第6章模拟信号的数字传输.ppt

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1、第6章模拟信号的数字传输6.1概述6.2模拟信号的抽样6.3抽样信号的量化6.4脉冲编码调制（PCM）6.5增量调制（DM、△M）6.6DPCM的编码和解码过程6.7PCM和△M的性能比较学习目标：抽样定理及其应用模拟信号的量化、编码与译码。PCM技术与△M技术差分脉冲编码调制的编码、解码过程。要点：掌握抽样定理、量化过程及A律13折线编码；了解增量调制与差分脉冲编码调制的基本原理。学习目标及要点26.1概述目的数字通信系统传输与模拟通信系统相比，抗干扰能力强；然而自然界的许多信号都是模拟的，将模拟信号转化为数字信号进行传输，可以利用数字传输的优点。引入了两种新的变换A

2、/D变换D/A变换36.1概述模拟信号数字传输的过程利用数字通信系统传输模拟信号，一般需三个步骤：把模拟信号数字化，即模数转（A/D）；进行数字方式传输；把数字信号还原为模拟信号，即数模转换（D/A）。4模拟信号的数字传输原理图模拟信息源抽样、量化和编码数字通信系统译码和低通滤波m(t){sk}{sk}m(t)模拟随机信号数字随机序列数字随机序列模拟随机信号A/DD/A6.1概述5模拟信号的数字传输原理图模拟信息源抽样、量化和编码数字通信系统译码和低通滤波m(t){sk}{sk}m(t)模拟随机信号数字随机序列数字随机序列模拟随机信号A/DD/A6.1概述61、概念抽

3、样是把时间上连续的模拟信号变成一系列时间上离散的抽样值的过程。6.2模拟信号的抽样2、实现方法用周期性单位冲激脉冲与模拟信号相乘，即：7能否由此样值序列重建原信号？6.2模拟信号的抽样86.2模拟信号的抽样3、时域与频域分析根据模型，抽样后的时域信号：频域信号：其中：96.2模拟信号的抽样4、波形分析当：106.2模拟信号的抽样4、波形分析当：则抽样后信号的频谱在相邻的周期内发生混叠，如图所示，此时不可能无失真地重建原信号。116.2模拟信号的抽样5、抽样定理定理：一个频带限制在(0,fH)赫兹内的时间连续信号f(t)，如果以秒的时间间隔对它进行等间隔（均匀）抽样，则f

4、(t)将被所得到的抽样值完全确定。显然：是最大允许抽样间隔，它被称为奈奎斯特间隔，相对应的最低抽样速率称为奈奎斯特速率。126.2模拟信号的抽样5、抽样定理总结若要传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身，只需传输按抽样定理得到的抽样值即可。因此，抽样定理是模拟信号数字化的理论依据。若用恢复信号，需低通滤波器来完成。13量化：利用预先规定的有限个电平来表示模拟信号抽样值的过程称为量化。量化分为6.3抽样信号的量化非均匀量化均匀量化14均匀量化：把输入信号的取值域按等距离分割的量化称为均匀量化。1、均匀量化（线性量化）6.3抽样信号的量化定义量化的过程15Ts)m(6Ts)

5、t图6.5量化的物理过程信号的实际值信号的量化值量化误差q7m6q6m5q5m4q4m3q3m2q2m1q1Ts2Ts3Ts4Ts5Ts6Ts7Tsmq(t)m(t)mq(6量化器{m(kTs)}{mq(kTs)}m(t)：输入的模拟信号q1,q2...q7:量化电平m1,m2...m6:量化区间的端点mq(t)：量化信号样值16若用k个bit来描述样值序列，可描述位L=2k个样值。这样，把取值无限的抽样值划分成有限的L个离散电平，此电平被称为量化电平△。6.3抽样信号的量化则：量化间隔Δ取决于输入信号的变化范围和量化电平数。即：17量化间隔量化器输出分层电平量化电平量

6、化后的信号mq(t)是对原来信号m(t)的近似。6.3抽样信号的量化18量化值mq(t)与原信号值m(t)之间的误差。即有：6.3抽样信号的量化量化误差量化噪声的平均功率196.3抽样信号的量化设信号m(t)在[-A,A]间均匀分布，概率密度为1/2A,且均匀量化为L层，则信号功率Sq为mqi的均方电压。20信号功率Sq为：6.3抽样信号的量化量化信号的平均功率21量化信号的信噪比6.3抽样信号的量化22在语音信号数字化通信（或叫数字电话通信）中，均匀量化则有一个明显的不足：量化信噪比随信号电平的减小而下降。产生这一现象的原因是均匀量化的量化间隔Δ为固定值量化电平分布均

7、匀，因而无论信号大小如何，量化噪声功率固定不变，这样，小信号时的量化信噪比就难以达到给定的要求。均匀量化时输入信号的动态范围将受到较大的限制。为此，实际中往往采用非均匀量化。6.3抽样信号的量化23非均匀量化是一种在整个动态范围内量化间隔不相等的量化。6.3抽样信号的量化2、非均匀量化非均匀量化的目的改善小信号时的信号量噪比。非均匀量化思路量化间隔随信号抽样值的不同而变化。信号抽样值小时，量化间隔也小；信号抽样值大时，量化间隔也大。246.3抽样信号的量化非均匀量化的实现过程抽样信号压缩均匀量化所谓压缩器就是一个非线性变换电路，微弱的信号