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1、本科毕业设计（论文）外文翻译译文学生姓名： 吴姚振 院 （系）： 电子工程学院 专业班级： 电信0402 指导教师： 刘 峰 完成日期： 20 年 月 日 要 求1、外文翻译是毕业设计（论文）的主要内容之一，必须学生独立完成。2、外文翻译译文内容应与学生的专业或毕业设计（论文）内容相关，不得少于15000印刷符号。3.外文翻译译文用A4纸打印。文章标题用3号宋体，章节标题用4号宋体，正文用小4号宋体，20磅行距；页边距上、下、左、右均为2.5cm，左侧装订，装订线0.5cm。按中文翻译在上，外文原文在下的顺序装订。4、年月日等的填写，用阿拉伯数字书写，要符合关于出版物上数字用法的试行规定，如“
2、2005年2月26日”。5、所有签名必须手写，不得打印。数字通信：基础与应用（第二版）Digital Communications：Fundamentals and Applications（Second Edition）作者： Bernard Sklar起止页码：第3页至第13页出版日期（期刊号）：2006年10月出版单位：电子工业出版社外文翻译译文： 信号与频谱1.1数字通信信号处理 1.1.1为什么要进行数字化为什么通信系统，无论军用系统还是商业系统，都在进行“数字化”？这有很多原因。与模拟信号相比，数字信号最主要的优点是易于再生。图1.1说明的是一个在传输线上传输的理想二进制数字脉冲。
3、波形的形状受到两个基本因素的影响：（1）正如所有传输线和电路都有一些非理想的频谱传输函数，这是一个在理想脉冲上的失真；（2）存在电子噪声和其他失真干扰。这两个因素都能引起脉冲形状失真，并且此项失真是传输线长度的函数，如图1.1。在传输脉冲仍然能被可靠识别期间（即在传输脉冲下降到模棱两可之前），由数字放大器将脉冲放大并恢复到最初的理想形状，这样脉冲就“再生”了。在传输系统中，在规则的时间间隔内执行这种功能的电路被称为“再生中继器”。与模拟电路相比，数字电路有更好的抗失真和干扰的能力。因为二进制数字电路只有两个工作状态开或关，因此只有在电路从一个工作状态变换到另一个工作状态时的干扰才比较大。这样的
4、两种工作状态使信号容易再生，并且能够抑制噪声和在传输中累积得干扰。然而，模拟信号不是两种工作状态的信号；它的波形由无限多个。在模拟电路中，即使一个很小的干扰也能使波形产生难以接受的失真。模拟信号一旦失真，就不能通过放大器来除去。因为模拟信号不能除去累积噪声，所以就不能完整地再生。若使用数字技术，通过检错和纠错可以得到极低的差错率从而获得高保真的信号是可能地，然而在模拟系统中没有类似的技术。数字通信系统还有其他重要的优点：数字电路比模拟电路更加可靠，并且数字电路的生产成本比模拟电路低；在操作方面，数字硬件比模拟硬件更具灵活性，比如微处理器、数字开关、大规模集成电路(LSI)等；使用时分复用（TD
5、M）的数字信号比频分复用（FDM）的模拟信号更简单；不同类型的数字信号（数据、电报、电话、电视等）在传输和交换中都被当作相同的信号处理比特信号；为了方便交换，还可以将数字信号以数据包的形式进行处理。数字技术由于能够抗自然和人为的干扰并能够进行加密处理（这些技术分别在第12章和第14章进行讨论），故更适于信号处理。计算机与计算机之间、数字设备或终端与计算机之间的数据通信需求越来越多，这些数字终端可通过数字通信链路获得最好的服务。数字通信系统获得这些优点的代价是什么？与模拟系统相比，数字系统易于作精细的信号处理。在通信的各个阶段，数字系统需要分配相当数量的资源用于实现同步（见第十章）；而在模拟系统
6、系统中，同步比较容易实现。数字通信系统的一个缺点是“门限效应”，即当信噪比降低到一定限度时，服务质量会急剧恶化；与此相反，大部分的模拟通信系统下降较平滑。1.1.2典型通信系统的方框图图1.2所示的功能框图描述了典型数字通信系统的信号流程和信号处理步骤，该图可以作为读者浏览本书各个章节的指南。方框图的上部表示信号从信源到发送端的传输过程，包括格式化、信源编码、加密、信道编码、多路复用、脉冲调制、带通调制、频率扩展、多址接入；下部表示信号从接收端到信宿的传输过程，基本上是上部信号处理的反过程。调制和解调/检测的框图合起来成为调制解调器，术语“调制解调器”经常由图1.2所示信号处理过程中的几个部分
7、构成；在这种情况下，调制解调器相当于系统的“大脑”，而发送端和接收端相当于该系统的“肌肉”。在无线应用中，发送端由上变频级到射频、高功率放大器和天线组成；接收端部分由天线和低噪声放大器组成，下变频由接收器或解调器的前级末端完成。图1.2给出了上部的发送方框图与下部的接收方框图之间的可逆性，发送方框图中的大部分信号处理过程与接收方框图的处理过程相反。在图1.2中，输入信息源先转换成二进制数字（比特），然后将其组合成数字信息或消息码元，每个码元（,i=1,2,M）都是长度为M的码元集中的一个，因而当M=2时，消息码元是二进制的（意味着它只包含1比特的信息）。虽然在一般意义上二进制符号也是M进制的，
8、然而M进制通常在时使用，所以每个M符号都由两个或两个以上的比特构成（与DCS这种有限码元集不同，模拟系统的信号波形是典型的一系列无限波形）。对于采用信道编码（纠错编码）的系统而言，消息码元序列转换成信道码元（编码码元）序列，每个信道码元标识为。由于每个消息码元或信道码元是由一个或一组比特构成，这样的码元序列被称为比特流，如图1.2所示。图1.2中DCS必不可少的信号处理方框有：格式化、调制、解调/检测和同步。格式化是将信源转换成比特，从而确保信息与DCS信号处理的并存性。 脉冲调制框图之前信息仍是比特流的形式。调制过程将消息码元或信道码元（采用信道编码）转换成与传输信道特性相匹配的波形。脉冲调
9、制是必不可少的步骤，因为每个要传输的符号必须首先将二进制代码（表示二进制的0或1的电压电平）转换成基带波形。术语基带是指从直流（或接近直流）延伸到某个有限值的信号频谱，这个值通常是小于几个MHz。脉冲调制框图通常包含传输带宽最小化的滤波器。当二进制符号应用脉冲调制时，产生的二进制波形就称为脉冲编码调制（PCM）波形。PCM波形有几种类型（在第二章详述），在电话通信中通常被称为线性码。当脉冲调制应用非二进制符号时，产生的波形被称为M进制脉冲调制波形，这样的波形有好几种类型，在第二章中将描述这几种波形，并且重点强调脉冲幅度调制（PAM）。经过脉冲调制后，每个消息码元或信道码元都转变成基带波形形式，
10、其中i=1，M。在任何通信设备中，脉冲调制之前的比特流都用电压电平表示。读者可能想知道，既然代表二进制1和0的不同电平，可以看作每个脉冲占用一个比特时间的冲激或理想矩形脉冲，那么为什么还需要一个单独的方框用于脉冲调制呢？在这些电压电平和用于调制的基带波形之间有两个重要的区别：第一，脉冲调制方框适用于各种二进制和M进制脉冲波形，2.8.2描述了这些波形不同有用的特性；第二，脉冲调制方框中的滤波器产生持续时间大于1比特时间的脉冲。由于滤波器产生的脉冲有时间展宽，因而脉冲会占用相邻比特的时间。这种滤波有时被称为脉冲成形，它用于把传输带宽限制在给定的频谱范围内。在射频传输的应用中，下一个重要的步骤是带
11、通调制，只要传输介质不支持脉冲波形的传播，就必须应用带通调制，此时传输介质所需要的信号是带通波形，当i=1，M。术语带通表明基带波形的频谱通过一个载波被转移到一个比频谱大得多的频率点。当经信道传输时，会受到信道特性的影响，而信道特性可以用信道冲激响应来描述（见1.6.1节）。此外，在信号传输线路的各个点上，加性随机噪声会使接收信号失真，所以接收信号是发送信号在转输中的失真版本。接收信号可以表示为 i=1,.,M (1.1) 其中，*表示卷积运算（见附录A），表示噪声处理（见1.5.5节）。在相反方向上，接收机前端或解调器对每个带通波形提供下变频转换，解调器把恢复成最佳基带脉冲波形，为检测做准备
12、。通常还有几个与接收器、解调器相关的滤波器，滤除不需要的高频成分（带通波形的下变频），并改善提高脉冲波形。均衡可以认为是一种滤波选择，可以处理由信道引起的任何不良影响，它可以包含在解调器中，也可在解调气后；当信道冲激响应使接收信号严重失真时，均衡器就变得必不可少了。均衡器用于补偿（消除或减弱）由非理想的所引起的任何形式的信号失真。最后，采样步骤把成形的脉冲转变成采样信号，检测步骤是将转变成信道码元的估值或消息码元的估值（若没有信道编码）。一些著者将术语“解调”和“检测”互换使用，然而在本书中，解调被定义为波形（基带脉冲）的恢复，检测被定义为与波形的数字意义有关的判决。调制解调器中的其他的信号处
13、理步骤可根据系统的需要进行选择。信源编码对模拟信号进行模数转换，去除冗余（不需要）信息。需要注意的是，典型的DCS或者采用信源编码（数字化和压缩信源信息），或者采用比较简单的格式化变换（只有数字信号），系统不会同时采用信源编码和格式化，因为前者已经包含了数字化信息的必要步骤。加密用于提高通信的保密性，阻止没有被授权的用户获得信息和将差错信息嵌入到系统中。对于给定的数据速率，在增加传输带宽或译码器复杂性的条件下，信道编码能减少差错概率，或者在保持所求的差错概率的条件下减少所需的信噪比。多路复用和多址接入提供不同特性和不同信源的信号进行结合，以便共享通信资源（例如频谱，时间）。频谱扩展能产生抵抗干
14、扰（自然的和人为的干扰）的信号，加强通信装置的保密性，在多路接入方面也是一项有用的技术。图1.2所示的信号处理框图是一种典型的结构，然而这些框图在执行当中有时会有不同的顺序。例如多路复用可以先于信道编码或先于调制，对于双重调制（副载波和载波）过程，它可以在双重调制之间完成；同样，频谱扩展可以在图1.2上部的不同地方，它的准确位置有赖于采用何种技术。DCS中对所有信号处理的控制都涉及到同步及其关键部分时钟信号。为简单起见，图1.2中所示的同步框图没有与其它框图相连，实际上它调节图中每个框图的操作。图1.3指出基本信号处理功能，可以被看做对信号的变换，分为以下9类：1. 格式化和信源编码2. 基带
15、信号处理3. 带通信号处理4. 均衡5. 信道编码6. 多路复用和多址接入7. 扩展8. 加密9. 同步虽然这种结构有一些内在的交叉，但它为本书提供了有用的结构框架。从第2章开始，分别讲述这九大基本变换。在第2章中，首先讨论把信息源转换成消息码元的基本格式化技术，接着讨论对基带脉冲波形及脉冲滤波方法的选择，以使消息码元适合基带传输。解调、均衡、采样、检测等内容将在第三章中讨论。格式化和信源编码具有相似的处理过程，在于它们都包含数字化，然而术语“信源编码”除数字化外还要进行数据压缩，稍后在13章将其作为格式化的特例进行讨论。在图1.3中，基带信号处理框图包括PCM波形或线性码下的一组二进制可用选项，还包括非二进制波形，称为M进制脉冲调制波形。图1.3中的另一个变换带通信号处理分成两个基本部分，相干处理和非相干处理。解调通常借助于参考波形来完成，如果这个参考信号是所有信号参量（特别是相位）的测度，则这个过程就是相干解调；当相位信息不需要时，这个过程就成为非相干解调，这两种技术将在第4章中详述。第5章研究链路分析。在许多支持通信系统发展的规格、分析、制表中，链路分析因其能提供对系统的整体理
