通信原理简明教程作者黄葆华第6章　模拟信号的数字传输课件.pptVIP

第1章 通信系统概述 Baisen Liu 通信原理简明教程－第6章 黄葆华　沈忠良　张伟明 机械工业出版社 2013 第６章　模拟信号的数字传输 1、数字通信有许多优点: 抗干扰能力强，远距离传输时可消除噪声积累 差错可控，利用信道编码可使误码率降低。 易于和各种数字终端接口中； 易于集成化，使通信设备小型化和微型化 易于加密处理等。 2、实际中有待传输的许多信号是模拟信号 语音信号； 图像信号； 温度、压力等传感器的输出信号。 第６章　模拟信号的数字传输 将模拟信号转化为数字信号才能在数字系统上传输。 模拟信号数字传输系统框图。 模拟信号的数字传输需经过： （1）发送端模数转换（Ａ／Ｄ转换）； （2）经数字系统传输（数字基带或数字频带传输）； （3）接收端数模转换（Ｄ／Ａ转换）。 第６章　模拟信号的数字传输 第６章　模拟信号的数字传输 6.1 脉冲编码调制（PCM） 6.1.1 取样及取样定理 6.1.1 取样及取样定理 6.1.1 取样及取样定理 6.1.2　量化 用预先规定的有限个电平来表示取样值，使取样值的幅度离散化。 量化后的信号为数字信号。 实现量化的部件称为量化器。 量化会带来量化误差， 　减小量化台阶可降低量 　化误差噪声（噪声）。 用量化信噪比衡量量化 　误差对系统性能的影响。 　 6.1.2　量化 1．均匀量化时的量化信噪比 前提：在均匀分布信号的取值范围内等间隔地设置Ｑ个量化电平，且　　　。 6.1.2　量化 量化信号功率为 量化噪声功率为 量化信噪声比为 可见：量化电平增加一倍，即编码位数每增加一位，量化信噪比提高6分贝。 6.1.2　量化 对于正弦信号，大信号出现概率大，故量化信噪比近似为 对于语音信号，小信号出现概率大，故量化信噪比近似为 6.1.2　量化 2．非均匀量化及其实现 不等间隔地设置量化电平的量化称为非均匀量化。 通过非均匀量化， 可在保持量化电平数 不变的情况下，提高 小信号时的量化信噪 比，从而扩大了量化 器的动态范围（达到 一定输出信噪比要求 时所允许输入信号的 变化范围称为量化器 的动态范围）。 6.1.2　量化 非均匀量化的实现方法：压缩＋均匀量化、直接非均匀量化。 压缩＋均匀量化方法 压缩特性有两种： 　　Ａ律和u律。 6.1.2　量化 接收端需要对信号进行扩张，扩张特性和压缩特性互补，是一条向下凹 的曲线。 6.1.2　量化 欧洲、中国等国采用Ａ律压缩，并用13折线量化来近似实现 ，即13折线非均匀量化，这是一种直接法实现非均匀量化的方法。 13折线非均匀量化 （1）8段，每段均匀 分为16等分。 （2）共设置256个量 化台阶，台阶中间为 量化电平，故共256个 量化电平。每个量化电 平需用8位二进制编码。 6.1.2　量化 【例6-1】设输入信号最大值为5，现有样点值4.0，采用13折线量化，求此样点值的量化电平及量化误差（均以为单位）。 6.1.2　量化 采用13折线非均匀量化的PCM系统框图 实际应用中，13 折线量化和编码往往一次完成。 6.1.3　编码 编码： 　用二进制码组来 　表示量化电平； 译码 　将二进制码组 　还原为量化电平 1. 常用二进制码 自然二进制码 折叠二进制码 格雷码 6.1.3　编码 2．13折线编码 采用８位折叠二进制码组表示13折线量化电平。 （1）第1位表示量化电平极性，“正”用“１”表示； （2）第2、3、4位表示段码； （3）最后4位表示级码。 6.1.3　编码 例6-2】 设某样值为，若进行13折线编码，求所编的8位码组。 6.1.4　PCM系统的误码噪声 PCM系统中有两类噪声：量化噪声和数字通信系统的误码引起的误码噪声 。 误码信噪比 自然二进制码： 折叠二进制码： 6.2 增量调制（△Ｍ） 增量调制简称为△Ｍ，它是继PCM后的又一种语音信号数字化的方法。 与PCM相比，其编码器和译码器简单，抗误码性能好，在比特率较低时有较高的量化信噪比，因而广泛应用于军事和其它部门的一些专用网中。 6.2.1　△Ｍ编译码原理 △Ｍ编码原理 数字化过程仍然需三个步骤：取样、量化和编码。 由编码过程可见：每取样一次，编码输出一位二进制码 6.2.1　△Ｍ编译码原理 2. △Ｍ译码原理 译码：接收端收到二进制代码后恢复阶梯波形 译码方法：每收到一个代码“1”，译码器的输出相对于前一个时刻的值上升一个台阶；每收到一个代码“0”就下降一个台阶。 编码和译码器 6.2.2　 △Ｍ系统中的噪声 采用△Ｍ实现模拟信号数字传输的系统称为△Ｍ系统 △Ｍ系统中引起输出与输入不同的主要原因是：量化误差和数字通信系