第3章 模拟信号数字化与信源编码
通信原理思考题答案
通信原理思考题答案第一章绪论1.1消息与信息有何区别？信息和信号有何区别？答：消息必须转换成为电信号，才能在通信系统中传输。
人们接受消息，关心的消息中包含的有效内容就是信息。
信息是消息中包含的有意义的内容，或者说是有效内容。
信号是消息的载体。
1.6信源编码的目的是什么？信道编码的目的是什么？答：信源编码的目的是压缩编码。
信号编码的目的是提高信号传输的可靠性。
1.7何谓调制？调制的目的是什么？答：调制包含调节或调制的意义。
调制的主要目的是使经过编码的信号特性与信道的特性想适应，使信号经过调制后能够顺利通过信道传输。
1.8数字通信系统有哪些性能指标？答：可靠性和有效性。
用一下指标来衡量：传输速率、错误率、频带利用率、能量利用率。
1.10无线信道和有线信道的种类有哪些？答：无线信道的种类：视线传播、地波和天波、散射；有线信道的种类：明线、对称缆和同轴电缆1.13何谓多径效应？答：多径效应移动体(如汽车)往来于建筑群与障碍物之间,其接收信号的强度,将由各直射波和反射波叠加合成。
多径效应会引起信号衰落。
1.16什么是快衰落？什么是慢衰落？答：通常将由多径效应引起的衰落称为“快衰落”。
衰落的起伏周期可能以若干天或若干小时计，这种衰落就是“慢衰落”。
第二章信号2.11何谓平稳随机过程？广义平稳随机过程和严格平稳随机过程有何区别？答：若一个随机过程X(t)的统计特性与时间起点无关。
广义平稳随机过程的自相关函数与时间起点无关，只与t1和t2的间隔有关。
2.12何谓窄带平稳随机过程？答：若信号或噪声的带宽和其“载波”或中心频率相比很窄。
2.14何谓白噪声？其频谱和自相关函数有何特点？答：白噪声是指功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声。
所有频率具有相同能量的随机噪声称为白噪声。
2.15什么是高斯噪声？高斯噪声是否都是白噪声？答：高斯白噪声：如果一个噪声，它的幅度分布服从高斯分布，而它的功率谱密度又是均匀分布的，则称它为高斯白噪声。
《数字音频广播》各章小结(陈柏年)
《数字音频广播》各章归纳小结陈柏年（浙江传媒学院）第一章数字音频广播概述一、数字音频广播DAB概念：将传送的模拟音频信号经过脉冲编码调制（PCM）转换成二进制数代表的数字式信号，然后进行音频信号的处理、传输、存储，以数字技术为手段，传送高质量的声音节目。
数字音频广播除传送声音信号外，还传送数据信号。
它是继调幅广播、调频广播以后的第三代广播。
两个基本的数字音频广播：尤里卡147-DAB （Eureka147- DAB）和带内共信道（IBOC）广播。
二、DAB的工作频段：30MHz～3GHz。
DAB的技术要点：以数字技术为基础，采用先进的音频数字编码、数据压缩、纠错编码及数字调制技术，在接收端可获得与原始发送信息相同质量的节目内容。
三、DAB的五项关键技术：（1）信源编码：掩蔽型自适应通用子频带综合编码与复用（MUSICAM）（2）信道编码：①卷积编码，②循环冗余校验码CRC，③交织技术（3）传输方法：编码正交频分复用（COFDM）（4）插入保护间隔：使彼此相继的符号即使在有反射时也相互独立。
（5）同步网技术：通过同步网实现覆盖。
四、DAB系统结构框图DAB发送过程：（1）音频信源编码：采用MSICAM算法，得到的音频压缩数据；（2）信道编码：采用可删除型卷积编码和时间交织；（3）多路复用器：将多路音频数据送入多路复用器与数据业务一起复用，进行频率交织；（4）OFDM基带调制：复用信号以包的形式进行OFDM基带调制，其中还加入FIC、同步信号等；（5）发射机：OFDM基带调制信号经I/Q 正交调制器后产生I/Q两路模拟基带信号，进行中频调制后，送入射频部分进行载波调制、功率放大并发射。
五、音频压缩标准（一）MPEG-1音频压缩标准1、三种取样频率：32、44.1、48kHz2、数据率：32kbps~384kbps3、四种工作模式：单声道、双声道、立体声、联合立体声4、编码算法：（1）MUSICAM－掩蔽型通用子频带集成编码与频分复用。
(完整版)通信原理知识点
第一章1.通信的目的是传输消息中所包含的息。
消息是信息的物理表现形式，信息是消息的有效内容。
.信号是消息的传输载体。
2.根据携载消息的信号参量是连续取值还是离散取值，信号分为模拟信号和数字信号．，3.通信系统有不同的分类方法。
按照信道中所传输的是模拟信号还是数字信号（信号特征分类），相应地把通信系统分成模拟通信系统和数字通信系统。
按调制方式分类：基带传输系统和带通（调制）传输系统。
4.数字通信已成为当前通信技术的主流。
5.与模拟通信相比，数字通信系统具有抗干扰能力强，可消除噪声积累；差错可控；数字处理灵活，可以将来自不同信源的信号综合刭一起传输；易集成，成本低；保密性好等优点。
缺点是占用带宽大，同步要求高。
6.按消息传递的方向与时间关系，通信方式可分为单工、半双工及全双工通信。
7.按数据码先排列的顾序可分为并行传输和串行传输。
8.信息量是对消息发生的概率（不确定性）的度量。
9.一个二进制码元含1b的信息量；一个M进制码元含有log2M比特的信息量。
等概率发送时，信源的熵有最大值。
10.有效性和可靠性是通信系统的两个主要指标。
两者相互矛盾而又相对统一，且可互换。
在模拟通信系统中，有效性可用带宽衡量，可靠性可用输出信噪比衡量。
11.在数字通信系统中，有效性用频带利用率表示，可靠性用误码率、误信率表示。
12.信息速率是每秒发送的比特数；码元速率是每秒发送的码元个数。
13.码元速率在数值上小于等于信息速率。
码元速率决定了发送信号所需的传输带宽。
第二章14.确知信号按照其强度可以分为能量信号和功率信号。
功率信号按照其有无周期性划分，又可以分为周期性信号和非周期性信号。
15.能量信号的振幅和持续时间都是有限的，其能量有限，（在无限长的时间上）平均功率为零。
功率信号的持续时间无限，故其能量为无穷大。
16.确知信号的性质可以从频域和时域两方面研究。
17.确知信号在频域中的性质有4种，即频谱、频谱密度、能量谱密度和功率谱密度。
第三章模拟信号的数字化传输
非均匀量化：所谓非均匀量化，指当信号幅度小时，量化台阶也小，信号幅度大时，量化台阶也大，以改善量化性能。
• 3.2.4 自适应差分脉冲编码调制
● 发展过程：1972年CCITT制定了G.711 64kb/s PCM语音编码标准，CCITT G.711A规 定的A律和μ律PCM采用非线性量化，在64kb/s的速率语音质量能够达到网络等级，当前 已广泛应用于各种数字通信系统中。由于它是一维统计语音信号，当速率进一步减小时， 将达不到网络等级所要求的话音质量。对于许多应用，尤其在长途传输系统中，64kb/s 的速率所占用的频带太宽以至通信费用昂贵，因此人们一直寻求能够在更低的速率上获 得高质量语音编码质量的办法。于是在1984年CCITT又提出了32kb/s标准的G.721 ADPCM 编码。ADPCM充分地使用了语音信号样点间的相关性，利用自适应预测和量化来解决语 音信号的非平稳特点，在32kb/s速率上能够给出符合公用网的要求的网络等级语音质量。
• PCM是一种最典型的语音信号数字化的波形编码方式，其系统原理，首先，在发送端 进行波形编码 (主要包括抽样、量化和编码三个过程)，把模拟信号变换为二进制码
组。编码后的PCM码组的数字传输方式可以是直接的基带传输，也可以是调制后的调
制传输。在接收端，二进制码组经译码后还原为量化后的样值脉冲序列，然后经低通
P6
+
1）
8
×本段长度
第8个比较电平=本段的起始电平+（1
2
PCM(脉冲编码调制)介绍及PCM编码的原理 毕业论文---PCM量化13折线
PCM（脉冲编码调制）介绍及PCM编码的原理摘要在数字通信信道中传输的信号是数字信号，数字传输随着微电子技术和计算机技术的发展，其优越性日益明显，优点是抗干扰强、失真小、传输特性稳定、远距离中继噪声不积累、还可以有效编码、译码和保密编码来提高通信系统的有效性，可靠性和保密性。
另外，还可以存储，时间标度变换，复杂计算处理等。
而模拟信号数字化属信源编码范围，当然信源编码还包括并/串转换、加密和数据压缩。
这里重点讨论模拟信号数字化的基本方法——脉冲编码调制，而模拟信号数字化的过程（得到数字信号）一般分三步：抽样、量化和编码。
本文讲述了PCM（脉冲编码调制）的简单介绍，以及PCM编码的原理，并分别对PCM的各个过程，如基带抽样、带通抽样、13折线量化、PCM编码以及PCM 译码进行了详细的论述，并对各过程在MATLAB7.0上进行仿真，通过仿真结果，对语音信号的均匀量化以及非均匀量化进行比较，我们得出非均匀量化教均匀量化更加有优势。
关键词：脉冲编码调制抽样非均匀量化编码译码AbstractIn the digital communication channel signal is digital signal transmission, digital transmission with the microelectronics and computer technology, its advantages become increasingly evident, the advantage of strong anti-interference, distortion, transmission characteristics of stable, long-distance relay is not the accumulation of noise Can also be effective encoding, decoding and security codes to improve the effectiveness of communications systems, reliability and confidentiality.Digitized analog signal range of source coding is, of course, also include the source code and / serial conversion, encryption and data compression. This focus on the simulation of the basic methods of digital signals - pulse code modulation, while the analog signal the digital process (to get digital signals) generally three steps: sampling, quantization and coding.This paper describes the PCM (pulse code modulation) in a brief introduction, and the PCM coding theory, and were all on the PCM process, such as baseband sampling, bandpass sampling, 13 line quantization, PCM encoding and decoding PCM a detailed Are discussed and the process is simulated on MATLAB7.0, the simulation results, the uniformity of the speech signal quantification and comparison of non-uniform quantization, we have come to teach non-uniform quantization advantage of more than uniform quantizationKeywords：Pulse Code Modulation Sampling Non-uniform quantization Coding Decoding目录1 前言 (1)2 PCM原理 (2)2.1 引言 (2)2.2 抽样(Sampling) (3)2.2.1. 低通模拟信号的抽样定理 (3)2.2.2 抽样定理 (4)2.2.3. 带通模拟信号的抽样定理 (7)2.3 量化（Quantizing） (8)2.3.1 量化原理 (8)2.3.2均匀量化 (10)2.3.3 非均匀量化 (11)2.4 编码（Coding） (18)2.5 译码 (24)2.6 PCM处理过程的其他步骤 (26)2.7 PCM系统中噪声的影响 (27)3 算例分析 (29)3.1 无噪声干扰时PCM编码 (30)3.2 噪声干扰下的PCM编码 (36)结论 (42)致谢 (43)参考文献 (44)附录 (45)1 前言数字通信系统中信道中传输的是数字信号，数字传输随着微电子技术和计算机技术的发展，其优越性日益明显，优点是抗干扰强、失真小、传输特性稳定、远距离中继噪声不积累、还可以有效编码、译码和保密编码来提高通信系统的有效性，可靠性和保密性。
数字通信系统的模型
数字通信系统的模型•数字通信系统的分类数字通信系统可进一步细分为数字频带传输通信系统、数字基带传输通信系统、模拟信号数字化传输通信系统。
1. 数字频带传输通信系统数字通信的基本特征是，它的消息或信号具有“离散”或“数字”的特性，从而使数字通信具有许多特殊的问题。
例如前边提到的第二种变换，在模拟通信中强调变换的线性特性，即强调已调参量与代表消息的基带信号之间的比例特性；而在数字通信中，则强调已调参量与代表消息的数字信号之间的一一对应关系。
另外，数字通信中还存在以下突出问题：第一，数字信号传输时，信道噪声或干扰所造成的差错，原则上是可以控制的。
这是通过所谓的差错控制编码来实现的。
于是，就需要在发送端增加一个，而在接收端相应需要一个解码器。
第二，当需要实现保密通信时，可对数字基带信号进行人为“扰乱”（加密），此时在收端就必须进行解密。
第三，由于数字通信传输的是一个接一个按一定节拍传送的数字信号，因而接收端必须有一个与发端相同的节拍，否则，就会因收发步调不一致而造成混乱。
另外，为了表述消息内容，基带信号都是按消息特征进行编组的，于是，在收发之间一组组的编码的规律也必须一致，否则接收时消息的真正内容将无法恢复。
在数字通信中，称节拍一致为“位同步”或“码元同步”，而称编组一致为“群同步”或“帧同步”，故数字通信中还必须有“同步”这个重要问题。
综上所述，点对点的数字通信系统模型一般可用图 1-3 所示。
需要说明的是，图中 / 、加密器 / 解密器、编码器 / 译码器等环节，在具体通信系统中是否全部采用，这要取决于具体设计条件和要求。
但在一个系统中，如果发端有调制 / 加密 / 编码，则收端必须有解调 / 解密 / 译码。
通常把有调制器 / 解调器的数字通信系统称为数字频带传输通信系统。
2. 数字基带传输通信系统与频带传输系统相对应，我们把没有调制器 / 解调器的数字通信系统称为数字基带传输通信系统，如图 1-4 所示。
《数字通信原理(第三版)》教材课后习题答案
《数字通信原理》习题解答第1章 概述1-1 模拟信号和数字信号的特点分别是什么?答：模拟信号的特点是幅度连续；数字信号的特点幅度离散。
1-2 数字通信系统的构成模型中信源编码和信源解码的作用是什么?画出话音信号的基带传输系统模型。
答：信源编码的作用把模拟信号变换成数字信号，即完成模/数变换的任务。
信源解码的作用把数字信号还原为模拟信号，即完成数/模变换的任务。
话音信号的基带传输系统模型为1-3 数字通信的特点有哪些? 答：数字通信的特点是：（1）抗干扰性强，无噪声积累； （2）便于加密处理；（3）采用时分复用实现多路通信； （4）设备便于集成化、微型化； （5）占用信道频带较宽。
1-4 为什么说数字通信的抗干扰性强，无噪声积累?答：对于数字通信，由于数字信号的幅值为有限的离散值(通常取二个幅值)，在传输过程中受到噪声干扰，当信噪比还没有恶化到一定程度时，即在适当的距离，采用再生的方法，再生成已消除噪声干扰的原发送信号，所以说数字通信的抗干扰性强，无噪声积累。
1-5 设数字信号码元时间长度为1s μ，如采用四电平传输，求信息传输速率及符号速率。
答：符号速率为 Bd N 66101011===-码元时间信息传输速率为s Mbit s bit M N R /2/1024log 10log 6262=⨯=⋅==1-6 接上例，若传输过程中2秒误1个比特，求误码率。
答：76105.210221)()(-⨯=⨯⨯==N n P e 传输总码元发生误码个数1-7 假设数字通信系统的频带宽度为kHz 1024，可传输s kbit /2048的比特率，试问其频带利用率为多少Hz s bit //? 答：频带利用率为Hz s bit Hz s bit //2101024102048)//33=⨯⨯==（频带宽度信息传输速率η1-8数字通信技术的发展趋势是什么？答：数字通信技术目前正向着以下几个方向发展：小型化、智能化，数字处理技术的开发应用，用户数字化和高速大容量等。
模拟信号数字化过程
模拟信号数字化过程数字化信号的数字化需要三个步骤：抽样、量化和编码。
抽样是指⽤每隔⼀定时间的信号样值序列来代替原来在时间上连续的信号，也就是在时间上将模拟信号离散化。
量化是⽤有限个幅度值近似原来连续变化的幅度值，把模拟信号的连续幅度变为有限数量的有⼀定间隔的离散值。
编码则是按照⼀定的规律，把量化后的值⽤⼆进制数字表⽰，然后转换成⼆值或多值的数字信号流。
这样得到的数字信号可以通过电缆、微波⼲线、卫星通道等数字线路传输。
在接收端则与上述模拟信号数字化过程相反，再经过后置滤波⼜恢复成原来的模拟信号。
上述数字化的过程⼜称为脉冲编码调制。
抽样话⾳信号是模拟信号，它不仅在幅度取值上是连续的，⽽且在时间上也是连续的。
要使话⾳信号数字化并实现时分多路复⽤，⾸先要在时间上对话⾳信号进⾏离散化处理，这⼀过程叫抽样。
所谓抽样就是每隔⼀定的时间间隔T，抽取话⾳信号的⼀个瞬时幅度值(抽样值)，抽样后所得出的⼀系列在时间上离散的抽样值称为样值序列。
抽样后的样值序列在时间上是离散的，可进⾏时分多路复⽤，也可将各个抽样值经过量化、编码变换成⼆进制数字信号。
理论和实践证明，只要抽样脉冲的间隔T≤1/（2fm）(或f≥2fm)(fm是话⾳信号的最⾼频率)，则抽样后的样值序列可不失真地还原成原来的话⾳信号。
例如，⼀路电话信号的频带为300～3400Hz，fm=3400Hz，则抽样频率fs≥2×3400=6800Hz。
如按6800Hz的抽样频率对300～3400Hz的电话信号抽样，则抽样后的样值序列可不失真地还原成原来的话⾳信号，话⾳信号的抽样频率通常取8000Hz。
对于PAL制电视信号。
视频带宽为6MHz，按照CCIR601建议，亮度信号的抽样频率为13.5MHz，⾊度信号为6.75MHz。
量化抽样把模拟信号变成了时间上离散的脉冲信号，但脉冲的幅度仍然是模拟的，还必须进⾏离散化处理，才能最终⽤数码来表⽰。
这就要对幅值进⾏舍零取整的处理，这个过程称为量化。
数字化电视发射系统工作原理
数字化电视发射系统工作原理随着科技的不断进步和人们对高清晰度和更多频道的需求，数字化电视发射系统逐渐成为广播电视行业的主流。
本文将介绍数字化电视发射系统的工作原理，包括数字化电视信号的生成、传输和接收过程。
一、数字化电视信号的生成数字化电视信号的生成是数字化电视发射系统的第一步。
首先，视频信号源通过摄像机、数字电视广播设备等产生的模拟信号被转换成数字信号。
这一过程通常包括模拟信号采样、量化和编码等步骤。
1. 模拟信号采样：模拟信号采样是将连续的模拟信号在一定时间间隔内取样，转变为离散的数字信号。
采样频率决定了采样后信号的带宽。
2. 量化：量化是将采样信号的幅度近似地表示为一系列离散的数值。
量化过程中使用的比特数越多，表示的幅度范围越大，图像的细节表现越精细，但同时也会增加存储和传输的成本。
3. 编码：编码过程将量化后的数字信号转换成压缩编码的比特流。
常用的编码标准包括MPEG-2、H.264等，它们能有效地减小信号的文件大小，提高传输效率。
二、数字化电视信号的传输传输是数字化电视发射系统的核心步骤，其主要任务是将编码后的数字信号通过传输媒介传送到接收端。
数字化电视信号的传输通常涉及以下几个环节。
1. 信源编码：编码后的数字信号通过传输信道之前，需要对信号进行进一步的处理和编码。
信源编码通常采用差错编码技术，可以提高信号传输的可靠性。
2. 信道编码：信道编码是为了应对传输过程中的噪声、干扰和传输错误等问题。
纠错编码技术，如卷积码、RS码等，被广泛应用于数字化电视信号的传输中。
3. 调制：调制是将数字信号转换成适合在传输媒介上传输的模拟信号。
通常采用的调制方式包括正交频分复用（OFDM）和QAM调制等。
4. 传输媒介：数字化电视信号的传输媒介可以是有线传输，如同轴电缆、光纤等，也可以是无线传输，如卫星、地面无线电波等。
三、数字化电视信号的接收数字化电视信号的接收是指接收端将传输的信号解码并还原成原始的视频和音频信号的过程。
叙述模拟信号数字化在通信系统中的作用及对通信系统的影响
叙述模拟信号数字化在通信系统中的作用及对通信系统的影响信源发出的原始电信号是基带信号，由于这种信号具有频率很低的频谱分量，一般不宜直接传输。
这就需要把基带信号变换成其频带适合在信道中传输的信号，并可在接收端进行反变换。
完成这种变换和反变换作用的通常是调制器和解调器。
经过调制以后的信号称为已调信号，已调信号有二个基本特征：一是携带全部的基带信息，二是适合在信道中传输。
发送设备和接收设备仅由调制器和解调器描述。
这并不说明在模拟通信系统的发送设备和接收设备中仅包括调制器和解调器，实际上还有放大器、滤波器、天线辐射等过程，只不过是在这里强调调制和解调的功能，假设其它过程处于理想状态，不予讨论。
模拟通信系统研究的主要问题：（1）调制与解调原理；（2）已调信号的特性；（3）在有噪声的背景下，系统的抗噪声性能。
2、数字通信系统在数字通信系统中，信道中传输的信号是数字信号。
数字通信系统的模型。
数字通信系统模型信源编码器的作用是模拟信号数字化。
数字信号在信道传输时，由于噪声、衰落以及人为干扰等，将会引起差错。
为了减少差错，信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分（监督元），组成所谓“抗干扰编码”。
接收端的信道译码器按一定规则进行解码，从解码过程中发现错误或纠正错误，从而提高通信系统抗干扰能力，实现可靠通信。
数字调制的作用是将数字基带信号的频谱搬移到高频处，形成适合在信道中传输的带通信号。
数字通信系统有基带传输和频带传输两种，基带传输（如市话）就是不经调制，数字基带信号直接传输；频带传输（如卫星通信），需调制后传输。
显然，基带传输系统是不需要调制器的。
这说明一个实际的数字通信系统未必要的所有环节。
一个最简单的数字通信系统由信源、信道及信宿构成，这是一个数字基带传输的情形，而且信源产生的是一个适合于在信道中直接传输的数字基带信号。
解调器、信源译码的作用和调制器、信源编码的作用相反。
除了描述的各个模块外，数字通信系统还包括加密与解密、同步等问题，数字通信系统研究的主要问题：（1）模拟信号数字化；（2）数字基带信号的特性；（3）数字基带传输原理；（4）数字调制与解调原理；（5）数字频带信号特性；（6）数字通信系统抗噪声性能。
精品课件-移动通信技术(余晓玫-第3章 编码及调制技术
n
d (Ci , C j ) Ci,l C j,l l 1
· 如果采用二进制编码，那么码距就是汉明距。
· 最小码距是码距集合中的最小值，可表示成
（3.3）
最小码距dmin的大小直接关系着这种编码的检错和
纠错能力。 dmin min d(Ci ,Cj )
码的检错、纠错能力与最小码距dmin的关系分为以下 三种情况:
另一类型的波形编码是增量调制（△M），较简单且能抗 误码。当速率达到32~40kbit/s时，语音质量较好；当速率在 8~16kbit/s时，语音质量较差。
速率为24kbit/s的声码器是一种典型的采用参量编
码技术的数字语音系统，优点是速率低，主要用于军事
保密通信，语音质量仅能达到合成质量，且对背景噪声
量化:把经过抽样得到的瞬时值的幅度离散化，即用一组 规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。
· 一般语音信号的带宽为300～3 400Hz，编码时通常采用的
抽 则单样路速语率音为编码的比特速率为64kbit/，sf。如s 果 采8 用008比0H特z量化，
编码：用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量
g1 p g0
· 消息多项式x(p)定义如下: （3.8）
x( p) xk1 pk1 x1 p x0
· 而最后生成的码多项式c(p)如下:
c( p) x( p)g( p)
（3.9）
4．BCH码
· BCH码是循环码的一个重要子类，纠错能力很强，具 有多种码率，可获得很大的编码增益，并能够在高速方式 下实现。
· 二进制BCH码可推广到非二进制BCH码，它的每个编码 符号代表m个比特。
5．RS码
· RS （Reed-Solomon ） 码是一种多进制BCH码。把多重 码元当成一个码元，编成BCH码，就是RS码。它能够纠突发 错误，通常在连续编码系统中采用。
第3章 移动通信中的编码和调制技术(3)
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
二、信道编码的分类：
移动通信系统中，常用到的信道编码： 奇偶校验码 重复码 循环冗余校验码 分组码 卷积码
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
１、奇偶校验码：
特点：编码速率较高； 只能发现奇数个错误，不能纠错。 编码过程： 把信源编码后的信息流分成等长码组； 在每一信息组之后加入一位校验码元。 奇校验：10110010 偶校验：10110010 101100101 101100100
信噪比
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
一、 信道编码原理（续）
信道编码是通过增加相关的冗余数据来提 高系统性能，也就是以增加传输带宽为代 价来取得编码增益的。
牺牲有效性 提高可靠性
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
信道编码：在发射机的基带部分，信道编 码器按照某种确定的约束规则，把一段数 字信息映射成另一段包含更多数字比特的 码序列，然后把已被编码的码序列进行调 制以便在无线信道中传送。 信道译码：接收机可以用信道编码的约束 规则来检测或纠正由于在无线信道中传输 而引入的一部分或全部的误码。 用于检测错误的信道编码称做检错编码； 可纠错的信道编码被称做纠错编码。
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
第3章 移动通信中的编码和调制技术
3.1 3.2 3.3 3.4 概述 编码技术 调制技术 扩频技术
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第3章 移动通信中的编码和调制技术
第3章 移动通信的编码和调制技术
3.1 概述 3.2 编码技术
3.2.1 信源编码 3.2.2 信道编码 3.2.3 交织编码
模拟信号的数字传输
量化负责把时间离散和幅度连续的抽样信号 转换为时间和幅度离散的数字信号
编码负责将量化后的信号编码形成一个二进 制码组，即形成数字信号
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A/D转换三个过程
抽样实现了模拟信号的时间离散, 量化实现了信号的幅度离散, 编码实现了数字信号的二进制序列表示。
走信息路 读北邮书
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均匀量化及其量化误差
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均匀量化与量化误差
均匀量化对于大信号和小信号引起的量化误 差是均匀分布的
均匀量化对小信号是不利的，有可能会导致 信号强度低于噪声的情况而把信号淹没。
均匀量化的量化台阶是常数，所以对大信号 影响较小，对小输入信号非常不利，即量化 噪声对信号的影响程度不同，而通信系统中 的语音信号多为小信号，为了克服这个缺点， 改善小信号时的信噪比，在实际应用中常采 用非均匀量化。
信号经过抽样后还应当包含原信号中所有 信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信 号。
抽样速率的下限是由奈奎斯特抽样定理确 定的。
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奈奎斯特抽样定理
一个频带限制在0~fm内的低通信号m(t)，如 果抽样频率fs≥2fm，则可以由抽样序列无失 真地重建恢复原始信号m(t)。
也就是说，若要传输模拟信号，不一定要传 输模拟信号本身，只需传输满足抽样定理要 求的抽样值即可。
模拟信号数字化传输框图
图5-1 模拟信号数字化传输系统框图
由图5-1可见，模拟信号数字化传输一般需三个步骤：
(1)编码：模数转换（A/D），把模拟信号数字化， 将原始的模拟信号转换为时间离散和值离散的数 字信号；
第3讲信源编码PCM(抽样与标量量化)
x(kTs
)
sin2 fH (t kTs 2 fH (t kTs)
)
重建信号的 内插公式
带通抽样定理：一个受限于
（ fL ，fH）的带通模拟信号，其
带宽为B
=
(
fH
-
fL
)，则f H ： R
B
其中R必为一个正实数，则其可
被表示为R = m + k，fH 其 中R B k为 ( 一m k )B m B k B 个不大于R的最大整数，则m必
fs 2fH
低通抽样定理：一个频带限定在
（0，fHT）s 内12的fH连续模拟信号x(t)，
如果以
秒的间隔对其进
行等间隔抽样，Ts (则t ) x(t)将被所得 到的抽样值完全确定
脉冲序列信 号 ：间隔为Ts的
一串Ts脉(t)冲 ，即(t为kT一s)个周期信号 k
Ts
(f)1
(f
Ts k
kfs)
带在通频抽率样轴定上理延拓
fL、3 fffsfHHs 与2f2(s(m1之fs间mk))B的Bfs关k2系：X0( f
k
)fH
k f2s
fs
2 ffsLm 当当 k2mm3f==sf01s时时B取取2m 的得最最小大值值，，24BB
fs2B2(1k)B2BkB
fHffsLm in f2 s k fH X s2 ((fm ) kk)B fs 2 f(L1 fHm k)B
它的平均功率：
其中p(x)为输入信N 号q的E 概 率eq 2 密 度k M 1x x kk 1(xyk)2p(x)dx
函数，将积分区域分为M个量化
区间：
Sq Eyk2
M k1
xk xk1
陕西专业技术人员继续教育题库答案(16)
以下哪一个协议是国际标准（）[答案：B]"用IE浏览器浏览网页，在地址栏中输入网址时，通常可以省略的是___。
[答案：B]"以下能将模拟信号与数字信号互相转换的设备是____。
[答案：A]Ipv6将32位地址空间扩展到（）。
[答案：C]以下有关公文的说法错误的有（）。
[答案：A]下面公文写作中，语句符合规范的是（）。
[答案：B]主要起扩大部分公文的有效范围并使之更加具体化的通知是()。
[答案：A]复制上级党的机关的秘密公文，须经（）[答案：A]联合行文以（）为准[答案：C]凡是需要立卷的文件是（）[答案：B]撰写《关于调整工商所布局的报告》一文时，不符合写作要求的是（）[答案：A]下列四句话中有一句既可以这样理解，也可以那样理解，这个有歧义的句子是（）[答案：D]会议纪要是会议文件的一种，以下关于会议纪要的标题说法正确的是（）。
[答案：B]公告，是用于（）[答案：D]非同一系统的任何机关相互行文都使用（）。
[答案：C]如同时提出两个以上拟办方案时，应将哪种意见放在前面()。
[答案：D]公文用语的基本要求之一是（）[答案：A]“接受请示的机关应对请示事项表明是否批准的态度或予以明确的指示’，这句话。
反映了请示具有何种特性（）。
[答案：D]新的规范性公文产生了，对同一事物约束、规范的旧文件应（）。
[答案：A]含有重要的国家秘密，泄露会使国家的安全与利益遭受到严重损害的文件，属于()。
[答案：D]维护文件的高度严密性是指（）。
[答案：C]规范性公文的一致性表现在()。
[答案：B]公文与文学作品不同，它要求文件内容必须（）。
[答案：C]当问题重大，确急需直接上级和更高层次的上级机关同时了解公文内容时，可采用()的方式。
[答案：D]主送机关是指公文的主要（）[答案：D]规范性公文标题的时间是（）。
[答案：B]函灵活简便，可广泛应用于公务联系的各个领域，以下事项不适宜使用函件这一形式的有()。
第3章 模拟信号数字化与信源编码
fs
2fs
3fs
f
－3fs
－2fs
－fs
(c)
0
fs
2fs
3fs
f
图3-5 带通信号的抽样频谱
第3章 模拟信号数字化与信源编码
定理内容：一个带通信号f(t)，其频率限制在fL与fH之间，带宽为B=fH—fL，如 果最小抽样速率fs=2fH/n，n是一个不超过fH/B的最大整数，那么f(t)就可完全由 抽样值确定。 下面分两种情况说明： （1）若最高频率fH为带宽的整数倍，即fH =nB。此时fH /B=n是整数，m=n，所 以抽样速率fs=2 fH /m=2B。 （2）若最高频率fH不为带宽的整数倍，即
3.4 差分脉冲编码调制DPCM
3.4.1 差分脉码调制DPCM的基本概念
第3章 模拟信号数字化与信源编码
3.4.2 DPCM的编码、解码过程 3.4.3 DPCM的性能分析 3.4.4 ADPCM基本原理
3.5 增量调制（△M或DM）
3.5.1 增量调制原理 3.5.2 增量调制的量化噪声
3.6 压缩编码技术
相乘器
s(t)
s(t)
低通滤波器
f(t)
δT (t) (a)
（b）
图3-2 模拟信号的抽样过程示意图 （a）模拟信号的抽样实现；（b）信号的恢复过程
如图3-2分析可知模拟信号抽样过程中各个信号的波形与频谱如图3-3所示（f(t)、 δT(t)为已知假设的信号）。
第3章 模拟信号数字化与信源编码
x(t) x(ω)
t 0 ST(t) （a）
ω
-ωm 0 ωm
ST(ω)
图3-3 抽样过程中的信号波形与频谱 (a)模拟信号的波形与频谱；
信源编码基本理论及其应用..
信源编码基本理论及其应⽤..摘要本⽂⾸先先简单介绍了信源编码和数字通信系统中信源编码的相关作⽤及实际应⽤。
然后引⼊信源编码理论的信源研究和其编码⽅式部分并进⾏整理分析，基中涉及⾮均匀量化和哈夫曼编码的相关应⽤；应⽤部分主要是对以GMS 系统为⾸的CELP、AMR、SMV等实例应⽤系统进⾏了概述。
总体完成对信源编码及其实际运⽤的主要性质特点的论述与分析总结。
所⽤内容主要引⾃信源编码理论章节内容，具体主要涉及脉冲编码调制（PCM）和线性预测编码（LPC）以及图像压缩编码等。
关键词：信源编码；基本理论；实例应⽤⽬录摘要............................................................................................................................... I ⼀．前⾔ (1)⼆．信源研究 (2)三．信源编码⽅式及其相关应⽤ (2)3.1脉冲编码调制（PCM） (2)3.2离散⽆记忆信源编码（DMS） (5)3.3线性预测编码（LPC） (9)四．信源编码的实例应⽤ (9)4.1GSM系统 (9)4.2变速率码激励线性预测编码（CELP） (10)4.3⾃适应多速率编码（AMR） (10)4.4可选择模式语⾳编码（SMV） (11)4.5视频信源编码H.264 (11)参考⽂献 (12)信源编码基本理论及其应⽤⼀．前⾔信息论的理论定义是由当代伟⼤的数学家美国贝尔实验室杰出的科学家⾹农在他1948 年的著名论⽂《通信的数学理论》所定义的，它为信息论奠定了理论基础。
后来其他科学家，如哈特莱、维纳、朗格等⼈⼜对信息理论作出了更加深⼊的探讨，使得信息论到现在形成了⼀套⽐较完整的理论体系。
信息通过信道传输到信宿的过程即为通信，通信中的基本问题是如何快速、准确地传送信息。
要做到既不失真⼜快速地通信，需要解决两个问题：⼀是不失真或允许⼀定的失真条件下，如何提⾼信息传输速度；⼆是在信道受到⼲扰的情况下，如何增加信号的抗⼲扰能⼒，同时⼜使得信息传输率最⼤。
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1.5∆
0.5∆ 1∆ 2∆ 3∆ 4∆
－4∆－3∆ －2∆ －1∆
－0.5∆
m
－1.5∆
－2.5∆
－3.5∆
过载区
q 0.5∆
－0.5∆ 量化区
m 过载区
图3-8 均匀量化特性与量化误差曲线
第3章 模拟信号数字化与信源编码
2. 量化噪声分析
在衡量系统性能时应看噪声与信号的相对大小，我们把绝对量化误差与信号之比
七段
如下： 一段16 二段16
一化方法，将线段均匀分成8个段落， 将坐标平面上的各个坐标点表示出
4/8
五段
3/8
四段
2/8 三段
三段8 四段4 五段2 六段1
来，将这些点两两依次相连，就可
一段 1/8 二段
七段1/2 八段1/4
得到斜率不同的8条折线，如图3-12 1/128 0
1/8
1/4
1/2
1x
称为相对量化误差。相对量化误差的大小反映了量化器的性能，通常用量化信噪比
（S/Nq）来衡量，它被定义为信号功率与量化噪声功率之比，即
S
E[M 2 ]
Nq
2
E[ m mq ]
式中，E表示求统计平均，S为信号功率，Nq为量化噪声功率。显然，（S/Nq）越大， 量化性能越好。
均匀量化器广泛应用于线性A/D变换接口，例如在计算机的A/D变换中，M为A/D 变换器的位数，常用的有8位、12位、16位等不同精度。另外，在遥测遥控系统、 仪表、图像信号的数字化接口等中，也都使用均匀量化器。
所示。
1/64 1/32 1/16
图3-12 A律压扩特性的13折线近似法
第3章 模拟信号数字化与信源编码
表3-1 13折线法的压缩特性与A律对数函数特性比较
x
y 1/8 2/8
3/8
4/8
5/8 6/8 7/8
1
A=87.6时 1/128 1/60.6 1/30.6 1/15.4 1/7.8 1/3.4 1/1.98 1
fs
2( fL fH ) 2n 1
（3-8）
式中n是一个不超过fH /B的最大整数，0＜k＜1通常k取1。
第3章 模拟信号数字化与信源编码
3.2 模拟信号的量化
3.2.1 均匀量化
如果用相等的量化间隔对抽样得到的信号作量化，那么这种量化方法称为均匀量化 （也称线性量化）。
1. 工作原理
在均匀量化中，每个量化区间的 量化电平取在各区间的中点，图3-7 是均匀量化的举例。
下面分两种情况说明：
（1）若最高频率fH为带宽的整数倍，即fH =nB。此时fH /B=n是整数，m=n，所 以抽样速率fs=2 fH /m=2B。
（2）若最高频率fH不为带宽的整数倍，即
fH nB kB 0 k 1
（3-7）
此时，fH /B=n+k，由定理知，m是一个不超过n+k的最大整数，显然，m=n， 所以能恢复出原信号f(t)的最小抽样速率为
A
0
fm
(a)
f
S(f)
fs > 2fm 低通
收端恢复出来的信号才与原信号基 本一致。
应该注意的一点是：抽样频率并 不是越高越好。只要能满足抽样频
0 fm fs -fs fs fs +fs
(b)
2fs
f
S(f)
fs < 2fm
重叠
率大于奈奎斯特频率，并留有一定
的防卫带即可。
0 fm fs
2fs
f
fs -fm
3.4 差分脉冲编码调制DPCM
3.4.1 差分脉码调制DPCM的基本概念
第3章 模拟信号数字化与信源编码
3.4.2 DPCM的编码、解码过程 3.4.3 DPCM的性能分析 3.4.4 ADPCM基本原理
3.5 增量调制（△M或DM）
3.5.1 增量调制原理 3.5.2 增量调制的量化噪声
3.6 压缩编码技术
m4(6T)
m4 x3
T 2T 3T 4T 5T 6T 7T t
m3
x2
M=8
m2
x1
图3-7 均匀量化举例
第3章 模拟信号数字化与信源编码
量化器的输入与输出关系可用量化特 性来表示，语音编码常采用图3-8（a） 所示输入-输出特性的均匀量化器，当 输 入 m 在 量 化 区 间 mi-1≤m≤mi 变 化 时 ， 量化电平qi是该区间的中点值。而相应 的 量 化 误 差 eq=m-mq 与 输 入 信 号 幅 度 m 之间的关系曲线如图3-8（b）所示。
• 放大器的调整与调试
第3章 模拟信号数字化与信源编码
常见的信源通常都是模拟信号，为了对信息有效的处理，交换和传输，首先
应将模拟信号数字化，变为数字信号后再在信道中传输。这个数字化过程就是 信源编码的过程。接收端只要再进行和发送端相反的信源译码过程，就可以恢 复出发送端传输的原始信号。如图3-1所示为模拟信号的数字化传输过程示意图。
第3章 模拟信号数字化与信源编码
x(t)
x(ω)
0 ST(t)
t
ω
（a）
-ωm 0 ωm
ST(ω)
t
ω
-2Ts -Ts 0 Ts 2Ts
-2ωs -ωs 0 ωs 2ωs
（b）
s(t)
s(ω)
图3-3 抽样过程中的信号波形与频谱 (a)模拟信号的波形与频谱； (b)冲激函数信号的波形与频谱； (c)抽样信号的波形与频谱
0
(b)
fs
2fs
3fs f
Ms(ω)
－3fs －2fs
－fs (c) 0
fs
2fs
3fs f
图3-5 带通信号的抽样频谱
第3章 模拟信号数字化与信源编码
定理内容：一个带通信号f(t)，其频率限制在fL与fH之间，带宽为B=fH—fL，如 果最小抽样速率fs=2fH/n，n是一个不超过fH/B的最大整数，那么f(t)就可完全由 抽样值确定。
(c)
图3-4 两种情况下的抽样信号频谱分析结果 (a)信号的频谱； (b) fs > 2fm时抽样信号的频谱；(c) fs < 2fm时抽样信号的频谱
第3章 模拟信号数字化与信源编码
3.1.2 带通信号的抽样定理
实际中遇到的许多信号是带通型信号，模拟信号的频带限制在fL~ fH之间，fL为 信号最低频率，fH为最高频率。而且当fL>B，其中B= fH－fL时，该信号通常被称 为带通型信号，其中B为带通信号的频带。
模拟信号源
模/数转换
数字通信系统
数/模转换
模拟信号
数字信号
数字信号
图3-1 模拟信号数字传输过程示意图
3.1 抽样定理
模拟信号
抽样定理是模拟信号数字传输的理论基础，它告诉我们：如果对某一带宽有
限的时间连续信号（模拟信号）进行抽样，且在抽样频率达到一定数值时，根 据这些抽样值（常称为样值）可以在接收端准确地恢复出原始信号。
y
1 200
0.8 100
0.6
30 µ=0 未压缩
0.4
0.2
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 x
x
1
0.8
0.6
未压缩
µ=0
0.4
30
0.2
100
200
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 y
图3-10 µ律压扩特性曲线
第3章 模拟信号数字化与信源编码
2. A律压扩
A律压扩按下式确定量化输入和输出的关系：
Ax FA (x) sgn(x)1 ln A
1 ln(A x ) FA (x) sgn(x) 1 A
式中：x为输入信号幅度，规格化成-1≤x≤1； sgn(x)为x的极性；
A为确定压缩量的参数，它反映最大量化间 隔和最小量化间隔之比。A律压扩的前一部分 是线性的，其余部分与µ律压扩相同。A律压 扩特性曲线如图3-11所示。
压缩器
扩张器
m(t)
f(t) 均匀 fq(t)
信道 编
解 fq(t)
mqt)
量化
码
码
图3-9 非均匀量化的原理示意图
在非线性量化中，采样输入信号幅度和量化输出数据之间定义了两种对应关系， 一种称为15折线μ律(μ-Law)压扩(companding)算法，主要在北美和日本等国家的 PCM24路群系统中采用；另一种称为13折线A律(A-Law)压扩算法，主要在英国、 法国、德国等欧洲国家的PCM30/32路群系统中采用。
过载区的误差特性是线性增长的， 因而过载误差比量化误差大，对重建 信号有很坏的影响。在设计量化器时， 应考虑输入信号的幅度范围，使信号 幅度不进入过载区，或者只能以极小 的概率进入过载区。上述的量化误差 eq=m-mq通常称为绝对量化误差，它在 每一量化间隔内的最大值均为Δ/2。
mq 3.5∆
2.5∆
第3章 模拟信号数字化与信源编码
3.2.2 非均匀量化
非线性量化的基本想法是，对输入信号进行量化时，大的输入信号采用大的量
化间隔，小的输入信号采用小的量化间隔，实现非均匀量化的方法之一是采用压
缩扩张技术，在发送端将信号压缩，在接收端再将接收到的压缩信号还原成原始
信号，非均匀量化的基本原理图如图3-9所示。
第3章 模拟信号数字化与信源编码
3.1 抽样定理
3.1.1 低通信号的抽样定理 3.1.2 带通信号的抽样定理
3.2 模拟信号的量化
3.2.1 均匀量化 3.2.2 非均匀量化 3.2.3 A律13折线压扩技术
3.3 脉冲编码调制PCM
3.3.1 PCM编码基本概念 3.3.2 码型及码位安排 3.3.3 A律13折线特性PCM编码 3.3.4 逐次反馈型PCM编码器 3.3.5 PCM解码器