文档介绍：最新通信基础知识(通信原理)
第一部分 数字通信基本原理
一． 数字通信系统
1. 信号
信号可用来传输信息。信息可用语言、文字、图象等表达，但在很多情况下，这些表达信息的语言文始话音信号。为了达到上述要求，取样的时间间隔T(取样周期)不能太长，或者说取样频率不能太低。
由取样定理──奈奎斯特定理可知：取样频率(fs)应大于传输信号中最高频(fm)的两倍。即fs＞2fm。
在电话通信系统中，用3400赫作为最高频率(fm)已能很好满足用户的要求。考虑到一定的冗余，目前PCM通信规定话音信号的取样频率fs为8000赫，即fs＝8000赫。
取样周期T＝1/fs＝1/8000＝125us(微秒)。
为了在取样前把话音信号中大于fm(fm＝3400赫)的频率成分去掉，在取样器要设置一个上限频率为3400赫的低通滤波器，使最高频率限制在3400赫。
2. 量化──信号在幅值上的离散化
取样化所得到的取样信号虽在时间上是离散的，但它在幅度取值上仍是连续的，即它可以是输入模拟信号幅值中的任意幅值，或者说可有无限多种取值，它不能用有限个数字来表示，它仍属模拟信号。要想使它成为数字信号，还需把它的取样值进行离散化处理，将幅值为无限多的连续信号，变换成幅值为有限数目的离散信号，这一幅值上离散化处理的过程称为量化。量化就是“分级”的意思，量化采用类似“四舍五入”的方法，使每一个取样值用一个相近的幅值来近似。量化方法可分为线性量化和非线性量化法。
线性量化也称均匀量化，它把输入的取样值的范围划分为若干等距离的小间隔，每个小间隔叫做一个量化级。当某一输入的取样值落在某一间隔内时，就用这个间隔内的中间值
来近似地表示这个取样值的大小，并以此值输出。这样大信号和小信号的绝对误差相同，而对小信号来说，相对误差（噪声）很大，也就是说信噪比小，不能满足语音信号的传输要求。（注：信噪比为输出的信号功率与噪声功率之比。信噪比越大，说明通信质量越好）
b. 非线性量化
非线性量化（又称非均匀量化）就是使用不等的量化级差（间隔），小信号分级密，量化级差小；大信号分级疏，量化级差大。或者说量化间隔△随着信号幅值的减小而缩小，使信号幅值在较宽的动态范围内的信噪比都能达到指标规定的要求。
非线性量化是利用压缩和扩展的方法来实现的。不同幅值的信号经过具有压缩特性的放大器后对小信号的幅度有较大的放大作用，而对大信号的幅度则有压缩作用。这样在对经过放大后的取样小信号进行量化时，就使小信号的量化误差相对减少，信噪比得到改善，如果放大作用大，则改善的程度也大；至于大信号经压缩、量化后，信噪比将降低，结果使话音信号在整个动态范围内的信噪比基本上相差不多，且都能满足规定的要求。
国际上允许采用两种折线形压扩特性：13折线A律压扩特性和15折线u律压扩特性，美采用u律，我国与欧洲规定采用A律。
3. 编码
模拟信号经过取样和量化以后，在时间上和幅度取值上都变成了离散的数字信号。如果量化级数为N，则信号幅度上有N个取值，形成有N个电平值的多电平码。但这种具有N个电平值的多电平码信号在传输过程中会受到各种干扰，并会产生畸变和衰减，接收端难以正确识别和接收。如果信号是二进制码，则只要接收端能识别出是“1”码还是“0”码即可。所以二进制码具有抗干扰能力强的优点，且容易产生，在数字通信中，一般都采用二进制码。
量化级为N时，则量化离散值共有N个。将每个离散值用一组二进制码表示。这一组二进制码的位数为L，则有2L＝N。L为码字位数，如：23＝8，将多电平码变成二进制码的过程称为编码，N为量化级数。
经过量化后，形成±128个数量级，用8位码表示，其中第一位码为极性码，第二、三、四位为段落码，最后四位为段内码，如图1-4。
极性码段落码段内码
图1-4 PCM 码字的分配
五．PCM帧结构
抽样频率为8000Hz（周期为125us），对每一话路每抽样一次经过量化可以编成8位码组，占用一个时隙。30/32路PCM系统中，32路复用125us。这32路时隙构成一个“帧”。而16帧又合成一个复帧。计算几个数据：
1．1帧时长为125μS，1时隙的时长为125/32=，一个复帧占用2ms。
2．1帧的位长：8×32=256位。
3．信道的速率：256位/帧×8000帧/秒=2048KB