通信技术基础（第2版）全套PPT课件.pptx

中等职业学校教学用书（通信技术专业）;;1.1通信系统构成;1.1通信系统构成;1.1通信系统构成;;;;;;;;;;;中等职业学校教学用书（通信技术专业）;第2章数字通信系统;2.1概述;抽样

;发信端的主要任务是完成A/D（模／数）变换，其主要步骤为抽样、量化、编码。

收信端的任务是完成D/A变换，其主要步骤是解码、低通滤波。

因为信号在传输过程中要受到干扰和衰减，所以每隔一段距离加一个再生中继器，使数字信号获得再生。

为了使信号适合信道传输，并有一定的检测能力，在发信端加有码型变换电路，收信端加有码型反变换电路。;2.1.1抽样（Sample）

抽样的任务是对模拟信号进行时间上的离散化处理，即每隔一段时间对模拟信号抽取一个样值。

抽样是模拟信号数字化的第一步。在接收端，要从离散的样值脉冲中不失真地恢复出原模拟信号，实现重建任务。抽样脉冲的重复频率fs必须满足什么条件才能保证收信端正确地加以重建？下面将介绍抽样定理。

1．抽样定理

1）样值信号频谱;式中，s(t)是重复周期为Ts、脉冲幅度为1、脉冲宽度为τ的周期性脉冲序列，即抽样脉冲序列。如图2.3所示。从图中可以看出：s(t)?1时，ms(t)?m（t）；s(t)?0时，ms(t)?0。;s(t)用傅里叶级数可表示为：;若m（t）为单一频率Ω的正弦波，

即

则式中各项所包含的频率成分分别为：

第一项：Ω，

第二项：ωs±Ω；

第三项：2ωs±Ω；

……

第n项：nωs±Ω

结论：

抽样后信号的频率成分除含有Ω外，还有nωs的上、下边带；第一项中包含了原模拟信号的全部信息，只是幅度差倍。;若m（t）信号的频率为fL～fH，即为一定带宽信号，其m（t）、s（t）、ms（t）信号频谱及波形如图所示。;结论：

只要频谱间不发生重叠现象，在接收端就可通过截止频率为fc=fH的理想低通滤波器从样值信号中取出原模拟信号。因此，对于低频频率fL很低，最高频率为fm的模拟信号来说，只要抽样信号频率fs≥2fm，在接收端就可不失真地取出原模拟信号。

抽样信号s(t)的重复频率fs必须不小于模拟信号最高频率的两倍，即fs≥2fm，它是模拟信号数字化的理论根据。

实际滤波器??特性不是理想的，因此常取fs2fm。

在选定fs后，对模拟信号的fm必须给予限制。其方法为在抽样前加一低通滤波器，限制fm，保证fs2fm。;2.信号的重建

利用一低通滤波器即可完成信号重建的任务。

由前面分析知道，样值信号中原模拟信号的幅度只为抽样前的倍。因为τ很窄，所以还原出的信号幅度太小。为了提升重建的语音信号幅度，通常采取加一展宽电路，将样值脉冲τ展宽为Ts，从而提升信号幅度。

理论和实践表明：加展宽电路后，在PAM信号中，低频信号提升的幅度多，高频信号提升的幅度小，产生了失真。为了消除这种影响，在低通滤波器之后加均衡电路。要求均衡电路对低频信号衰减大，对高频信号衰减小。;2.1.2量化

量化的任务：将抽样后的信号在幅度上离散化，即将模拟信号转换为数字信号。

做法：将PAM信号的幅度变化范围划分为若干个小间隔，每一个小间隔叫做一个量化级。相邻两个样值的差叫做量化级差，用δ表示。当样值落在某一量化级内时，就用这个量化级的中间值来代替。该值称为量化值。

量化误差：

用有限个量化值表示无限个取样值，总是含有误差的。由于量化而导致的量化值和样值的差称为量化误差，用e(t)表示。

即

e(t)＝量化值-样值;均匀量化

量化

非均匀量化

1.均匀量化

（1）定义

均匀量化的量化级差δ是均匀的。或者说，均匀量化的实质是不管信号的大小，量化级差都相同。如图（a）所示。

（2）量化曲线

该量化特性曲线共分8个量化级，量化输出取

其量化级的中间值。量化误差与输入电压的关系

曲线如图（b）所示。;当输入信号幅度在－4δ～＋4δ之间时，量化误差的绝对值都不会超过，这段范围称为量化的未过载区。

在未过载区产生的噪声称为未过载量化噪声。

当输入电压幅度u（t）4δ或u（t）－4δ时，量化误差值线性增大，超过，这段范围称为量化的过载区。

在量化过载区产生的噪声称为过载量化噪声。;;结论：

①为保证通信质量，要求在信号动态范围达到40dB（即20lg＝－40dB）时，信噪比（）dB≥26dB

∴26≤1.76＋6n－40

解得n≥10.7，即在码位n＝11时，才满足要求。