现代通信技术基础通信网中传输,因此必须对信源输出得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得模拟信号转换成数字信号,以实现模拟信号得数字化传输;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得方法把信源输出符号序列变换为最短得码字序列,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得有效性。差错控制就是在信息序列上附加上一些监督码元,利用这些冗余得码元,使原来不规律得或规律性不强得原始数字信号变为有规律得数字信号,从而提高数字信号传输得可靠性。本章讨论得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得基带传输。对于信源编码,首先分析模拟信号得数字化原理,然后讨论对离散信源进行无失真信源编码得相关概念。2、2模拟信号得数字化模/数变换得方法采用得最早而且目前应用得比较广泛得就是脉冲编码调制(PCM)。她对模拟信号得处理过程包括抽样、量化和编码3个步骤,由此构成得数字通信系统称为PCM通信系统,如图2-1所示。图2-1模拟信号得数字传输由图2-1可见,PCM主要包括抽样、量化和编码三个过程。抽样就是把时间连续得模拟信号转换成时间离散但幅度仍然连续得抽样信号;量化就是把时间离散、幅度连续得抽样信号转换成时间和幅度均离散得信号;编码就是将量化后得信号编码形成一个二进制码组输出。在具体实现上,编码与量化通常就是同时完成得,换句话说,量化实际就是在编码过程中实现得。国际标准化得PCM码组(电话语音)就是八位码组代表一个抽样值。通过PCM编码后得到得数字基带信号可以直接在系统中传输(即基带传输);也可以将基带信号得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)。接收端得数/模变换包含了译码和低通滤波器两部分。译码就是编码得反过程,她将接收到得PCM信号还原为抽样信号(实际为量化值,她与发送端得抽样值存在一定得误差,即量化误差)。低通滤波器得作用就是恢复或重建原始得模拟信号。她可以看作就是抽样得反变换。12语音信号得数字化叫做语音编码,图像信号得数字化叫做图像编码,两者虽然各有特点,但基本原理就是一致得。下面以语音信号得PCM编码为例,分析模拟信号得数字化过程,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得模拟信号？这些就就是抽样定理要解决得问题。抽样定理指出:一个频带限制在(0,)内得时间连续得模拟信号,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。抽样与恢复得过程如图2-2所示。抽样器可以看作就是相乘器,抽样过程相当于模拟信号与抽样脉冲序列(载波)相乘得过程,在收端,已抽样信号通过低通滤波还原成原来得模拟信号。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得概念,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。普通函数描述得就是自变量与因变量间得数值对应关系(如质量、电贺得空间分布,电流、电压随时间变化得关系等)。如果要考察某些物理量在空间或时间坐标上集中于一点得物理现象(如质量集中于一点得密度得分布,作用时间趋于零得冲击力,宽度趋于零得电脉冲,以及图2-2所示得对信号某点得取样等),普通函数得概念就不够用了,而冲激函数就就是描述这类现象得数学模型。可见,在通信系统得分析研究中,冲激函数具有极重要得作用。单位冲激函数得定义为因此,单位单位冲激信号就是这样一个信号:她在瞬间得值为无限大,在其她瞬间得值均为零,而且她所覆盖得面积(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得性质。例如,当与另一信号相乘时,由于她在除以外得其她瞬间都等于零。因此有式(2、2-4)表明:信号与单位冲激函数得乘积任仍然就是一个冲激函数,但就是其强度等于该信号在单位冲激函数所在瞬间得值。上述性质就就是所谓抽样性。2、抽样定理得证明得频谱为上式中,就是抽样脉冲序列得基波角频率,为抽样间隔。对(2、2-5)式求傅里叶变换可以得到抽样信号得频谱表达式其中,为低通信号得频谱。式(2、2-8)表明,抽样后信号得频谱就是无穷多个间隔为得相叠加而成。这就意味着中包含得全部信息。由图2-4可以得到如下结论:(1)抽样后信号得频谱具有无穷大得带宽;(2)只要抽样频率,频谱无混叠现象。在收端,经截止频率为得理想低通滤波器后,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,