模拟信号的数字传输bcup.pptx
来自 中国最大的资料库下载第七章 模拟信号的数字传输7.1 引言7.2 抽样定理7.3 脉冲振幅调制7.4 模拟信号的量化7.5 脉冲编码调制7.6 增量调制17.1 引言 模拟信号的数字传输,从通信中的调制概念来看,可以认为是模拟信号调制脉冲序列,载波是脉冲序列 PAMPulseAmplitudeModulation PDMPulseDurationModulation PPMPulsePositionModulation PCMPulseCodeModulation27.2 抽样定理 一个频带限制在（0，fH）内，时间连续信号m（t），如果以不大于1/2fH秒的间隔对它进行等间隔抽样，则m（t）将被所得到的抽样值完全确定。带通抽样定理 信号频谱范围fLfH 抽样频率fS应满足fS=2B（1+k/n）B=fHfLnfH/B 的最大整数k=fH/Bn0k13fS=2B（1+k/n）fL 0B fH B2B n=1fL B2B fH 2B3B n=2带通信号的抽样频率在2B 至4B 间变动 4 例 若fH=3B 按低通抽样定理,则要求fS6B 若fS=2B,怎样?带通抽样定理在频域上的理解以 fs=2B抽样,抽样后,各段频谱之间不会发生混叠,采用带通滤波器,仍可无失真地恢复原始信号5若fH=nB+kB 0k1 即fH 不再是B 的整数倍.fS=2B,n=5,k0 情形:若要使频谱无混叠，则必须使6推广到一般情况 于是得77.3 脉冲振幅调制（PAM）PulseAmplitudeModulation 脉冲振幅调制，即脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种调制方式。已抽样信号的脉冲顶部随m（t）变化 曲顶脉冲调幅（自然抽样）平顶脉冲调幅8 脉冲形成电路平顶抽样信号的产生9平顶抽样的PAM 频谱 是由 加权后的周期性重复的 组成。是 的函数，不是常数，所以采用低通滤波器不能直接从 中滤出所需基带信号。1/H()低通平顶抽样时PAM 信号的解调方框图107.4 模拟信号的量化 量化是将取值连续的抽样变成取值离散的抽样量化区间端点量化电平11量化信号 与m(原信号)的近似程度用信号,量化噪声功率比衡量127.4.1 均匀量化 把输入信号的取值域按等距离分割的量化 在均匀量化中,每个量化区间的量化电平取在各区间的中点.输入信号的最小值a,最大值b,量化电平数M量化间隔(量化台阶)量化器输出 第i 个量化区间的终点 第i 个量化区间的量化电平13量化噪声功率 均匀量化时,量化噪声的均方根值固定不变,当m(t)较小时,则信号量化噪声功率比就很小.满足信噪比要求的输入信号取值范围定义为动态范围.均匀量化时的信号动态范围将受到较大限制147.4.2 非均匀量化 根据信号的不同区间来确定量化间隔，对信号取值小的区间，量化间隔v 也小，反之，量化间隔就大，因此，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例，改善了小信号时量化信噪比。实现方法：抽样值先压缩，再均匀量化y=f（x）f 非线性变换 接收端x=f-1（y）采用扩张器恢复x151.压缩律x，y 归一化压缩器输入、输出电压 压扩参数 当量化级划分较多时，每一量化级中的压缩特性曲线均可看成直线。量化误差1617当1 时,是压缩后量化级精度提高的倍数,也就是非均匀量化对均匀的信噪比改善程度 当=100 小信号x 0QdB=26.7dB 大信号x=1QdB=-13.3dB1810203040-10-20-30-40-50 x(dB)S/N(dB)采用压扩提高了小信号的信噪比,从而相当于扩大了输入信号的动态范围有无压扩的比较曲线192A 压缩律207.5 脉冲编码调制 常用的二进制码有自然二进码和折叠二进码两种样值脉冲极性 自然二进码 折叠二进码 量化级1111111115 正1110111014100010008011100007 负01100001600000111021从话音信号的可懂度来说,34 位非线性编码即可,78 位通信质量比较好.码位的安排:在逐次比较型编码中 极性码 段落码 段内码C1C2C3C4C5C6C7C8非均匀量化168=128 个量化级相当于均匀量化的11 位161+1+2+4+8+16+32+64=204822P209 图7-21三个权值电流与样值进行三次比较,可以确定段落码C2C3C423为了进一步决定段内码,必须了解段落的起始电平和非均匀量化的量化台阶大段号12345678量化单位数11248163264起始电平0163264128256512102424例：设输入信号抽样值为+1270 个量化单位，采用逐次比较型编码将它按照13 折线A 律特性编码8 位码。确定极性码C1 抽样值为正，C1=1 确定段落码C2C3C4IsIW1=128C2=1IsIW2=512C3=1IsIW3=1024C4=1 确定段内码IW4=1024+8=1536ISC5=025IW5=1024+4=1280ISC6=0IW6=1024+2=1152ISC7=1IW7=1152+=1216ISC8=1 量化误差1270-1216=54 个量化单位 7 位非线性码为1110011 对应11 位线性码为1216 个量化单位对应的二进制码1001100000026思考 一模拟信号被抽样,量化编码为PCM 信号,量化电平级数为128,且另加1bit 作为码字的同步码.该PCM 信号在滚降系数=1,带宽B=24KHz 的信道中传输.试求:通过信道码元传输速率.模拟信号的最高频率是多少?解1.2.27PCM 系统的抗噪声抽样 量化 编码 信道译码低通干扰输出信号量化噪声加性噪声 28系统输出端总信噪比定义为29接收端大信噪比 即接收端小信噪比 即307.6 增量调制（M 或DM）原理 M 可视为PCM 的特例，它只用一位编码，表示抽样时刻波形的变化趋向 M 获得应用的主要原因1.在比特率较低时，M 量化信噪比高于PCM2.M 的抗误码性能好3.M 的编译码器比PCM 简单31相减器 判决器+检测器积分器低通本地译码器脉冲源给定抽样时刻反之32本地译码器信号 应十分接近于前一时刻的抽样值这一位码反映了相邻二抽样值的近似差值，即增量。33当信号频率过高，或者说信号斜率陡变时，会出现本地译码器信号 跟不上信号变化的现象，称为“过载”在给定量化间隔（也称量阶）的情况下，能跟踪最大斜率为34M 系统中的量化噪声 在不过载的情况下，M 的量化噪声为 在（-，+）上均匀分布假定量化噪声功率谱在（0，fs）频带内均匀分布35在收端经低通（截止频率为fm）输出的量化噪声为 设输入信号 为了不发生过载 临界的过载振幅36在临界条件下，系统将有最大的信号功率输出 用dB 表示9dB/倍频程-6dB/倍频程37PCM 和M 的性能比较 无误码（或误码率极低）PCMM38相同的信道带宽（相同的信道传输速率）fb 对于MfS=fb 对于PCMfb=2Nfm取fK=1000Hzfm=3000Hz MMPCMN439例：设调制信号f（t）限带为5KHz，拟用图a 所示周期为的三角形序列g（t）与之相乘，然后通过图b 所示的中心频率为的理想带通滤波器，得到输出波形为：试根据本题条件确定常数A 的值。40H（f）1g(t)1图a图b-10-0.250.2510t(s)10KHz-f0f0f41解：=0.25sT=10s=2/T=2105 单个三角形脉冲42当n=1 时,可通过理想带通滤波器=043
