《信號與系統(tǒng)》課程講義5-4

1、5.4 PCM、多路復(fù)用、多路復(fù)用一、脈沖編碼調(diào)制（一、脈沖編碼調(diào)制（PCM）發(fā)送端發(fā)送端 接收端接收端 1PAM（脈沖幅度調(diào)制脈沖幅度調(diào)制）：利用脈沖序列對連續(xù)信號）：利用脈沖序列對連續(xù)信號 抽樣產(chǎn)生的信號稱為脈沖幅度調(diào)制信號抽樣產(chǎn)生的信號稱為脈沖幅度調(diào)制信號0( )sft( )f t( )p t抽樣抽樣模擬信道模擬信道( )f t1Sa( ) x0( )sft低通濾波器低通濾波器終端終端5.4 PCM、多路復(fù)用、多路復(fù)用( )( )Df tft2PCM（脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制）發(fā)送端發(fā)送端接收端接收端( )DftD A( )f t1Sa( ) x0( )sft低通濾波器低通濾波器( )D

2、ft量化編碼量化編碼A/D0( )sft( )f t( )p t抽樣抽樣數(shù)字信道數(shù)字信道終端終端5.4 PCM、多路復(fù)用、多路復(fù)用0.21200100.42401000.80810001.381411101.521511111.211211000.57601100.3540100量化編碼的概念量化編碼的概念 ( )f tt05.4 PCM、多路復(fù)用、多路復(fù)用中繼（中繼（信號信號放大和放大和再生再生）接收端接收端發(fā)送端發(fā)送端3PCM的優(yōu)點和缺點的優(yōu)點和缺點可再生可再生模擬通信系統(tǒng)：中繼器只做信號放大用，有噪聲累加，信噪比低模擬通信系統(tǒng)：中繼器只做信號放大用，有噪聲累加，信噪比低數(shù)字通信系統(tǒng)：中繼

3、器做信號放大和再生器用，無噪聲累加，數(shù)字通信系統(tǒng)：中繼器做信號放大和再生器用，無噪聲累加， 信噪比高（每個脈沖持續(xù)期間判決脈沖有無，信噪比高（每個脈沖持續(xù)期間判決脈沖有無， 重新產(chǎn)生脈沖）重新產(chǎn)生脈沖）統(tǒng)一格式（可傳遞語音、圖像、數(shù)據(jù)等信號）統(tǒng)一格式（可傳遞語音、圖像、數(shù)據(jù)等信號） 帶寬增加帶寬增加，每個脈沖用，每個脈沖用8位脈沖編碼，位脈沖編碼，便于處理（數(shù)字濾波、壓縮、保密）便于處理（數(shù)字濾波、壓縮、保密） 3003400HzkHz，帶寬，帶寬4模擬語音通信：模擬語音通信：kHz64kb s數(shù)字語音通信：采樣頻率數(shù)字語音通信：采樣頻率8脈沖信號的傳輸速率為脈沖信號的傳輸速率為5.4 PCM

4、、多路復(fù)用、多路復(fù)用5.4 PCM、多路復(fù)用、多路復(fù)用1多路復(fù)用的概念：在同一信道中傳輸以某種方式匯合多路復(fù)用的概念：在同一信道中傳輸以某種方式匯合二、多路復(fù)用二、多路復(fù)用的若干路信號的若干路信號1( )g t2( )g t3( )g t( )f t匯合匯合信道信道分解分解5.4 PCM、多路復(fù)用、多路復(fù)用( )f t1( )g t1cost2( )g t2cost( )ng tcosnt調(diào)制調(diào)制1調(diào)制調(diào)制2調(diào)制調(diào)制n( )f t1cost2costcosnt1( )g t2( )g t( )ng t帶通帶通1帶通帶通2帶通帶通n解調(diào)解調(diào)1解調(diào)解調(diào)2解調(diào)解調(diào)n2頻分復(fù)用：把各路信號頻譜搬移到各

5、不相同的頻率范圍頻分復(fù)用：把各路信號頻譜搬移到各不相同的頻率范圍頻分復(fù)用的缺點：頻分復(fù)用的缺點： a)每個信號在所有時間里都存在于信道中并混雜在一起，每個信號在所有時間里都存在于信道中并混雜在一起， 占據(jù)有限的不同頻率區(qū)間占據(jù)有限的不同頻率區(qū)間b)需要設(shè)計不同的帶通濾波器，容易產(chǎn)生諧波失真需要設(shè)計不同的帶通濾波器，容易產(chǎn)生諧波失真5.4 PCM、多路復(fù)用、多路復(fù)用5.4 PCM、多路復(fù)用、多路復(fù)用3時分復(fù)用時分復(fù)用理論基礎(chǔ)：滿足采樣定理，可由采樣值唯一確定原始理論基礎(chǔ)：滿足采樣定理，可由采樣值唯一確定原始 連續(xù)信號連續(xù)信號實現(xiàn)方法：實現(xiàn)方法：12( ), ( ), ( )ng tg tg tm

6、mff1/(2)mf發(fā)送端：設(shè)發(fā)送端：設(shè) 都是頻帶限于都是頻帶限于信號，信號， 可由間隔為可由間隔為12( ), ( ), ( )ng tg tg t的抽樣值唯一確定的抽樣值唯一確定信道僅在抽樣瞬間被占用信道僅在抽樣瞬間被占用接收端：各路信號由同步檢測器分離接收端：各路信號由同步檢測器分離時分復(fù)用的優(yōu)點：時分復(fù)用的優(yōu)點： 1( )f t2( )f tt兩路信號的時分復(fù)用兩路信號的時分復(fù)用a) 電路實現(xiàn)容易：數(shù)字電路為主，更易于集成電路實現(xiàn)容易：數(shù)字電路為主，更易于集成b) 各路信號之間干擾小：無各種諧波失真，可防止碼間串?dāng)_各路信號之間干擾?。簾o各種諧波失真，可防止碼間串?dāng)_c) 實際傳送實際傳送

7、PCM信號（非信號（非PAM信號）信號）代價：每個抽樣點多位編碼，使碼速率高、占用頻帶大代價：每個抽樣點多位編碼，使碼速率高、占用頻帶大5.4 PCM、多路復(fù)用、多路復(fù)用5.4 PCM、多路復(fù)用、多路復(fù)用碼速碼速(脈碼傳輸速率脈碼傳輸速率)與帶寬的關(guān)系與帶寬的關(guān)系(a) 時鐘時鐘 (b) 矩形歸零碼矩形歸零碼(c) 矩形不歸零碼矩形不歸零碼TT防止碼間串?dāng)_防止碼間串?dāng)_矩形脈沖信號的頻率分量集中在頻譜函數(shù)第一個過矩形脈沖信號的頻率分量集中在頻譜函數(shù)第一個過零點以內(nèi)，零點以內(nèi)，1/fB為節(jié)省頻帶，選擇矩形不歸零碼，為節(jié)省頻帶，選擇矩形不歸零碼，碼速為碼速為 1/,fBTT1/ (bit/s, bp

8、s)fT忽略第一過零點以外的高頻成分，接收端失真，畸變?yōu)楹雎缘谝贿^零點以外的高頻成分，接收端失真，畸變?yōu)榫哂猩仙陆笛舆t的形狀，而且可能出現(xiàn)拖尾振蕩。失具有上升下降延遲的形狀，而且可能出現(xiàn)拖尾振蕩。失真嚴(yán)重時，出現(xiàn)碼值誤判，引起各路信號之內(nèi)的串?dāng)_真嚴(yán)重時，出現(xiàn)碼值誤判，引起各路信號之內(nèi)的串?dāng)_Sa 用升余弦碼；用升余弦碼； 用用 函數(shù)碼函數(shù)碼措施：措施：5.4 PCM、多路復(fù)用、多路復(fù)用5.4 PCM、多路復(fù)用、多路復(fù)用4ISDN：綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)：綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(同時傳送語音、數(shù)據(jù)、圖像信號同時傳送語音、數(shù)據(jù)、圖像信號)NISDN：窄帶（：窄帶（PCM數(shù)字電話），數(shù)字電話），144 kbit/s

9、 BISDN：寬帶（高清晰電視），：寬帶（高清晰電視），155 Mbit/sSTM(同步傳遞模式同步傳遞模式)與與ATM (異步傳遞模式異步傳遞模式)231通信信息通信信息123ATM信信頭頭信元信元不具周期性，某路不用時時隙充分利用不具周期性，某路不用時時隙充分利用特特征征標(biāo)標(biāo)記記碼碼123STM固定重復(fù)頻率，某路不用時時隙將被閑置固定重復(fù)頻率，某路不用時時隙將被閑置5.4 PCM、多路復(fù)用、多路復(fù)用6碼分多址通信（碼分多址通信（CDMA） 5碼分復(fù)用（正交復(fù)用）：碼分復(fù)用（正交復(fù)用）：利用一組正交碼完成復(fù)用功能利用一組正交碼完成復(fù)用功能CDMA給每一用戶分配一個唯一的碼序列（擴頻碼），給每一用戶分配一個唯一的碼序列（擴頻碼），并用它對承載信息的信號進(jìn)行編碼并用它對承載信息的信號進(jìn)行編碼知道該碼序列的用戶接收機對收到的信號進(jìn)行解碼，并知道該碼序列的用戶接收機對收到的信號進(jìn)行解碼，并恢復(fù)出原始數(shù)據(jù)恢復(fù)出原始數(shù)據(jù) 多址能力多址能力 抗多徑干擾的能力抗多徑干擾的能力 具有隱私性能具有隱私性能 抗人為干抗人為