通信原理模拟信号数字传输.pptVIP

机械工业出版社2004年1月 第八章　模拟信号的数字传输 6.1　抽样定理 6.2 脉冲编码调制（PCM） 6.3　脉冲编码调制的改进（ADPCM） 6.4　增量调制（?M） 6.5　时分复用和多路数字电话系统 §6.1 抽样定理 抽样：把在时间上连续的模拟信号转换成一系列时间上离散的抽样值。 要求： 能利用抽样值恢复出原始模拟信号 §6.1 抽样定理 §6.1.1 低通信号抽样定理 一个频带限制在0到fH以内的低通信号m(t) ，如果以fs ? 2fH 的抽样速率进行均匀抽样，则m(t)可以由抽样后的信号完全确定（可由抽样后的信号无失真地恢复出原来的信号m(t)）。 讨论 抽样定理的时域证明 实际抽样时应注意的问题 §6.1.2 带通信号抽样定理 低通信号抽样定理同样适用于带通信号 小结 作业和思考题 §6-2 脉冲编码调制（PCM） §6.2 脉冲编码调制（PCM） §6.2.1 量化 量化：用预先规定的有限种电平来表示抽样值。 §6.2.1 量化 量化的效果如何？ 量化参数： 量化电平数：M 量化噪声 §6.2.1 量化 均匀量化和量化信噪功率比 其它常用信号量化信噪功率比 对于正弦信号，取值较大的样值出现概率大，量化信噪比为 对于语音信号，取值较小的样值出现概率大，量化信噪比为 输入信号的动态范围 结论：量化信噪比随输入信号功率的下降而线性下降。 （1）模拟压扩法 模拟压扩法就是先将采样信号进行压缩，而后再进行均匀量化。其效果就相当于对信号进行非均匀量化。 压缩电路是一个非线性放大器，它对大信号的放大倍数小，而对小信号的放大倍数大，从而使大信号受到压缩。扩张电路的作用正好与压缩相反。 μ律压缩特性为： A律压缩特性为： 前2次课累积的问题 抽样定理 低通信号抽样定理（描述，fs ? 2fH） 抽样后信号的频谱（原信号频谱进行周期性重复） 语音信号实际抽样速率（8000Hz，物理含义） 带通信号抽样定理（ fs ? 2fH/m，m不超过fH/B） 量化（均匀量化） 量化相关概念：用有限个电平表示抽样值，分层电平、量化电平、量化间隔（台阶）概念 量化误差范围-?/2~ ?/2，量化噪声概念引入 均匀量化：均匀分布信号的量化信噪比S/Nq=6N (dB) 正弦信号： S/Nq=6N+2 (dB) 语音信号： S/Nq=6N-9 (dB) 输入信号的动态范围： 　　 输入信号功率S下降，S/Nq下降（Nq基本不变） 语音信号一般要求S/N ? 26dB 前2次课累积的问题 非均匀量化 目标：提高输入信号的动态范围 思路：提高小信号时的量化信噪比，适当降低大信号时的量化信噪比。 方法：大信号用大台阶，小信号用小台阶 实施：压扩技术 压缩＋均匀量化----大信号用大台阶，小信号用小台阶----非均匀量化（等效） 类型：A律和?律（模拟） PCM量化编码 十三折线法（极性、段、级的架构） 编码码型（自然、格雷、折叠二进制码） 编码应用 （2）数字压扩法 数字压扩法就是用数字电路形成许多相连接的折线来近似模拟对数压扩法特性，从而直接对样本信号进行非均匀量化编码。 两种典型的数字压缩特性： μ律15折线压缩特性（美国、加拿大、日本） A律13折线压缩特性（欧洲、中国） μ律15折线 二、PCM编码 模拟信号经采样、量化等处理后，就可以进行编码，使量化信号变为编码信号，也就是PCM基带信号。 在实际数字系统中，一个数字信号是用二进制数来表示的。 在PCM中广泛使用的二进制码有：自然二进制码，格雷码，折叠码。 三种编码方案的规律 自然码（NBC） 自然二进制码(Natural Binary Code)就是二进制数的表示形式。 优点：与最普通的二进制数相对应，不仅编码操作简便，而且译码也可逐位进行，可简化译码器的结构。 缺点：在编码过程中，如果最高位判决有误，将使译码后输出所产生的幅度误差达到最大幅度的1/2。 折叠码(FBC) 折叠码（ Folded Binary Code）左边第一位（最高位）表示正负号，第二位至最后一位表示幅度绝对值（NBC）。第一位用“1”表示正值，用“0”表示负值。 优点：对于双极性信号可以采用单极性编码方法，因此可简化编码电路；同自然二进制码相比，如果在传输过程中出现误码，则它对小信号影响较小。 缺点：大信号时误码对折叠码影响较大。 格雷码（RBC） 格雷码(Gray or Reflected Binary Code)的特点是任何相邻电平的码组，只有一位码发生变化。 优点：在编码过程中，如果判决有误，使量阶数产生的误差较小。 缺点：译码电路比较复杂。译码时，不能逐