信號與系統(tǒng)課件(鄭君里版)第五章

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1、第 五 章 傅 里 葉 變 換 應(yīng) 用 于 通 信 系 統(tǒng) 無 失 真 傳 輸 理 想 低 通 濾 波 器 調(diào) 制 與 解 調(diào) 綜 合 業(yè) 務(wù) 數(shù) 字 網(wǎng) （ ISDN） 5.1 無 失 真 傳 輸一 、 傅 里 葉 變 換 形 式 的 系 統(tǒng) 函 數(shù) ( ) ( )( : defH tjH j h 系 統(tǒng) 函 數(shù) F( ) ( )s jwH s H j ( ) :r t1)系 統(tǒng) 零 狀 態(tài) 響 應(yīng) 1( ) ( ) ) ( H j rR E tjj 則 F1( ) ( ) ( )( ) tHR E r 或 F 1、 定 義 ： 例 5.1.1 如 圖 所 示 RC低 通 網(wǎng) 絡(luò) ， 輸 入

2、 u1(t)如 圖 所 示舉 行 脈 沖 ， 利 用 傅 里 葉 分 析 法 求 u2(t)。1( )u t t0 E 輸 入 信 號 波 形R C1( )u t RC低 通 網(wǎng) 絡(luò) 2( )u t2、 利 用 系 統(tǒng) 函 數(shù) H(jw)求 響 應(yīng)當(dāng) H(s)在 虛 軸 上 及 右 半 平 面 無 極 點(diǎn) 時 ,才 存 在 . 21 1 1( )( ) 1 1( )V s sC RCH s V s R ssC RC 解 ： RCj RCsHjH js 11)()( （ 穩(wěn) 定 系 統(tǒng) ）1 , ( )H jRC j 令 0 ( )H j w 1( ) ( ) ( )u t E u t u t

3、由 圖 1( ) ( ) ( ) j jE EV j E E e ej j (1 )jE ej 2 2 21 ( )j j jEV j e e ej 2( )2 jE Sa e 2 1( ) ( ) ( )V j H j V j 又 2 ( )22 2( )2 j j wV j E Sa e V j ej 2 2 22 sin 2wEV j 2 4 2(2 1)2 2(2 1) 2(2 2)20, 1, 2, w w n narctg waw w n narctg wan 2 22 22 sin 2( ) 1EV j RC R C 0 1( )V j w 0 2( )V j w 1( ) (

4、)2V j E Sa 輸 入 信 號 的 頻 譜 的 高 頻 分 量 比 起 低 頻 分 量 受 到 較 嚴(yán) 重 的 衰 減 2 1 1( ) (1 ) ( )(1 )1 (1 ) (1 )jw jwjw jwEV j e E ejw jw jw jwEE e ejw jw 1(1 ) ( ) ( )jE e E u t u tj 又 F1 ( )tE Ee u tj F 求 響 應(yīng) ( )2( ) ( ) ( ) ( ) ( )t tu t E u t u t E e u t e u t 1 1 ( )1 ( ) 1 ( )t tRC RCE e u t E e u t 2( )u t0 t

5、 輸 出 信 號 的 失 真 波 形E 1( )u t t0 E 輸 入 信 號 波 形 輸 出 信 號 的 波 形 與 輸 入 信 號 相 比 產(chǎn) 生 了 失 真 ，輸 出 波 形 上 升 和 下 降 特 性 ：（ 1） 輸 入 信 號 在 t=0時 刻 急 劇 上 升 ，（ 2） 在 t= 時 刻 急 劇 下 降 。 急 劇 變 化 意 味 著 ： 有很 高 的 頻 率 分 量 。 系 統(tǒng) 的 H（ jw） 為 低 通 濾 波 器 ， 不 允 許 高 頻 分量 通 過 ， 輸 出 電 壓 不 能 迅 速 變 化 ， 于 是 不 再 表 現(xiàn) 為舉 行 脈 沖 ， 而 是 以 指 數(shù) 規(guī) 律

6、逐 漸 上 升 和 下 降 。 二 、 無 失 真 傳 輸系 統(tǒng) 各 頻 率 幅 度 不 同 程 度 的 衰對 信 號 中 分 量 產(chǎn) 生 ,使 響 應(yīng) 各 頻 率 分 量 的 相 對 幅 度 產(chǎn) 生 變 化 ,(1）即 引 入幅 度 失 真 . 減幅 度 失 真 .對 信 號 中 分 量 產(chǎn) 生 相 移 不 與 頻 率 成 正 比 , 使 響 應(yīng) 各 頻 率 分 量 在 時 間 軸 上 的 相 對 相 對 位 置 產(chǎn)系 生統(tǒng) 各 變 化(2） 相 ,即 引 入 頻相位 失 真 率.位 失 真 . 線 性 系 統(tǒng) ： 幅 度 失 真 與 相 位 失 真 都 不 產(chǎn) 生 新 的 頻 率 分 量

7、。非 線 性 系 統(tǒng) ： 由 于 非 線 性 特 性 對 所 傳 輸 信 號 產(chǎn) 生 非 線 性失 真 。 非 線 性 失 真 可 能 產(chǎn) 生 新 的 頻 率 分 量 。信 號 的 失 真 有 正 反 兩 方 面 ：（ 1） 如 果 有 意 識 地 利 用 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 波 形 變 換 ， 則 要 求信 號 經(jīng) 系 統(tǒng) 必 然 產(chǎn) 生 失 真 。（ 2） 如 果 要 進(jìn) 行 原 信 號 的 傳 輸 ， 則 要 求 傳 輸 過 程 中信 號 失 真 最 小 ， 即 要 研 究 無 失 真 傳 輸 的 條 件 。 2、 無 失 真 傳 輸 概 念 （ 即 時 域 波 形 傳 輸 不 變 ）0(

8、)( ) Ker tt t 而 波 形 不 變大 小 和 出 現(xiàn) 時 間 不 同響 應(yīng) 信 號 激 勵 信 號即 0 0( ) ( )K t r t e t t是 一 常 數(shù) ， 為 滯 后 時 間 。滿 足 無 失 真 條 件 時 ， 波 形 是 波 形 經(jīng) 時 間 的 滯 后 。0( ) jwtH jw Ke線 性 網(wǎng) 絡(luò)( )e t t ( )r t t0t 3、 信 號 無 失 真 傳 輸 的 條 件 （ 對 系 統(tǒng) 提 出 的 要 求 ）1 )無 失 真 傳 輸 條 件（ 1） ： （ 頻 域 角 度( ) ( ), ( ) ( ), ( ) ( )e t E j r t R j h

9、 t H j 設(shè) 0( ) ( )( ) tjR j eEH jj K 則無 失 真 傳 輸 的 條 件 ：（ 1） 系 統(tǒng) 的 頻 率 響 應(yīng) 特 性 是 常 數(shù) K；（ 2） 相 位 特 性 是 通 過 原 點(diǎn) 的 直 線 。 )無 失 真 傳 輸 條(2） （ 時2 域 角 度件( ) ( )h t H j設(shè) F 0( ) tK th t 則 即 要 求 系 統(tǒng) 的 沖 激 響 應(yīng) 仍 為 沖 激 函 數(shù)群 延 時 ： dd )(相 位 要 求 即 是 群 延 時 特 性 為 常 數(shù) 一 、 理 想 低 通 濾 波 器 頻 域 特 性低 通 濾 波 器 ： 具 有 幅 度 特 性 和 相

10、 移 特 性 （ 實 際理 想 矩 形 線 性不 可 實 現(xiàn) ）cc頻 域 特 性 ： 低 于 的 所 有 信 號 無 失 真 傳 送 ； 高 于 的 所 有 信 號 完 全 衰 減 ； 相 移 特 性 也 滿 足 無 任 何 失 真 傳 輸 的 要 求 。 0( ) ( ) ( ),( ) c ccH j u ut 即 稱 截 止 頻 率 5.2 理 想 低 通 濾 波 器 二 、 理 想 低 通 的 沖 激 響 應(yīng) 0tt 激 勵 在 時 刻 加 入 ，而 響 應(yīng) 在 負(fù) 值 已 出 現(xiàn)即 網(wǎng) 絡(luò) 可 預(yù) 測 激 勵 函 數(shù)（ 實 際 無 法 實 現(xiàn) ） 0 ( )h t tcw 0t t

11、理 想 低 通 濾 波 器 的 沖 激 響 應(yīng) 波 形 0( ) ( ) (c cwF H jw Sa wh t t t ( )t0 t 如 果 具 有 躍 變 不 連 續(xù) 點(diǎn) 的 信 號 通 過 低 通 濾 波 器 傳 輸 ,則 不 連 續(xù) 點(diǎn) 在 輸 出 將 被 圓 滑 ,產(chǎn) 生 漸 變 .因 為 信 號 隨 時 間 信 號 的 急 劇 改 變 ,意 味 著 包 含 許 多 高 頻 分 量 ,而 較 平 坦 的 信 號 則 主 要 包 含 低 頻 分 量 ,低 通 濾 波 器 濾 除 了 一 些 高 頻 分 量 .三 、 理 想 低 通 的 階 躍 響 應(yīng)1( )u t t0 E 輸 入

12、信 號 波 形 輸 出 信 號 的 失 真 波 形2 ( )u t0 tE低 通 濾 波 器 2 1r ct B 響 應(yīng) 由 最 小 值 升 至 最 大 值 所 需 時 間即 上 升 時 間 與 系 統(tǒng) 的 截 止 頻 率 或 帶 寬 成 反 比( ):u t階 躍 信 號 作 用 于 理 想 低 通 濾 波 器 時 ,在 輸 出 端 也 呈 現(xiàn)逐 漸 上 升 的 波 形 ,不 再 像 輸 入 信 號 那 樣 急 劇 上 升 .上 升 時 間 截 止 頻 率通 過 求 階 躍 響 應(yīng) ,可 以 證 明 :和 濾 波 器 成 .截 止 頻 率 越 低 ,在 輸 出 端 信 號 上 反 比升 越

13、緩 慢 . 01( ) ( ) ( ) ( ) jwt c cR j H j E j w e w w wjw ( 1( ) FT w ju wt 階 躍 信 號 0( ) 0jw tFT c ce w w wh t w 系 統(tǒng) 為 其 他 值利 用 逆 變 換 的 方 法 求 得 階 躍 響 應(yīng) . 01 1 1( )( ) ( )2 cc jwt jwtR j w e e dwjwr t FW的 奇 函 數(shù) 積 分 =0 W的 偶 函 數(shù)積 分 有 值0( ( )1 12 2 cc jw t te dwjw 0 0cos ( ) sin ( )1 1 12 2 2c cc cw t t w

14、t tdw dwjw w 0 0( ) 00 sin ( )1 12 21 1 sin ( ) )2 ccc t t w t t dwwx dx xr t w t tx 其 中 引 入sin : .xx函 數(shù) 的 積 分 稱 為 正 弦 Si(y積 分 以 符 號 )表 示 . 0 sin( ) , 0 ,.2 ,2siny xSi y dxxyy xx 它 是 的 奇 函 數(shù)隨 著 值 增 加 從 增 長以 后 圍 繞 起 伏起 伏 逐 漸 衰 減 而 趨 于各 極 點(diǎn) 值 與 函 數(shù) 的 零 點(diǎn) 對 應(yīng) . ( )Si y20 y0 sin xx x1 2 32 01 1 ( )2( )

15、cr t S ti t 2 1 , r ct B 響 應(yīng) 由 最 小 值 升 至 最 大 值 所 需 時 間即 濾 波 器 階 躍 響 應(yīng) 上 升 時 間 與 帶 寬 不 能 同 時 減 少對 不 同 的 濾 波 器 二 者 之 乘 積 取 不 同 的 常 數(shù) 值 ,且 它 具 有 下 限 ,即 為 測 不 準(zhǔn) 原 理 ( )u t t01 輸 入 信 號 波 形( )r t112 0 rt tcw cw0t 可 知 : 和 濾 波 器 成 .截 止 頻 率 越 低 ,在 輸 出上 升 端 信時 間 截 止 號 上 升頻 率 反 比 越 緩 慢 . 一 、 調(diào) 制 與 解 調(diào) 作 用1 適 當(dāng)

16、 尺 寸 的 天 搬 移輻 射 線（ ） 信 號 頻 譜 所 需 的 較 高 頻 率 范 圍 電 磁 波2 (互 不 重 疊搬 移分 )接 機(jī)離收（ ） 各 種 信 號 的 頻 譜 不 同 的 頻 率 范 圍 所 需 頻 率 的 信 號 （ 互 相 不 干 擾 ） 5.3 調(diào) 制 與 解 調(diào)調(diào) 制 作 用 的 實 質(zhì) ： 把 各 種 信 號 的 頻 譜 搬 移 ， 使 它們 互 不 重 疊 地 占 據(jù) 不 同 的 頻 率 范 圍 。 幅 度 調(diào) 制 是 用 調(diào) 制 信 號 去 控 制 高 頻 載 波 的 振 幅 ，使 其 按 調(diào) 制 信 號 的 規(guī) 律 而 變 化 的 過 程 。 一 般 模

17、型 如圖 所 示 。 二 、 調(diào) 制 與 解 調(diào) 的 原 理1、 幅 度 調(diào) 制 （ 線 性 調(diào) 制 ） 的 原 理 （ 1） 調(diào) 幅 (AM)其 時 域 和 頻 域 表 示 式 分 別 為sAM(t)= A0+m(t) cos ct =A0cos ct+m(t)cos ct S AM( )= A0 ( + c)+ ( - c) + M( + c)+M( - c) AM信 號 的 波 形 和 頻 譜m(t)O tA0m(t)O tOO ttcos c(t)sAM (t) 1 M( ) A0 H H c c A0SAM ( )021 0 AM信 號 的 總 功 率 包 括 載 波 功 率 和 邊

18、 帶 功 率 兩 部 分 。只 有 邊 帶 功 率 才 與 調(diào) 制 信 號 有 關(guān) 。 也 就 是 說 ， 載 波 分 量 不 攜 帶 信 息 。 即 使 在 “ 滿 調(diào)幅 ” （ |m(t)|max=A0時 ， 也 稱 100 調(diào) 制 ） 條 件 下 ，載 波 分 量 仍 占 據(jù) 大 部 分 功 率 ， 而 含 有 用 信 息 的 兩 個 邊帶 占 有 的 功 率 較 小 。 因 此 ， 從 功 率 上 講 ， AM信 號 的 功率 利 用 率 比 較 低 。 (2)抑 制 載 波 雙 邊 帶 調(diào) 制 （ DSB-SC）雙 邊 帶 信 號 （ DSB） 。 其 時 域 和 頻 域 表 示 式

19、 分 別 為 sDSB(t)=m(t)cos ct SDSB( )= M( + c)+M( - c) 21 DSB信 號 的 波 形 和 頻 譜 cos0tO ttOm(t)sDSB(t)O t Oc c M()O HH SDSB()Oc c 載 波 反 相 點(diǎn) 2H (3)單 邊 帶 調(diào) 制 (SSB) 用 濾 波 法 形 成 單 邊 帶 信 號 H() 1 0 c c H() 0 c c 1 (a) (b) SSB信 號 的 頻 譜M() H HSM() c c OO 上 邊 帶 下 邊 帶 下 邊 帶 上 邊 帶 c cO上 邊 帶 頻 譜 O c c 下 邊 帶 頻 譜 用 相 移 法

20、 形 成 單 邊 帶 信 號( ) cos( )cos cos sin sinSSB m cm c m ct V tV t t V t t 由 上 式 可 知 ， 只 要 用 兩 個 90 相 移 器 分 別 將調(diào) 制 信 號 和 載 波 信 號 相 移 90 ， 成 為 sin t和sinwt。 然 后 進(jìn) 行 相 乘 和 相 減 ， 就 可 以 實 現(xiàn) 單 邊 帶調(diào) 幅 。 相 移 法 產(chǎn) 生 單 邊 帶 調(diào) 幅 信 號 (4)殘 留 邊 帶 調(diào) 制 (VSB) 在 VSB中 ， 不 是 完 全 抑 制 一 個 邊 帶 （ 如 同 SSB中那 樣 ） ， 而 是 逐 漸 切 割 ， 使 其

21、 殘 留 一 小 部 分 ， 如 圖所 示 。 DSB、 SSB和 VSB 信 號 的 頻 譜M() 2B 2BO DSB() c cO(a)(b) SSB()O c c c c VSB()O (c)(d) (5)包 絡(luò) 檢 波 由 非 線 性 器 件 和 低 通 濾 波 器 兩 部 分 組 成 。 (6)同 步 檢 波 ： 接 收 端 與 發(fā) 射 端 具 有 相 同 頻 率 的 本 地 載 波 。 2、 非 線 性 調(diào) 制 的 原 理 使 高 頻 載 波 的 頻 率 或 相 位 按 調(diào) 制 信 號 的 規(guī) 律 變 化而 振 幅 保 持 恒 定 的 調(diào) 制 方 式 ， 稱 為 頻 率 調(diào) 制

22、（ FM） 和相 位 調(diào) 制 (PM)， 分 別 簡 稱 為 調(diào) 頻 和 調(diào) 相 。 頻 率 或 相 位 的 變 化 都 可 以 看 成 是 載 波 角 度 的 變 化， 故 調(diào) 頻 和 調(diào) 相 又 統(tǒng) 稱 為 角 度 調(diào) 制 。 （ 1） 相 位 調(diào) 制 ， 是 指 瞬 時 相 位 偏 移 隨 調(diào) 制 信 號 m(t)而線 性 變 化 ， 即 (t)=Kpm(t) 其 中 Kp是 常 數(shù) 。 于 是 ， 調(diào) 相 信 號 可 表 示 為 sPM(t)=Acos ct+Kpm(t) (2)頻 率 調(diào) 制 ， 是 指 瞬 時 頻 率 偏 移 隨 調(diào) 制 信 號 m(t)而線 性 變 化 ， 即其

23、中 Kf是 一 個 常 數(shù) dmkdttd tf )()( FM和 PM非 常 相 似 ， 如 果 預(yù) 先 不 知 道 調(diào) 制 信 號m(t)的 具 體 形 式 ， 則 無 法 判 斷 已 調(diào) 信 號 是 調(diào) 相 信 號還 是 調(diào) 頻 信 號 。 相 位 偏 移 為 ： 可 得 調(diào) 頻 信 號 為 ： 直 接 和間 接 調(diào)相d() dt m(t) g FM s PM (t) (b) PM s PM (t)m(t) (a) 如 果 將 調(diào) 制 信 號 先 微 分 ， 而 后 進(jìn) 行 調(diào) 頻 ， 則 得 到 的 是 調(diào) 相 波 ，這 種 方 式 叫 間 接 調(diào) 相 ； 如 果 將 調(diào) 制 信 號

24、先 積 分 ， 而 后 進(jìn) 行 調(diào) 相 ， 則 得 到 的 是 調(diào) 頻波 ， 這 種 方 式 叫 間 接 調(diào) 頻 。 直 接 和 間 接 調(diào) 頻 ()d tm(t) g PM sFM(t)(b) FM sFM(t)m(t) (a) 3、 性 能 比 較 FM抗 噪 聲 性 能 最 好 ， DSB、 SSB、 VSB抗 噪 聲 性 能次 之 ， AM抗 噪 聲 性 能 最 差 。 AM調(diào) 制 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 接 收 設(shè) 備 簡 單 ； 缺 點(diǎn) 是 功 率 利 用率 低 ， 抗 干 擾 能 力 差 ， AM制 式 用 于 通 信 質(zhì) 量 要 求 不 高的 場 合 ， 目 前 主 要 用 在 中 波

25、 和 短 波 的 調(diào) 幅 廣 播 中 。 DSB調(diào) 制 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 功 率 利 用 率 高 ， 但 帶 寬 與 AM相同 ， 接 收 要 求 同 步 解 調(diào) ， 設(shè) 備 較 復(fù) 雜 。 只 用 于 點(diǎn) 對點(diǎn) 的 專 用 通 信 ， 運(yùn) 用 不 太 廣 泛 。 SSB調(diào) 制 :優(yōu) 點(diǎn) :功 率 和 頻 帶 利 用 率 都 較 高 ， 抗 干 擾 和 抗 選 擇 性 衰 落能 力 均 優(yōu) 于 AM, 而 帶 寬 只 有 AM的 一 半 ； 缺 點(diǎn) :發(fā) 送 和 接 收 設(shè) 備 都 復(fù) 雜 。SSB制 式 普 遍 用 在 頻 帶 比 較 擁 擠 的 場 合 ， 如 短 波 波 段 的 無線 電

26、廣 播 和 頻 分 多 路 復(fù) 用 系 統(tǒng) 中 。 VSB調(diào) 制 的 部 分 抑 制 了 發(fā) 送 邊 帶 ， VSB的 性 能 與SSB相 當(dāng) 。 VSB解 調(diào) 原 則 上 也 需 同 步 解 調(diào) ， 但 在 某 些 VSB系 統(tǒng) 中 ， 附 加 一 個 足 夠 大 的 載 波 ， 就 可 用 包 絡(luò) 檢 波 法 解調(diào) 合 成 信 號 ， 這 種 方 式 綜 合 了 AM、 SSB和 DSB三 者 的 優(yōu)點(diǎn) 。 所 有 這 些 特 點(diǎn) ， 使 VSB對 商 用 電 視 廣 播 系 統(tǒng) 特 別 具有 吸 引 力 。 FM波 的 幅 度 恒 定 不 變 ， 帶 來 了 抗 快 衰 落 能 力 。

27、利 用自 動 增 益 控 制 和 帶 通 限 幅 還 消 除 快 衰 落 造 成 的 幅 度 變 化 效應(yīng) 。 窄 帶 FM對 微 波 中 繼 系 統(tǒng) 頗 具 吸 引 力 。 寬 帶 FM的 抗 干 擾 能 力 強(qiáng) ， 可 實 現(xiàn) 帶 寬 與 信 噪 比 的 互 換 寬 帶 FM廣 泛 應(yīng) 用 于 長 距 離 高 質(zhì) 量 的 通 信 系 統(tǒng) 中 ， 如 空間 和 衛(wèi) 星 通 信 、 調(diào) 頻 立 體 聲 廣 播 、 超 短 波 電 臺 等 。 寬 帶 FM的 缺 點(diǎn) 是 頻 帶 利 用 率 低 ， 存 在 門 限 效 應(yīng) ， 因 此在 接 收 信 號 弱 ， 干 擾 大 的 情 況 下 宜 采

28、用 窄 帶 FM。 小 型 通 信機(jī) 常 采 用 窄 帶 調(diào) 頻 的 原 因 。 一 、 脈 沖 編 碼 調(diào) 制 傳 輸 方 式(1)PAM 抽 樣脈 沖 序 列脈 沖 幅 度 調(diào) 制 即 連 續(xù) 信 號 抽 樣 信 號(2) ( )PCM PAM 抽 樣脈 沖 序 列轉(zhuǎn) 換脈 沖 編 碼 調(diào) 制 即 連 續(xù) 信 號 抽 樣 信 號 數(shù) 字 編 碼 的 信 號 5.4 脈 沖 編 碼 調(diào) 制 （ PCM） 二 、 PCM通 信 系 統(tǒng)零 階 抽 樣 量 化 編 碼( )p t( )f t 0( )sf t ( )Df t至 數(shù) 字 信 道A/D信 源 發(fā) 送 端D/A 1/ Sa(x)補(bǔ) 償

29、( ) Df t自 數(shù) 字 信 道 0( )sf t ( )f t信 源接 收 端PCM通 信 系 統(tǒng) 簡 化 框 圖 其 中 量 化 與 編 碼 共 同 完 成 模 擬 -數(shù) 字 轉(zhuǎn) 換 (A/D變 換 )功 能 .PAM信 號 :是 具 有 離 散 時 間 連 續(xù) 幅 度 (階 梯 信 號 )的 信 號 .( )f t 0( )sf t 產(chǎn) 生 PAM信 號抽 樣PCM信 號 :是 具 有 二 進(jìn) 制 的 數(shù) 字 信 號 .( )Df t0( )sf t 量 化 和 編 碼 產(chǎn) 生 PCM信 號抽 樣 ,量 化 與 編 碼發(fā) 送 端 :主 要 由 哪 三 部 分 組 成 ?發(fā) 送 端 :主

30、 要 由 哪 三 部 分 組 成 ? ( )f t t0.11.5 1.12 1.10.51.0 1.52 1.5 1.24 1.2 0.8 0.4 0.3 0.4量 化 :是 把 一 個 連 續(xù) 幅 度 值 的 信 號 變 成 一 個 離 散 幅 度 值 的 信 號 . 編 碼 :是 把 一 個 離 散 幅 度 值 的 信 號 變 成 二 進(jìn) 制 的 數(shù) 字 信 號 .數(shù) 字 二 進(jìn) 制 數(shù) 字 脈 沖 編 碼 波 形 數(shù) 字 二 進(jìn) 制 數(shù) 字 脈 沖 編 碼 波 形0 0000 8 10001 0001 9 10012 0010 10 10103 0011 11 10114 0100 1

31、2 1100 5 0101 13 11016 0110 14 11107 0111 15 1111 (1) ( )在 遠(yuǎn) 距 通 信 中 數(shù) 字 信 號 經(jīng) 多 級 中 繼 器 轉(zhuǎn) 發(fā) 之 后 不 會 積 累 ； 除 非 噪 聲 大 到 足 以 影 響 中 繼噪 器 的 判 斷聲(2) PCM 同 一 系 統(tǒng)當(dāng) 組 合 傳 輸 時 具 很 好 的 靈 活 性統(tǒng) 一 二 進(jìn) 制 數(shù)多 種 信 號 源 (語 音 ,圖 像 ,數(shù) 據(jù)字 信碼 號 )流 傳 輸 ；(3) A D D A 量 化 噪在 模 擬 信 號 的 量 化 與 重 建 過 程 中 產(chǎn) 生 , 可 通 聲過 合 理 設(shè) 計 和 進(jìn)

32、行 限 制 ；三 、 PCM通 信 系 統(tǒng) 的 特 點(diǎn) 4（ ） 傳 輸 時 占 用 相 對 明 顯 加 寬 頻 帶 頻 帶 壓 縮 。: 300 3400 ,4 .88 8 64 / . ,( ) Hz HzkHzkHzkHz kb s 例 如 語 音 通 信 話 路 信 號 的 頻 率 范 圍 大 約 在通 常 可 認(rèn) 為 每 個 話 路 帶 寬 約在 進(jìn) 行 抽 樣 頻 率 為 ,以 保 證 滿 足 抽 樣 定 理 的 要 求 .每 個 抽 樣 點(diǎn) 若 按 8位 脈 沖 編 碼 傳 送 一 個 話 路 的 脈 沖 信 號 速 率 為顯 然 它 所 占 有 的 頻 帶 大 于直 接 傳 送

33、 一 路 語 音 模 擬 信 號 所 需 的 頻 帶 . 一 、 多 路 復(fù) 用 將 若 干 路 信 號 以 某 種 方 式 匯 合 ， 統(tǒng) 一 在 同 一信 道 中 傳 輸 稱 為 多 路 復(fù) 用 。5.5頻 分 復(fù) 用 與 時 分 復(fù) 用二 、 頻 分 復(fù) 用 原 理（ 1） 在 發(fā) 送 端 將 各 路 信 號 頻 譜 搬 移 到 各 不 相 同 的 頻率 范 圍 ， 使 它 們 互 不 重 疊 ， 這 樣 就 可 復(fù) 用 同 一 信 道傳 輸 。（ 2） 在 接 收 端 利 用 若 干 濾 波 器 將 各 路 信 號 分 離 ， 再經(jīng) 解 調(diào) 即 可 還 原 為 各 路 原 始 信 號

34、。 頻 分 復(fù) 用 通 信 系 統(tǒng) 框 圖調(diào) 制 11g (t)1cos( )wt 1( )f t調(diào) 制 22g (t) 2cos( )w t 2( )f t調(diào) 制 NNg (t)cos( )Nw t ( )Nf t ( )f t至 信 道 傳 輸發(fā) 送 端 帶 通 1 1g (t)1cos( )wt1( )f t帶 通 2 2g (t)2cos( )w t2( )f t帶 通 N Ng (t)cos( ) Nw t( )Nf t( )f t 接 收 端 解 調(diào) 1解 調(diào) 2解 調(diào) N接 收 信 號 三 、 時 分 復(fù) 用 的 原 理 時 分 復(fù) 用 的 理 論 依 據(jù) ： 抽 樣 定 理 。

35、 -fm+fm的 信 號 ， 可 由 間 隔 為 1/2 fm的 抽 樣 值 惟一 確 定 。 從 這 些 瞬 時 抽 樣 值 可 以 正 確 恢 復(fù) 原 始 的 連續(xù) 信 號 。 信 道 僅 在 抽 樣 瞬 間 被 占 用 ， 其 余 的 空 閑 時 間 可 供傳 送 第 二 路 、 第 三 路 等 各 路 抽 樣 信 號 使 用 。將 各 路 信 號 的 抽 樣 值 有 序 地 排 列 就 可 實 現(xiàn) 時 分 復(fù) 用 。在 接 收 端 ， 這 些 抽 樣 值 由 適 當(dāng) 的 同 步 檢 測 器 分 離 。 兩 路 信 號 的 時 分 復(fù) 用 ：信 號 1 信 號 2 四 、 頻 分 復(fù) 用

36、 與 時 分 復(fù) 用 性 能 比 較（ 1） 從 信 號 在 信 道 中 的 情 況 來 看頻 分 復(fù) 用 系 統(tǒng) ： 每 個 信 號 在 所 有 時 間 里 都 存 在 于 信 道 中 并 混 雜在 一 起 ； 每 一 信 號 占 據(jù) 著 有 限 的 不 同 頻 率 區(qū) 間 ， 此 區(qū) 間不 被 其 也 信 號 占 用 。時 分 復(fù) 用 系 統(tǒng) ： 每 一 信 號 占 據(jù) 著 不 同 的 時 間 區(qū) 間 ， 此 區(qū) 間 不 被 其 他信 號 占 用 ； 所 有 信 號 的 頻 譜 可 以 具 有 同 一 頻 率 區(qū) 間 的 任 何 分 量 。 （ 2） 從 電 路 實 現(xiàn) 來 看 ， 時 分

37、 復(fù) 用 系 統(tǒng) 優(yōu) 于 頻 分 復(fù) 用 系統(tǒng) 。 頻 分 復(fù) 用 系 統(tǒng) 中 ， 各 路 信 號 需 要 產(chǎn) 生 不 同 的 載波 ， 各 自 占 據(jù) 不 同 的 頻 帶 ， 因 而 需 要 設(shè) 計 不 同 的 帶通 濾 波 器 。 時 分 復(fù) 用 系 統(tǒng) 中 ， 產(chǎn) 生 與 恢 復(fù) 各 路 信 號 的 電 路 結(jié)構(gòu) 相 同 ， 而 且 以 數(shù) 字 電 路 為 主 。 （ 3） 時 分 復(fù) 用 系 統(tǒng) 的 另 一 優(yōu) 點(diǎn) 是 ： 體 現(xiàn) 在 各 路 信 號 之 間的 干 擾 （ 串 話 ） 性 能 方 面 。 頻 分 復(fù) 用 系 統(tǒng) 中 ， 設(shè) 計 與 制 作 放 大 器 時 ， 對 它 們

38、 的非 線 性 指 標(biāo) 要 求 比 傳 送 單 路 信 號 時 嚴(yán) 格 得 多 ， 有 時 難以 實 現(xiàn) 。 時 分 復(fù) 用 系 統(tǒng) 中 ， 由 于 設(shè) 計 不 當(dāng) 相 鄰 脈 沖 信 號之 間 可 能 出 現(xiàn) 碼 間 串 擾 。（ 4） 對 于 時 分 復(fù) 用 通 信 系 統(tǒng) ， 國 際 上 已 建 立 起 一 些 技 術(shù)標(biāo) 準(zhǔn) 。 五 、 碼 分 復(fù) 用 指 利 用 一 組 正 交 碼 序 列 來 區(qū) 分 各 路 信 號 ， 它們 占 用 的 頻 帶 和 時 間 都 可 以 重 疊 。 框 圖 如 圖 ： 碼 分 復(fù) 用 的 典 型 應(yīng) 用 是 移 動 通 信 中 的 碼 分 多 址 通信 （ CDMA） 六 、 綜 合 業(yè) 務(wù) 數(shù) 字 網(wǎng) （ ISDN） : (Integrated Services Digital Network ) 綜 合 業(yè) 務(wù) 數(shù) 字 網(wǎng)電 話 網(wǎng) 基 礎(chǔ) 上 發(fā) 展 起 來 的 新 一 代 電 信 業(yè) 務(wù) ，同 時 傳 送 語 音 、 視 頻 和 數(shù) 據(jù) 信 號 。復(fù) 用 與 交 換 體 制 ： 異 步 傳 遞 方 式 （ ATM）