 0 0例例例：例：已知輸入信號的一個抽樣值為已知輸入信號的一個抽樣值為 +1270 個量化單位，采用個量化單位，采用13 折線折線 A 率壓縮。求率壓縮。求 PCM 編碼碼組和量化誤差。編碼碼組和量化誤差。解：解：1）確定）確定 C1 C1 = 1 + 1270 個量化單位個量化單位 = + 1270 v 02）確定）確定 C2C3C4 第第 8 段的起始電平為段的起始電平為 1024 1024 1

15、270 Iw “1”IsIw “0”編碼原理：編碼原理： 預(yù)先規(guī)定好權(quán)值電流預(yù)先規(guī)定好權(quán)值電流Iw，Iw的個數(shù)與編碼的位數(shù)有關(guān)的個數(shù)與編碼的位數(shù)有關(guān) 當(dāng)樣值脈沖當(dāng)樣值脈沖Is到來后，用逐步逼近的方法，有規(guī)律地到來后，用逐步逼近的方法，有規(guī)律地 用各標(biāo)準(zhǔn)（權(quán)值）電流，用各標(biāo)準(zhǔn)（權(quán)值）電流，Iw與與Is比較，每比較一次輸出一位碼比較，每比較一次輸出一位碼 直到直到Iw和和Is逼近逼近PCM 系統(tǒng)系統(tǒng)框圖框圖 系統(tǒng)輸出系統(tǒng)輸出 其中其中 ： m0( t )：有效輸出信號：有效輸出信號 nq( t )：量化噪聲：量化噪聲(quantized noise) 引起的輸出噪聲引起的輸出噪聲 ne( t )：

16、信道加性噪聲：信道加性噪聲(additional noise)引起的輸出噪聲引起的輸出噪聲系統(tǒng)輸出端的信噪比為：系統(tǒng)輸出端的信噪比為：9.5.3 9.5.3 PCM 系統(tǒng)的抗噪性能系統(tǒng)的抗噪性能)t (n)t (n)t (m)t (m eq0m( t ) 信道信道抽樣抽樣譯碼譯碼低通低通量化量化編碼編碼 A / D)t(m n( t ) ms( t ) mq( t ) 2e2q2000nEnEmENS2q20q0nEmENS2e20e0nEmENS討論：討論： 設(shè)發(fā)端為理想抽樣設(shè)發(fā)端為理想抽樣 又根據(jù)又根據(jù) 例例9.1（ P267）知知 ： 量化器輸出端的噪聲、有效信號的功率為：量化器輸出端的

17、噪聲、有效信號的功率為： 量化信號量化信號 ksqsqkTttmtm)()()( eq( t ) 的功率譜密度為的功率譜密度為Ts：量化噪聲出現(xiàn)的時間間隔（由抽樣周期決定）：量化噪聲出現(xiàn)的時間間隔（由抽樣周期決定）)kT(eET1)f(Gs2qseq2q20q0nEmENSTs ：抽樣周期：抽樣周期 (sample period)kss)kTt ()t (m)t (m 樣值信號樣值信號 ksqkskTttmtmkTttm)()()()()( kssqss)kTt ()kT(e)kTt ()kT(m （見附錄（見附錄A） Nq = Eeq2( kTs ) = (v)2/12 （v ：量化間隔）：

18、量化間隔） Sq = (Mv)2/12 Geq( f ) = (v)2/( 12Ts ) 輸出端噪聲功率：輸出端噪聲功率： Nq=Enq2( t ) df)f(GHHqffNdfT12)v(HHffs2 2s2T12)v( 低通輸出端信號功率譜密度：低通輸出端信號功率譜密度：12)vM(T1)f(G2sS0 dfT12)vM(SHHffs20 2s22T12)v(M N22q02MNS低通的輸出端量化噪聲引起的輸出噪聲的功率譜密度為：低通的輸出端量化噪聲引起的輸出噪聲的功率譜密度為：GNq( f ) = Geq( f ) | HR( f ) |2 HR( f )：低通的傳遞函數(shù)：低通的傳遞函數(shù)

19、設(shè)設(shè) HR( f ) = 1 | f | fH0 其他其他（理想低通）且（理想低通）且 fs = 2 fH PCM 信號一個抽樣值對應(yīng)一個時隙，一個時隙對應(yīng)信號一個抽樣值對應(yīng)一個時隙，一個時隙對應(yīng) 8 bit ,( 實際中實際中) 8 bit 稱為一個碼組，稱為一個碼組，n( t )對信號的干對信號的干擾造成碼元錯判（擾造成碼元錯判（bit 錯誤）錯誤） n( t ) 的大小不同將會造成一個碼組中出現(xiàn)一位錯碼和多位錯的大小不同將會造成一個碼組中出現(xiàn)一位錯碼和多位錯碼的情況。碼的情況。 僅討論僅討論1位錯碼的情況（因多位碼同時出錯事件出現(xiàn)的概率極?。┪诲e碼的情況（因多位碼同時出錯事件出現(xiàn)的概率極

20、?。┰O(shè)設(shè) 誤碼率為誤碼率為Pe 則由則由8 bit 組成的碼組出錯的概率組成的碼組出錯的概率 Pe = 8Pe（設(shè)各碼元之間相互獨立）（設(shè)各碼元之間相互獨立） 2e20e0nEmENS設(shè)接收碼組的碼長為設(shè)接收碼組的碼長為N接收框圖：接收框圖： N0低通低通 譯碼譯碼S( t )S0n( t ) n( t ) 對對S( t )的影響：的影響：接收時接收時，譯碼可能產(chǎn)生誤差，低通輸出誤差積累。譯碼可能產(chǎn)生誤差，低通輸出誤差積累。碼組：碼組： 1 2 i N-1 N權(quán)值：權(quán)值： 2N-12N-22i-12120 已知接收輸出端有效信號功率已知接收輸出端有效信號功率 只需求出只需求出 n( t ) 經(jīng)

21、接收濾波器后輸出端的噪聲功率經(jīng)接收濾波器后輸出端的噪聲功率 2s220T12)(MS 尋找誤碼率尋找誤碼率(BER)與信噪比與信噪比(SNR)的關(guān)系：的關(guān)系：第第 N 位碼由位碼由 10000000 00000000 譯碼誤差為譯碼誤差為 - - 2N - - 1v = - -27v = - -128v由由 00000000 10000000 譯碼誤差為譯碼誤差為 128 帶來的譯碼誤差為帶來的譯碼誤差為27v設(shè)每一碼元出錯的可能性相同（即設(shè)每一碼元出錯的可能性相同（即 Pe ）一個碼組中共出現(xiàn)一個碼組中共出現(xiàn) 1 位錯碼引起的譯碼誤差電壓為位錯碼引起的譯碼誤差電壓為Q 一個碼組中所有一個碼組

22、中所有 1 位錯碼的譯碼誤差平均功率為位錯碼的譯碼誤差平均功率為 E Q2 令令 量化間隔量化間隔 v若若 第第 1 位碼位碼 由由00000001 00000000 誤差誤差 -v00000001 誤差誤差 +v或由或由 00000000 帶來的譯碼誤差為帶來的譯碼誤差為 20v討論出現(xiàn)討論出現(xiàn) 1 位錯碼位錯碼N1i21i2)v2(N1QE 2N22N2N1i21i2)v(N32)v(N312)4q()2(N)v( 等比級數(shù)等比級數(shù) 每個錯碼間的間隔為每個錯碼間的間隔為1/Pe( 1 bit )，時間間隔，時間間隔 Ts / Pe Ts：抽樣周期：抽樣周期 由附錄由附錄 A 知，若知道每個

23、錯碼組間的平均時間間隔知，若知道每個錯碼組間的平均時間間隔Ta，則可求出誤差功率譜，則可求出誤差功率譜 誤碼率誤碼率Pe表示總碼元數(shù)中出錯的個數(shù)表示總碼元數(shù)中出錯的個數(shù) Pe可看成每個錯碼間的頻率值?？煽闯擅總€錯碼間的頻率值。 又又 每個碼組含每個碼組含 8 bit ( N bit ) 錯碼間的平均間隔為錯碼間的平均間隔為 1/8Pe ( 1/NPe ) 時間間隔：時間間隔：Ts / NPe = Ta 收端譯碼輸出碼組的誤差功率譜密度函數(shù)收端譯碼輸出碼組的誤差功率譜密度函數(shù)N3)v(2TNP2N2se a2thTQE)f(G 理想低通輸出理想低通輸出 Gth0( f ) = Gth( f )

24、|f|fH0 其他其他 輸出端信噪比輸出端信噪比nq(t)、n(t)的共同作用：的共同作用：r 12N200M2NSe00P41NS1242 NeP1242 NeP 9.6 9.6 增量調(diào)制（增量調(diào)制（M） 9.6.1 9.6.1 增量調(diào)制原理增量調(diào)制原理 9.6.2 9.6.2 M 編碼編碼 9.6.3 9.6.3 M 譯碼譯碼 9.6.4 9.6.4 M 系統(tǒng)的抗噪性能系統(tǒng)的抗噪性能M 信號：信號： 每個樣值僅用一位每個樣值僅用一位 “1” 或或 “0” 描述的數(shù)字信號序列。描述的數(shù)字信號序列。 兩個相鄰樣值間的關(guān)系是相對大小的關(guān)系兩個相鄰樣值間的關(guān)系是相對大小的關(guān)系 可用可用 “1” 或

25、或 “0” 表示相對大或相對小。表示相對大或相對小。 9.6.1 9.6.1 增量調(diào)制增量調(diào)制（Delta Modulation)Delta Modulation)原理原理思路：思路：語音信號屬于有記憶的相關(guān)信源。即前后兩個相鄰樣語音信號屬于有記憶的相關(guān)信源。即前后兩個相鄰樣值間具有相關(guān)性值間具有相關(guān)性(relativity)。利用這種相關(guān)性實現(xiàn)編碼。利用這種相關(guān)性實現(xiàn)編碼。 增量調(diào)制獲得應(yīng)用的主要原因是：增量調(diào)制獲得應(yīng)用的主要原因是： 在比特率較低時，增量調(diào)制的量化信噪比高于在比特率較低時，增量調(diào)制的量化信噪比高于PCM； 增量調(diào)制的抗誤碼性能好。能工作于誤比特率為增量調(diào)制的抗誤碼性能好。能

26、工作于誤比特率為10-210-3的信道，而的信道，而PCM則要求誤比特率為則要求誤比特率為10-410-6；增量調(diào)制的編譯碼器比增量調(diào)制的編譯碼器比PCM簡單。簡單。m(t)m(t)轉(zhuǎn)化階梯信號轉(zhuǎn)化階梯信號m(t)m(t)當(dāng)當(dāng)t t 0 0 0 0 則則 m(t)m(t) m(t)m(t) 可以用可以用“1”1”表示表示m(t)m(t)在對應(yīng)時間上升一個臺階在對應(yīng)時間上升一個臺階可以用可以用“0”0”表示表示m(t)m(t)在對應(yīng)時間下降一個臺階，得二進(jìn)制序列在對應(yīng)時間下降一個臺階，得二進(jìn)制序列 t 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 ( )m t( )m tm(t

27、)|m(t)|t=t=titi m (t)|m (t)|t=t=titi 0 0 判判“1”1”m(t)|m(t)|t=t=titi m (t)| m (t)|t=t=titi00 判判“0”0”重要器件：譯碼器重要器件：譯碼器(Decoder)判決：門限電壓為判決：門限電壓為0 0 9.6.2 9.6.2 M 編碼編碼( )e t 相減器 ( )m t 本地譯碼器 ( )m t信號輸出M ( )m t判決器 脈沖源 積分器 脈沖發(fā)生器 低通濾波器 脈沖發(fā)生器 積分器 （收端）譯碼器與發(fā)端中的本地譯碼器完全一樣（收端）譯碼器與發(fā)端中的本地譯碼器完全一樣收到二進(jìn)制序列收到二進(jìn)制序列每收到一個每收

28、到一個“1”1”輸出上升一個輸出上升一個值，連續(xù)值，連續(xù)“1”1”，連續(xù)升，連續(xù)升每收到一個每收到一個“0”0”輸出下降一個輸出下降一個值值設(shè)設(shè) 1 0 1 1 1 0 0 1 0mi(t) CRmi(t)電路上用積分器（電路上用積分器（integrator）實現(xiàn)譯碼）實現(xiàn)譯碼 9.6.3 9.6.3 M 譯碼譯碼 t2積分器輸出2m0(t)一般量化噪聲 過載量化噪聲 9.6.4 9.6.4 M 系統(tǒng)的抗噪性能系統(tǒng)的抗噪性能M M調(diào)制在每秒內(nèi)臺階數(shù)確定，調(diào)制在每秒內(nèi)臺階數(shù)確定，值固定值固定 當(dāng)當(dāng)m(t)m(t)幅度快速變化時，階梯電壓跟不上幅度快速變化時，階梯電壓跟不上m(t)m(t)的變化，

29、造成過載量化噪聲。的變化，造成過載量化噪聲。 設(shè)設(shè) 抽樣頻率抽樣頻率 f fs s=1/=1/t t 則則 一個臺階上的最大斜率一個臺階上的最大斜率 k=/k=/t =t =ffs skk是譯碼器的最大跟蹤斜率是譯碼器的最大跟蹤斜率 f fs s 可改善過載量化噪聲可改善過載量化噪聲但但將加大一般量化噪聲，將加大一般量化噪聲， 實際中實際中 f fs s 通常通常M M的的f fs sPCMPCM 的的f fs s兩倍以上兩倍以上9.79.7 PCM和和M的性能比較的性能比較MPCMN1 2 3 4S0/Nq（1）有效性）有效性（2）可靠性）可靠性（3）應(yīng)用）應(yīng)用PCM: 光纖通信、微波通信等

30、信道噪聲較小的通信系統(tǒng)中光纖通信、微波通信等信道噪聲較小的通信系統(tǒng)中DM: 衛(wèi)星通信、軍隊專用通信網(wǎng)等等信道噪聲較大的通信系統(tǒng)中衛(wèi)星通信、軍隊專用通信網(wǎng)等等信道噪聲較大的通信系統(tǒng)中9.9 9.9 時分復(fù)用和多路數(shù)字電話系統(tǒng)時分復(fù)用和多路數(shù)字電話系統(tǒng)9.9.1 9.9.1 時分復(fù)用的基本概念時分復(fù)用的基本概念9.9.2 9.9.2 時分復(fù)用系統(tǒng)時分復(fù)用系統(tǒng)9.9.3 9.9.3 時分多路數(shù)字電話系統(tǒng)時分多路數(shù)字電話系統(tǒng)9.9.19.9.1 時分復(fù)用時分復(fù)用 ( TDM ) 的基本概念的基本概念多路復(fù)用多路復(fù)用(Multiplex)：使多路信號沿同一信道傳輸而互不干擾。使多路信號沿同一信道傳輸而互

31、不干擾。時分多路復(fù)用：使各路信號在信道上占有不同的時間間隔時分多路復(fù)用：使各路信號在信道上占有不同的時間間隔同時傳輸而互不干擾。同時傳輸而互不干擾。幀幀(Frame)周期：抽樣周期周期：抽樣周期 Ts 。路時隙路時隙(slot)：每路信號的一個樣值占有的時間每路信號的一個樣值占有的時間 TC 。位時隙：碼組中一個碼元占有的時間位時隙：碼組中一個碼元占有的時間 TB 。ttt第一路信號第一路信號第二路信號第二路信號復(fù)用信號復(fù)用信號 Ts Ts TC TC Ts Ts 213量化量化編碼編碼譯碼譯碼K2132量化量化編碼編碼譯碼譯碼K1特征：特征：將各路信號的抽樣時間錯開將各路信號的抽樣時間錯開

32、TDM 原理框圖：原理框圖： 9.9.29.9.2 時分復(fù)用系統(tǒng)時分復(fù)用系統(tǒng)要求：要求：收、發(fā)兩端開關(guān)收、發(fā)兩端開關(guān)K1 、K2 完全同步。完全同步。 保證開關(guān)保證開關(guān)K1 、K2 旋轉(zhuǎn)一圈的頻率（即抽樣頻率）滿足抽樣旋轉(zhuǎn)一圈的頻率（即抽樣頻率）滿足抽樣定理，既可實現(xiàn)收發(fā)一致。定理，既可實現(xiàn)收發(fā)一致。信道信道PCM 30/32 路復(fù)用系統(tǒng)路復(fù)用系統(tǒng)幀周期幀周期 Ts = 125s 9.9.3 9.9.3 時分多路數(shù)字電話系統(tǒng)時分多路數(shù)字電話系統(tǒng)基群信號：基群信號：包含包含 30 路用戶信號和路用戶信號和 2 路信令信號路信令信號每路信號的采樣頻率每路信號的采樣頻率 fs = 8000 Hz P

33、CM 高次群高次群將將 4 個基群復(fù)接成二次群，將個基群復(fù)接成二次群，將 4 二次群復(fù)接成三次群二次群復(fù)接成三次群 復(fù)接的目的：提高傳輸速率復(fù)接的目的：提高傳輸速率幀結(jié)構(gòu)及參數(shù)幀結(jié)構(gòu)及參數(shù)群群基群基群二次群二次群三次群三次群四次群四次群路數(shù)路數(shù)304120448041920數(shù)碼率數(shù)碼率 Mb/s2.0488.44834.368139.264PCM 高次群的高次群的復(fù)接方法復(fù)接方法PCM 30/32 路系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)路系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)125 s ( F )TS0TS1TS2.TS16TS17 .TS30TS31TS0 、 TS16 為為信令信令TS0 . TS31 稱為稱為路時隙路時隙TS1 TS15 、TS17 TS31 為為用戶信號用戶信號PCM 30/32 路系統(tǒng)幀參數(shù)路系統(tǒng)幀參數(shù)路時隙的時