通信原理基础教程黄葆华ch7

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1、第7章模拟信号的数字传输沈忠良第7章模拟信号的数字仝输7.1引言7.2脉冲编码调制（PCM）7.3增量调制（am）7.4时分多路复用（TDM）7.1引言A/D转换器D/A转换器图7・1.1模拟信号数字传输系统波形编码：直接把时域波形变换为数字代码序列。PCM、ADPCM、△M等,16kbit/s〜64kbit丨s。参量编码：提取语音信号的特征参数，将它们变换为数字代码，在接收端用这些特征参数去控制语音信号的合成电路，合成出发送端发送的语音信号。16Kbps以下，最低达600bps。7.2脉冲编码调制（PCM）PCM是模拟信号数字

2、化的一种具体方法，它包括取样*量化和编码三个步骤。模拟I__信号入I—i取样►量化►编码眈⑴［一—I!A/D转换PCM代码I1——_1数字通信系统模拟r信号出Im（0

3、低通.滤波D/A转换PCM代码图7.2.1PCM通信系统框图7.2脉冲编码调制（PCM）设置的量化电平7.5取样、量化及.63.632.5.71.63.5465.576.50.50521.5编码过程：4-5暈化值0.53.52.82.50.6().51.54.57.5二进制代码100000；011111-010000；0I0PCM翎元波形7.2.1取样1・低通信号

4、的取样定理：一个频带限制在0〜九内的连续信号m(t),如果取样速率大于或等于2几，则可以由样值序列帥(忆)｝无失真地重建原始信号m(t)o(1)m(t)是低通信号，最高频率为九；(2)取样速率fs>2fH,人的单位为次/秒，有时也被称为取样频率，其单位为Hz；(3)本书讨论的是等间隔取样，也称为均匀取样。7.2.1取样ms(0=m(t)・5t(t)m(Z)(a)(e)_俨(/)〃=一8(c)LK'«(f)f图7.2.3取样定理的时间函数和对应的频谱图奈奎斯特取样速率：—fH奈奎斯特取样间隔m』（/）7.2.1取样~/hfn(d)

5、2.实际应用时应注意的问题：晉目耳匪是理想周期性冲激脉冲序列岂二实际用用幅艮窄脉?宣实际中重建滤波器非理想■应有/;>2九，一般取人=（2.5〜3）九（3）实际信号波形时间受限而不是频带受限，应对加⑴预滤波，滤除「厂口（f）fH以上的少量频率成份，称为三图至知三有混叠的取样信号频谱图抗混叠滤波器。7.2.2取样信号的量化1・量化及量化噪声量化：用预先规定的有限个量化电平电平来表示取样值「1.5量化电平：预先规定的电平量化台阶：相邻两个量化电平XU.□之间的间隔-Q5(1)量化将模拟信号变成厂数字信号。图7.2.7量化过程不意图(

6、2)量化电平与取样值之间_1-5的差称为量化误差，称为量化噪声「22取样信号的量化2・均匀量化时的量化信噪比中,1/2均匀量化：等间隔设置量化电平的量化，量化误差最大不会超过土A/2量化信号的功率订X3AAA3A(g-1).丁—亍亍T………A1/21/21/01/0,1/0S=Z{(£)2+(竺)2+....+[型卫A]2}=-.(-)2[l2+纭层堂人2臺qQX222'Q2]212噪声功率Ng:A△]E(x)=xf(x)dx=医兀乙必=0Nq=2s孔量化信噪比:丑=A-=22zN耳比NA2A2SsS01g«gC=lg2S"7.

7、2.2取样信号的量化•编码位数每增加一位，量化信噪声比增加6分贝oSq•正弦信号：匸~九心2Sg/Nq)/dB70-£语音信号：（才）9信号峰值小，量化噪声却不变，量化信噪比下降量化器的动态范围：达到一定信噪比要求时所允许输入信号的变化范围（通常要求信噪比226dB）o60•50-K二1240飞30，2620，10••-10-20-30-40-50-60-70K-8Sq/dB—►图7.2.8语咅信号量化信噪比随信号功率变化曲线（Scl/N（l）/dB▲50图7.2.9均匀量化与非均匀量化性能比较曲线7・2・2取样信号的量化2・

8、非均匀量化原理及实现方法语音信号的动态范围约为40dB,均匀量化编码位数至少为12位。•非均匀量化：不等隔地设置量化电平，提高小信号时的量化信噪比，扩大量化器的动态范围。7・2・2取样信号的量化(1)压缩+均匀量化首先对要量化的取样值进行压缩处理，然后再对处理后的样值进行均匀量化和编码。图7.2.10非均匀量化的实现原理二心2心3心41图7.2.11压缩特性示意图7.2.2取样信号的量化“律压缩特性：^ln(1+A)ln(l+/a),在国际标准中取“=255,当K时，对小信号的信噪比改善值为33.5dBoA律压缩特性:Ax1+l

9、nA1+InAx、1+lnA0

10、x

11、压缩器输入卜(a)