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移动通信技术第2版课件第1章.ppt37页
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移动通信技术第2版课件第1章.ppt
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第1章概述本章要点移动通信系统的组成及特点移动通信的工作方式及使用的频段数字移动通信的相关技术移动通信概念：就是指通信的双方，至少有一方是在移动（或暂时静止）中进行信息交换的。其中，包括移动台（汽车、火车、飞机、船舰等移动体上）与固定台之间通信，移动台与移动台之间通信。1.1 移动通信的发展概况 移动通信的发展历史 我国移动通信的发展概况1.1 移动通信的发展概况 移动通信的发展历史第一阶段：从二十世纪20年代至40年代，为早期的发展阶段。第二阶段：从40年代中期至60年代初期，在此期间，公用移动通信业务问世，移动通信所使用的频率开始向更高的频段发展。第三阶段：从60年代中期至70年代中期。第四阶段：从70年代中期至80年代中期，这是移动通信蓬勃发展的时期。第五阶段：从20世纪80年代中期至20世纪末。这是数字移动通信系统发展和成熟时期。第六阶段：从21世纪开始，移动通信向宽带多媒体方向发展。1.1 移动通信的发展概况 我国移动通信的发展概况1.A网和B网也称模拟网，是我国早期建设的移动电话网。2.G网“全球通”（GSM）数字移动电话网3.D网是指DCS1800系统的网4.C网是指CDMA（码分多址）制式的移动电话网1.2 移动通信的特点及分类 移动通信的特点 移动通信的分类 1.2 移动通信的特点及分类 移动通信的特点1.2 移动通信的特点及分类
移动通信的特点1．衰落现象2．强干扰情况下工作3．多卜勒效应4．跟踪交换技术1.2 移动通信的特点及分类 移动通信的分类1.3 移动通信系统组成1.4 移动通信的工作方式1.4 移动通信的工作方式☆同频单工:指基地站和移动台均使用相同的工作频率☆双频单工:指通信双方使用两个频率 半双工制：指通信的双方有一方在通
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PCM（Pulse Code Modulation——脉冲编码调制）脉冲调制就是把一个时间连续,取值连续的模拟信号变换成时间离散,取值离散的数字信号后在信道中传输.个人认为上面这句话概括的相当经典脉冲编码调制就是对模拟信号先抽样,再对样值幅度量化,编码的过程. 所谓抽样,就是对模拟信号进行周期性扫描,把时间上连续的信号变成时间上离散的信号.该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息,也就是说能无失真的恢复原模拟信号.它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的.在该实验中,抽样速率采用8Kbit/s. 所谓量化,就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散,即用一组规定的电平,把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示.
一个模拟信号经过抽样量化后,得到已量化的脉冲幅度调制信号,它仅为有限个数值. 所谓编码,就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值.然而,实际上量化是在编码过程中同时完成的,故编码过程也称为模/数变换,可记作A/D. DPCM(Differential Pulse Code Modulation——差分脉冲编码调制) 在PCM中，波形的每个样本独立进行编码。然而，以奈奎斯特速率或更高速率采样的绝大多数信号（包括语音信号），其相邻的样本之间呈现明显的相关性，换言之，相邻采样幅度间的平均变化较小。所以，利用采样中多余度的编码方案将使语音信号的码率降低。
一种简单的解决方法就是对相邻样本之差编码而不是对样本本身编码，由于相邻样本之差比实际样本幅度小，所以表示差信号需要较小的位数。这种普通方法的一种改进方案是用前面的n个样本根据一定的规律来预测当前的样本，然后将预测值与实际值的误差进行量化后传输，在根据误差信号，采用和发送端相同的预测方法恢复出原始信号。 这就是DPCM.APCM(Adaptive Pulse Code Modulation——自适应脉冲编码调制)自适应脉冲编码调制是一种根据输入信号幅度大小来改变量化阶大小的一种波形编码技术。这种自适应可以是瞬时自适应，即量化阶的大小每隔几个样本就改变；也可以是音节自适应，即量化阶的大小在较长时间周期里发生变化。改变量化阶大小的方法有两种：前向自适应（forward
adaptation）和后向自适应（backward adaptation）.ADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation——自适应差分脉冲编码调制)ADPCM综合了APCM的自适应特性和DPCM的差分特性，是一种性能比较好的波形编码。它的核心想法是：1.利用自适应改变量化阶的大小，即使用小的量化阶去编码小的差值，使用大的量化阶去编码大的差值。2.使用过去的样本值估算下一个输入样本的预测值，使实际样本也预测值之间的差值总是最小。
PCM是不压缩的，ADPCM是压缩的。
PCM是压缩音频的基础，ADPCM和MP3，WMA等一样，都是由某种压缩算法对PCM数据进行压缩后得到的。
ADPCM通过pcm的差值减少了位数，从而达到压缩效果，所以称为差分
* 以上用户言论只代表其个人观点，不代表CSDN网站的观点或立场
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工业现场数据测控系统设计.doc71页
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工业现场数据测控系统设计
电气信息学院
电子信息工程
学生姓名：
导师姓名：
完成日期：
2013年 5月25 日
明 本人声明：
1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；
2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；
3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。 作者签名：
日 湖南工程学院
毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目：
工业现场数据测控系统设计
陈代云系别
电气与信息工程
教研室主任
基本任务及要求：
一）硬件设计：
1）信号输入模块；
2）D/A变换、码型变换；
3）FSK数字调制及输出；
4）显示及控制信号输出模块。
二）软件设计
1）数据采集处理及控制模块的VHDL硬件描述语言实现；
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数字交换系统可以直接处理，传送和交换数字信息，与模拟交换系统相比，抗干扰性强，易于时分多路复用，便于加密，适于信号处理和控制，便于引入远端集线器，易于集成容量大阻塞低的数字交换网络，并有利于实现数字交换与数字传输的直接联接，构成综合数字网(IDN),为向ISDN过渡奠定基础。然而，目前的通信网仍然以模拟为主，用户终端多为模拟话机。因而来自用户线的话音要进入数字交换机，需先在用户接口电路进行模数转换，将模拟话音编码成数字话音。
话音信号的数字化方法很多，常用的有脉冲编码调制(PCM),增量调制(DM),线性预测编码(LPC),以及某些改进的方案，如插值PCM(DPCM),自适应插值PCM(ADPCM),与自适应DM(ADM)等。在程控数字交换机系统中，除个别的应用外，基本采用PCM数字化方法。
PCM历史形成 脉冲编码调制的概念是1937年，由法国工程师Alec Reeres
最早出来的。1946年美国Bell实验室实现了第一台PCM数字电话终端机。
1962年，晶体管PCM终端机大量应用于市话网中局间中继线，使市话电缆传输电话路数扩大24－30倍。
70年代后期，超大规模集成电路的PCM编、解码器的出现，使光纤通信、数字微波通信、卫星通信获得了更广泛的应用。
PCM应用原理
PCM主要包括抽样，量化，与编码三种功能单元。首先，模拟话音经防混叠低通滤波得到限带(300-3400HZ)的话路信号，将其抽样变成脉冲调幅(PAM)信号。根据抽样定理，只要抽样频率fs不低于模拟信号最高频率fm的2倍，即fs&=2fm,则在接收端能够恢复出原模拟信号。CCITT建议规定fs=8KHZ。然后将幅度连续的抽样信号用四舍五入的方法量化为有限个采值的量化信号，再经编码，变换成二进制代码。对于电话，CCITT
G.711,712建议每抽样值编为8位码，这样共有256个量化级，因而每路模拟话音相应的数字话音相应的数字话音标准数码率为64kb/s.
在PCM设备中，各路编码信号，先经时分多路复用，合成的码流再通过信道(或线路)传送到接收端。在接收端先进行信码再生，定时提取及分路，再经数模变换(即PCM解码),还原为PAM抽样保持信号。根据抽样定理，借助低通滤波器便可以从中恢复出模拟话音信号。
由上述可知，话音信号在量化的过程中，必然会产生误差(或失真),引起通话时附加量化噪声。对于线性量化情况，量化噪声功率仅与量化间隔大小有关，因而大信号时信噪比高，小信号时信噪比低。为解决线性量化时小信号音质差的问题，在实际中通常采用不均匀分层的办法，让量化特性在小信号时分层密，即量化间隔小，而在大信号时分层疏，即量化间隔大。这样就能在编码位数较少的情况下，得到小信号较高的信噪比，以改善通话质量。为此需要在发送端先将话音信号进行非线性幅度压缩，再进行线性量化与编码，与此对应，在接收端解码后则需对话音信号加以扩张，以补偿因压缩而造成的非线性。在理想情况下，扩张器与压缩特性应是完全互补的。
在实际中广泛应用两种对数形式的压缩特性，即A律和μ律，CCITT和欧洲邮电部长会议(CEPT)已对A律压缩特性形成了标准，而CCITT与北美贝尔系统已对μ律压缩特性形成了标准，前者主要用于欧洲，后者主要用于北美和日本，我国采用A律压缩方式。
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以上网友发言只代表其个人观点，不代表新浪网的观点或立场。PCM技术是什么
PCM技术是什么
不区分大小写匿名
数字交换系统可以直接处理，传送和交换数字信息，与模拟交换系统相比，抗干扰性强，易于时分多路复用，便于加密，适于信号处理和控制，便于引入远端集线器，易于集成容量大阻塞低的数字交换网络，并有利于实现数字交换与数字传输的直接联接，构成综合数字网(IDN),为向ISDN过渡奠定基础。然而，目前的通信网仍然以模拟为主，用户终端多为模拟话机。因而来自用户线的话音要进入数字交换机，需先在用户接口电路进行模数转换，将模拟话音编码成数字话音。 话音信号的数字化方法很多，常用的有脉冲编码调制(PCM),增量调制(DM),线性预测编码(LPC),以及某些改进的方案，如插值PCM(DPCM),自适应插值PCM(ADPCM),与自适应DM(ADM)等。在程控数字交换机系统中，除个别的应用外，基本采用PCM数字化方法。 PCM历史形成 脉冲编码调制的概念是1937年，由法国工程师Alec Reeres 最早出来的。1946年美国Bell实验室实现了第一台PCM数字电话终端机。 1962年，晶体管PCM终端机大量应用于市话网中局间中继线，使市话电缆传输电话路数扩大24－30倍。 70年代后期，超大规模集成电路的PCM编、解码器的出现，使光纤通信、数字微波通信、卫星通信获得了更广泛的应用。 PCM应用原理 PCM主要包括抽样，量化，与编码三种功能单元。首先，模拟话音经防混叠低通滤波得到限带(300-3400HZ)的话路信号，将其抽样变成脉冲调幅(PAM)信号。根据抽样定理，只要抽样频率fs不低于模拟信号最高频率fm的2倍，即fs&=2fm,则在接收端能够恢复出原模拟信号。CCITT建议规定fs=8KHZ。然后将幅度连续的抽样信号用四舍五入的方法量化为有限个采值的量化信号，再经编码，变换成二进制代码。对于电话，CCITT G.711,712建议每抽样值编为8位码，这样共有256个量化级，因而每路模拟话音相应的数字话音相应的数字话音标准数码率为64kb/s. 在PCM设备中，各路编码信号，先经时分多路复用，合成的码流再通过信道(或线路)传送到接收端。在接收端先进行信码再生，定时提取及分路，再经数模变换(即PCM解码),还原为PAM抽样保持信号。根据抽样定理，借助低通滤波器便可以从中恢复出模拟话音信号。 由上述可知，话音信号在量化的过程中，必然会产生误差(或失真),引起通话时附加量化噪声。对于线性量化情况，量化噪声功率仅与量化间隔大小有关，因而大信号时信噪比高，小信号时信噪比低。为解决线性量化时小信号音质差的问题，在实际中通常采用不均匀分层的办法，让量化特性在小信号时分层密，即量化间隔小，而在大信号时分层疏，即量化间隔大。这样就能在编码位数较少的情况下，得到小信号较高的信噪比，以改善通话质量。为此需要在发送端先将话音信号进行非线性幅度压缩，再进行线性量化与编码，与此对应，在接收端解码后则需对话音信号加以扩张，以补偿因压缩而造成的非线性。在理想情况下，扩张器与压缩特性应是完全互补的。 在实际中广泛应用两种对数形式的压缩特性，即A律和μ律，CCITT和欧洲邮电部长会议(CEPT)已对A律压缩特性形成了标准，而CCITT与北美贝尔系统已对μ律压缩特性形成了标准，前者主要用于欧洲，后者主要用于北美和日本，我国采用A律压缩方式。
PCM 脉冲编码调制是Pulse Code Modulation的缩写，是数字通信的编码方式之一。模拟信号数字化必须经过三个过程，即抽样、量化和编码，PCM编码的主要过程是将话音、图像等模拟信号每隔一定时间进行取样,使其离散化,同时将抽样值按分层单位四舍五人取整量化,同时将抽样值按一组二进制码来表示抽样脉冲的幅值，以实现话音数字化。
1. 抽样(Samping)　　抽样是把模拟信号以其信号带宽2倍以上的频率提取样值，变为在时间轴上离散的抽样信号的过程。例如，话音信号带宽被限制在0.3～3.4kHz内，用8kHz的抽样频率（fs），就可获得能取代原来连续话音信号的抽样信号。对一个正弦信号进行抽样获得的抽样信号是一个脉冲幅度调制（PAM）信号，如下图对模拟正弦信号的抽样所示。对抽样信号进行检波和平滑滤波，即可还原出原来的模拟信号。
2. 量化（quantizing）　　抽样信号虽然是时间轴上离散的信号，但仍然是模拟信号，其样值在一定的取值范围内，可有无限多个值。显然，对无限个样值一一给出数字码组来对应是不可能的。为了实现以数字码表示样值，必须采用“四舍五入”的方法把样值分级“取整”，使一定取值范围内的样值由无限多个值变为有限个值。这一过程称为量化。　　量化后的抽样信号与量化前的抽样信号相比较，当然有所失真，且不再是模拟信号。这种量化失真在接收端还原模拟信号时表现为噪声，并称为量化噪声。量化噪声的大小取决于把样值分级“取整”的方式，分的级数越多，即量化级差或间隔越小，量化噪声也越小。
3. 编码（Coding）　　量化后的抽样信号在一定的取值范围内仅有有限个可取的样值，且信号正、负幅度分布的对称性使正、负样值的个数相等，正、负向的量化级对称分布。若将有限个量化样值的绝对值从小到大依次排列，并对应地依次赋予一个十进制数字代码（例如，赋予样值0的十进制数字代码为0），在码前以“＋”、“－”号为前缀，来区分样值的正、负，则量化后的抽样信号就转化为按抽样时序排列的一串十进制数字码流，即十进制数字信号。简单高效的数据系统是二进制码系统，因此，应将十进制数字代码变换成二进制编码。根据十进制数字代码的总个数，可以确定所需二进制编码的位数，即字长。这种把量化的抽样信号变换成给定字长的二进制码流的过程称为编码。　　话音PCM的抽样频率为8kHz，每个量化样值对应一个8位二进制码，故话音数字编码信号的速率为8bits×8kHz＝64kb/s。量化噪声随量化级数的增多和级差的缩小而减小。量化级数增多即样值个数增多，就要求更长的二进制编码。因此，量化噪声随二进制编码的位数增多而减小，即随数字编码信号的速率提高而减小。自然界中的声音非常复杂，波形极其复杂，通常我们采用的是脉冲代码调制编码，即PCM编码。PCM通过抽样、量化、编码三个步骤将连续变化的模拟信号转换为数字编码。
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