通信原理远距离传输论文

通信原理三级项目报告所在班级：电子信息工程（卓越计划）组长：成员：课题组的分工或贡献：指导教师：2015年海陆远距离音频视频传输系统作者：（燕山大学信息科学与工程学院）摘要：结合通信原理的相关知识，我们针对海路间隔150km传播音频视频的要求进行方案设计，我们讨论得到一种简易的数字视音频光纤传输系统实现方案，拟采用常规的PCM编解码技术、编解码器件和复分接电路完成。此系统将具备高的传输质量，相对低廉的成本，以及简便的生产工艺。关键字：光纤传输海陆音频视频前言目前视频音频信号在光纤上的传输有着日益增长的市场需求，广播电视、电台、保密部门甚至军事领域内都迫切需要在一根光纤内实现视频和音频的高质量传输。为顺应数字化的潮流，研究数字视音频光纤传输系统尤为必要。由于是数字传输，噪声、中继性能好，加上光传输本身的优点，使得此类光传输系统能够获得很高质量的视音频指标，可望取代传统的通过电缆传输的模拟视音频系统。目前已市场化的一种实现方案是采用IVIPEG-II压缩方式，但相关的技术较复杂，价格上更是昂贵。在性价比和加快上市时间双重压力的推动下，系统设计者不得不更多地选用现有的、更简便的模块和子系统。目录1数字通信系统基本原理...........................................................................41.1数字通信系统的模型.................................................................41.2信息源............................................................................................41.3信源编码与译码............................................................................41.4信道编码与译码............................................................................41.5数字调制与解调............................................................................42脉冲编码调制...........................................................................................52.1脉冲编码调制................................................................................52.2PCM编码原理...............................................................................52.2.1抽样.........................................................................................52.2.2量化.........................................................................................62.3编码................................................................................................63信道编码和译码.......................................................................................73.1差错控制........................................................................................73.2循环码（CRC）............................................................................73.2.1循环码的编码.................................................................................83.2.2循环码检错与纠错能力.................................................................84数字调制与解调.......................................................................................84.12FSK调制原理..............................................................................94.22FSK信号的频谱特性..................................................................94.32FSK非相干解调原理..................................................................95海底光缆传输系统...................................................................................95.1传输系统的特点..........................................................................105.2系统构成......................................................................................106视音频光纤传输系统.............................................................................106.1组成原理......................................................................................106.2关键技术......................................................................................106.3复接单元......................................................................................116.4视频ADC与DAC......................................................................116.5音频ADC与DAC......................................................................116.6影响系统性能的几个方面..........................................................117参考文献.................................................................................................128致谢.........................................................................................................121数字通信系统基本原理1.1数字通信系统的模型图1数字通信系统的模型1.2信息源它的作用是把各种消息转换为原始电信号，信源分为模拟信源和数字信源。本文的输入信号采用模拟信源，通过A/D转换把输入的模拟信号转换为数字信号，模拟信号转化为数字信号包括三个步骤：抽样、量化和编码。1.3信源编码与译码它的基本功能一是提高信息传输的有效性，即通过某种数据压缩技术设法减少码元数目和降低码元速率。码元速率决定传输所占的带宽，而传输带宽反映了通信的有效性。二是完成模/数（A/D）转换，即当信息源给出的是模拟信号时，信源编码器将其转换成数字信号，以实现模拟信号的数字化传输。信源译码是信源编码的逆过程。1.4信道编码与译码信道编码的目的是增强数字信号的抗干扰能力。数字信号是信道传输时受到噪声等影响后将会引起差错。为了减小差错，信道编码器对传输的信息码元按一定的规则加入保护成分（监督元），组成所谓的“抗干扰编码”。接收端的信道译码器按相应的逆规则进行解码，从中发现错误或纠正错误，提高通信系统的可靠性。1.5数字调制与解调二进制频移键控，是用载波的频率来携带二进制信息的调制方式。也就是说，0值对应一个频率f1，1对应另一个频率f2。二进制频移键控可以采用模拟信号调频电路来实现；但更容易实现的方法是键控法。由于二进制频移键控已调信号可以看作两个不同载波的幅度键控已调信号之和，它的频带宽度是两倍的基带信号宽度（B）和|f2-f1|之和，2FSK键控法理论框图如图所示选择开关载波1输出二进制信息载波2图22FSK调制器2FSK的解调有很多方法，本系统采用非相干解调，原理图3如图所示信息源信源编码器信道编码器数字调制器信道数字解调器信道译码器信源译码器受信者噪声源2脉冲编码调制2.1脉冲编码调制脉冲编码调制(pulsecodemodulation，PCM)是概念上最简单、理论上最完善的编码系统，是最早研制成功、使用最为广泛的编码系统，但也是数据量最大的编码系统。PCM的编码原理比较直观和简单，下图为PCM系统的原理框图图中，输入的模拟信号m(t)经抽样、量化、编码后变成了数字信号(PCM信号)，经信道传输到达接收端，由译码器恢复出抽样值序列，再由低通滤波器滤出模拟基带信号m(t)。通常，将量化与编码的组合称为模/数变换器（A/D变换器)；而译码与低通滤波的组合称为数/模变换器(D/A变换器)。前者完成由模拟信号到数字信号的变换，后者则相反，即完成数字信号到模拟信号的变换。PCM在通信系统中完成将语音信号数字化功能，它的实现主要包括三个步骤完成：抽样、量化、编码。分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。根据CCITT的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种建议方式，分别为A律和μ律方式，我国采用了A律方式，由于A律压缩实现复杂，常使用13折线法编码,采用非均匀量化PCM编码2.2PCM编码原理2.2.1抽样所谓抽样，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带通滤波器带通滤波器相乘器相乘器低通滤波器低通滤波器抽样判决器Cosω1tCosω2tω1ω2抽样脉冲冲输出输入2.2.2量化量化，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。模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。(a).均匀量化：用这种方法量化输入信号时，无论对大的输入信号还是小的