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现代通信技术基础详解演示文稿（优选）现代通信技术基础通信网中传输，因此必须对信源输出的信息进行处理后才能在信道中有效传输。
第1章1.2节已经指出，在数字通信系统中，信源编码有两个重要作用：
其一，当信息源为模拟信源时，信源编码器将模拟信源输出的模拟信号转换成数字信号，以实现模拟信号的数字化传输；其二，当信息源为数字信源（离散信源）时，信源编码器设法寻找适当的方法把信源输出符号序列变换为最短的码字序列，以消除信源符号之间存在分布不均匀和相关性，减少冗余、提高编码效率，从而提高数字信号传输的有效性。

差错控制是在信息序列上附加上一些监督码元，利用这些冗余的码元，使原来不规律的或规律性不强的原始数字信号变为有规律的数字信号，从而提高数字信号传输的可靠性。本章讨论的通信传输技术主要包括信源编码、差错控制（即信道编码）、调制解调技术以及数字信号的基带传输。对于信源编码，首先分析模拟信号的数字化原理，然后讨论对离散信源进行无失真信源编码的相关概念。2.2模拟信号的数字化
模/数变换的方法采用得最早而且目前应用得比较广泛的是脉冲编码调制(PCM)。它对模拟信号的处理过程包括抽样、量化和编码3个步骤，由此构成的数字通信系统称为PCM通信系统，如图2-1所示。

图2-1模拟信号的数字传输
由图2-1可见，PCM主要包括抽样、量化和编码三个过程。抽样是把时间连续的模拟信号转换成时间离散但幅度仍然连续的抽样信号；量化是把时间离散、幅度连续的抽样信号转换成时间和幅度均离散的信号；编码是将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。在具体实现上，编码与量化通常是同时完成的，换句话说，量化实际是在编码过程中实现的。国际标准化的PCM码组（电话语音）是八位码组代表一个抽样值。
通过PCM编码后得到的数字基带信号可以直接在系统中传输（即基带传输）；也可以将基带信号的频带搬移到适合光纤、无线信道等传输频带上再进行传输（即频带传输）。接收端的数/模变换包含了译码和低通滤波器两部分。译码是编码的反过程，它将接收到的PCM信号还原为抽样信号（实际为量化值，它与发送端的抽样值存在一定的误差，即量化误差）。低通滤波器的作用是恢复或重建原始的模拟信号。它可以看作是抽样的反变换。语音信号的数字化叫做语音编码，图像信号的数字化叫做图像编码，两者虽然各有特点，但基本原理是一致的。下面以语音信号的PCM编码为例，分析模拟信号的数字化过程，PCM编码方法同样适用于图像编码。2.2.1抽样定理
并且，经过量化、编码、传输和译码后，接收端能否还原成原来时间上连续的模拟信号？这些就是抽样定理要解决的问题。抽样定理指出：一个频带限制在（0，）内的时间连续的模拟信号，如果抽样频率（即抽样间隔），则可以通过低通滤波器由样值序列无失真地重建原始信号。抽样与恢复的过程如图2-2所示。抽样器可以看作是相乘器，抽样过程相当于模拟信号与抽样脉冲序列（载波）相乘的过程，在收端，已抽样信号通过低通滤波还原成原来的模拟信号。

图2-2抽样与恢复
抽样定理引入了单位冲激函数（抽样脉冲序列），下面先介绍单位冲激函数的概念，然后简单证明抽样定理。1、单位冲激函数

冲激函数不同于普通函数，称为奇异函数。普通函数描述的是自变量与因变量间的数值对应关系（如质量、电贺的空间分布，电流、电压随时间变化的关系等）。如果要考察某些物理量在空间或时间坐标上集中于一点的物理现象（如质量集中于一点的密度的分布，作用时间趋于零的冲击力，宽度趋于零的电脉冲，以及图2-2所示的对信号某点的取样等），普通函数的概念就不够用了，而冲激函数就是描述这类现象的数学模型。可见，在通信系统的分析研究中，冲激函数具有极重要的作用。
单位冲激函数的定义为因此，单位单位冲激信号是这样一个信号：它在瞬间的值为无限大，在其他瞬间的值均为零，而且它所覆盖的面积（通常称为冲激强度）等于1，如图2-3所示。由式（2.2-1）推广可得单位冲激函数具有许多重要的性质。例如，当与另一信号相乘时，由于它在除以外的其他瞬间都等于零。因此有式（2.2-4）表明：信号与单位冲激函数的乘积任仍然是一个冲激函数，但是其强度等于该信号在单位冲激函数所在瞬间的值。上述性质就是所谓抽样性。2、抽样定理的证明的频谱为

上式中，是抽样脉冲序列的基波角频率，为抽样间隔。对（2.2-5）式求傅里叶变换可以得到抽样信号的频谱表达式

其中，为低通信号的频谱。
式（2.2-8）表明，抽样后信号的频谱是无穷多个间隔为的相叠加而成。这就意味着中包含
的全部信息。由图2-4可以得到如下结论：（1）抽样后信号的频谱具有无穷大的带宽；（2）只要抽样频率，频谱无混叠现象。在收端，经截止频率为的理想低通滤波器后，可无失真地恢复原始信号；（3）如果抽样频率，则会出现频谱混叠现象，如图2-5所