通信原理第六章ppt课件.ppt

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1、篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统现代通信原理l第六章 模拟信号的数字传输l暨南大学电子工程系现代通信原理教研室l授课教师：刘敏篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统主要内容l1、抽样定理、抽样的分类l2、模拟信号量化的原理、量化的种类、量化噪声的概念l3、脉冲编码调制原理、逐次比较型编码器原理、脉冲编码调制系统的抗噪声性能l4、增量调制原理、最大跟踪斜率、量化噪声、增量调制系统的抗噪声性能l5、时分复用原理篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多

2、少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统本章重点与难点l1、脉冲编码调制原理、逐次比较型编码器原理l2、增量调制原理、最大跟踪斜率、量化噪声l3、时分复用原理篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统第六章 模拟信号的数字传输61引言A/DD/A篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统模拟信号的数字传输的三个步骤：1、把模拟信号数字化，变成数字信号2、进行数字信号的传输3、把数字信号还原为模拟信号篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分

3、多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统二、模拟信号数字传输的关键是模拟信号和数字信 号的相互转换A/D转换包含三个步骤：抽样量化编码 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统目前常用的信源编码方法主要有两种：脉冲编码调制 PCM：通常用m位二进制码元来表示每 一个抽样值的绝对值的大小增量调制 M：通常用1位二进制码元来表示相邻抽 样值的相对大小。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统PCM 优点：通信质量高 缺点：系统结构复杂，逻

4、辑电路多 M 优点：系统结构简单 缺点：编码器不能共用篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统D/A转换包含两个步骤：译码：把代码变换成相应的量化值LPF：使离散的量化值连续的量化值篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统6 6、2 2 抽样定理及其应用抽样定理及其应用l一、概述通常是在等间隔通常是在等间隔T上抽样上抽样理论上，抽样过程理论上，抽样过程 周期性单位冲激脉冲周期性单位冲激脉冲 模拟模拟信号信号实际上，实际上，抽样过程抽样过程 周期性单位窄脉冲周期

5、性单位窄脉冲 模拟模拟信号信号l模拟脉冲调制：lPAM PDM PPM 模拟信号s(t)模拟信号的抽样篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统6 6、2 2抽样定理及其应用抽样定理及其应用PCM与PAM的比较：相同：PCM与PAM在时间上离散这一步是一模一样的不同：PCM还要进一步通过量化把脉冲幅度也离散，再经过编码把时间上和幅度上均已离散的信号进一步变成二进制代码篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负

6、的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2、抽样定理的物理过程M(t)Ms(t)输入：M(t)一般为一个连续的模拟信号输出：Ms(t)是一个在时间上离散了的抽样信号电子开关篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3、抽样的分类(1)自然抽样(2)平顶抽样(3)理想抽样篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3、抽样的分类l （1）.自然抽样自然抽样l 自然抽样又称曲顶抽样，它是指抽样后的脉冲幅度（顶部）随被抽样信号m(t)变化，或者说保持了m(t)

7、的变化规律。自然抽样的脉冲调幅原理框图如图所示：篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（2）.平顶抽样平顶抽样 平顶抽样又叫瞬时抽样，它与自然抽样的不同之处在于它的抽样后信号中的脉冲均具有相同的形状顶部平坦的矩形脉冲，矩形脉冲的幅度即为瞬时抽样值。平顶抽样PAM信号在原理上可以由理想抽样和脉冲形成电路产生，其原理框图及波形如下图所示，其中脉冲形成电路的作用就是把冲激脉冲变为矩形脉冲。在实际应用中，平顶抽样信号采用抽样保

8、持电路来实现，得到的脉冲为矩形脉冲。在后面将讲到的PCM系统的编码中，编码器的输入就是经抽样保持电路得到的平顶抽样脉冲。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（3）理想抽样篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3、抽样的分类l以上按自然抽样和平顶抽样均能构成PAM通信系统，也就是说可以在信道中直接传输抽样后的信号，但由于它们抗干扰能力差，目前很少实用

9、。它已被性能良好的脉冲编码调制(PCM)所取代。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统4、抽样周期、频率和速率抽样周期 Ts：抽样函数s(t)的周期抽样频率 fs：1/Ts抽样速率 ：每秒钟抽样的次数注意：抽样速率 码元速率篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统l5、抽样定理的相关知识l抽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。能否由此样值序列重建原信号，是抽样定理要回答的问题。l 抽样定理的大意是，如果对一个频带有限的时间连续的模拟

10、信号抽样，当抽样速率达到一定数值时抽样速率达到一定数值时，那么根据它的抽样值就能重建原信号。也就是说，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。描述这一抽样速率条件的定理就是抽样定理。因此，抽样定理是模拟信号数字化的理论依据。l 根据信号是低通型的还是带通型的，抽样定理分低通抽样定理和带通抽样定理；l 根据用来抽样的脉冲序列是等间隔的还是非等间隔的，又分均匀抽样定理和非均匀抽样；l 根据抽样的脉冲序列是冲击序列还是非冲击序列，又可分理想抽样和实际抽样。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系

11、统二、低通信号的均匀理想抽样定理二、低通信号的均匀理想抽样定理1、方框图与数学关系式M(t)Ms(t)T(t)数学表达式：Ms(t)=M(t)T(t)=M(t)T(t-nTs)篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2 2、频谱关系、频谱关系Ms(w)=1/2M(w)*T()=1/2M(w)*2/Ts T(w-nWs)=Fs M(w-nWs)此式表明：已抽样信号Ms(t)的频谱Ms(w)是无穷多个间隔为Ws的M(w)相迭加而成。这就意味着：Ms(w)中包含M(w)的全部信息篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜

12、负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统均匀理想抽样过程的时间函数及对应频谱图篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统由图可见：(1)理想抽样得到的Ms(w)具有无穷大的带宽(2)只要 WH Ws/2,M(w)就周期地重复而不发生混迭(3)Ms(w)中n0时地成分是1/Ts*M(w),与M(w)只相差一个常数1/Ts篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3、低通信号的均匀理想抽样定理：一个频带限制在0到fH的时间连续信号m(t),如果以fs 2

13、fH的抽样速率对它进行均匀抽样，则m(t)将被所得到的抽样值ms(t)完全确定。最小抽样速率 fs 2fH 称为：奈奎斯特速率最大抽样间隔 fs 1/2fH 称为：奈奎斯特间隔篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 如果s2H，即抽样间隔Ts1/(2fH)，则抽样后信号的频谱在相邻的周期内发生混叠，如图 7-3 所示，此时不可能无失真地重建原信号。因此必须要求满足Ts1/(2fH)，m(t)才能被ms(t)完全确定，这就证明了抽样定理。显然，Ts=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fs=2fH称为

14、奈奎斯特速率。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统4、抽样定理的全过程表示如下：先抽样，再通过理想低通恢复原始信号理想LPF m(t)T(t)ms(t)m(t)=1/Ts*m(t)m(t)=m(nTs)Sa(WHt-nTs)篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统l 该式是重建信号的时域表达式，称为内插公式。它说明以奈奎斯特速率抽样的带限信号m(t)可以由其样值利用内插公式重建。这等效为将抽样后信号通过一个冲激响应为Sa(Ht)的理想低通滤波器来重建m(t

15、)。l l l由图可见，以每个样值为峰值画一个Sa函数的波形，则 合成的波形就是m(t)。由于Sa函数和抽样后信号的恢复有密切的联系，所以Sa函数又称为抽样函数。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统由抽样信号恢复原信号的方法由抽样信号恢复原信号的方法：l从频域看：当从频域看：当fs 2fH时，用一个截止频率为时，用一个截止频率为fH的的理想低通滤波器就能够从抽样信号中分离出原信理想低通滤波器就能够从抽样信号中分离出原信号。号。l从时域中看，当用抽样脉冲序列冲激此理想低通从时域中看，当用抽样脉冲序列冲激此理想低通滤波器时，滤

16、波器的输出就是一系列冲激响应之滤波器时，滤波器的输出就是一系列冲激响应之和，如图所示。这些冲激响应之和就构成了原信和，如图所示。这些冲激响应之和就构成了原信号。号。l理想滤波器是不能实现的。实用滤波器的截止边理想滤波器是不能实现的。实用滤波器的截止边缘不可能做到如此陡峭。所以，实用的抽样频率缘不可能做到如此陡峭。所以，实用的抽样频率fs 必须比必须比 2fH 大较多。大较多。l例如，典型电话信号的最高频率限制在例如，典型电话信号的最高频率限制在3400 Hz，而抽样频率采用，而抽样频率采用8000 Hz。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是

17、一种得分类型的系统5 5、与两种可实现的抽样的比较与两种可实现的抽样的比较（1）与自然抽样的比较A、抽样与信号恢复的过程完全相同，差别只是抽样脉冲s(t)不同B、自然抽样的Ms(w)的包络的总趋势是随|f|上升而下降的，因而自然抽样带宽是有限的，而理想带宽是无限的 C、的大小要兼顾通信中对带宽和脉冲带宽这两个矛盾的要求。自然抽样频谱的包络按Sa函数随频率增高而下降，因而带宽是有限的，且带宽与脉宽有关。越大，带宽越小，这有利于信号的传输，但大会导致时分复用的路数减小，显然的大小要兼顾带宽和复用路数这两个互相矛盾的要求。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计

18、时计分系统是一种得分类型的系统与两种可实现的抽样的比较与两种可实现的抽样的比较（2）平顶抽样A、抽样过程不同：B、信号恢复的过程不同篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统三、带通信号的抽样定理三、带通信号的抽样定理实际中遇到的许多信号是带通型信号。如果采用低通抽样定理的抽样速率fs2fH，对频率限制在fL与fH之间的带通型信号抽样，肯定能满足频谱不混叠的要求，如图 所示。但这样选择fs太高了，它会使0fL一大段频谱空隙得不到利用，降低了信道的利用率。为了提高信道利用率，同时又使抽样后的信号频谱不混叠，那么fs到底怎样选择呢？

19、带通信号的抽样定理将回答这个问题。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 带通均匀抽样定理：一个带通信号m(t)，其频率限制在fL与fH之间，带宽为B=fH-fL，如果最小抽样速率fs=2fH/m，m是一个不超过fH/B的最大整数，那么m(t)可完全由其抽样值确定。下面分两种情况加以说明。（1）若最高频率fH为带宽的整数倍，即fH=nB。此时fH/B=n是整数，m=n，所以抽样速率fs=2fH/m=2B。下图画出了fH

20、=5B时的频谱图，图中，抽样后信号的频谱Ms()既没有混叠也没有留空隙，而且包含有m(t)的频谱M()，见图中虚线所框的部分。这样，采用带通滤波器就能无失真恢复原信号，且此时抽样速率（2B）远低于按低通抽样定理时fs=10B的要求。显然，若fs再减小，即fs2B时必然会出现混叠失真。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 式中,n是一个不超过fH/B的最大整数,0k1。由此可知：当fH=nB时，能重建原信号m(t)的最

21、小抽样频率为 fs=2B（2）若最高频率fH不为带宽的整数倍，即 fH=nB+kB,0k1 此时,fH/B=n+k，由定理知，m是一个不超过n+k的最大整数，显然，m=n，所以能恢复出原信号m(t)的最小抽样速率为篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统式中,n是一个不超过fH/B的最大整数,0k1。根据上式和关系fH=B+fL画出的曲线如下图 所示。由图可见，fs在2B4B范围内取值，当fLB时，fs趋近于2B。这一点由上式也可以加以说明，当fLB时，n很大，所以不论fH是否为带宽的整数倍，上式可简化为 fs2B 实际中应用

22、广泛的高频窄带信号就符合这种情况，这是因为fH大而B小，fL当然也大，很容易满足fLB。由于带通信号一般为窄带信号，容易满足fL B，因此带通信号通常可按2B速率抽样。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统抽样定理的应用1、抽样定理为模拟信号的数字化奠定了理论基础2、它还是时分多路复用及信号分析、处理的理论依据。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统

23、6 63 3 模拟信号的量化模拟信号的量化一、量化和量化噪声1、量化：利用预先规定的有限个离散电平来表示模拟抽样值的过程称之为量化 抽样；把时间上连续的模拟信号变成时间上离散的 模拟信号 量化：把时间上离散、但幅度上仍连续的模拟信号 变成时间上、幅度上都离散的信号2、量化误差：mq(KTs)与m(KTs)之间的误差称为量化误差篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3、量化噪声 由量化误差产生的功率称为量化噪声功率，通常

24、 用符号Nq表示 由mq(KTs)产生的功率称为量化信号功率 Sq Sq/Nq叫做量化信噪比4、量化分类：均匀量化非均匀量化微分量化篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统二、均匀量化和量化信噪比二、均匀量化和量化信噪比1、均匀量化：把输入信号的取值域按等距离分隔的量化l设输入信号的范围为（a，b），量化电平数为M，则：均匀量化的量化间隔：量化器输出：mq=qi，当mi-1mmi篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分

25、多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统二、均匀量化和量化信噪比二、均匀量化和量化信噪比2、量化信噪比 Sq/Nq（1）Sq/Nq的计算方法（2）f(x)在(-a,a)范围内均匀分布时的Sq/Nq（3）实际信号的Sq/Nq篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统求量化噪声功率的平均值求量化噪声功率的平均值Nq：式中，式中，mk为信号的抽样值，即为信号的抽样值，即m(kT)mq为量化信号值，即为量化信号值，即mq(kT)f(mk)为信号抽样值为信号抽样值mk的概率密度的概率密度E表示求统计平均值表示求统

26、计平均值M为量化电平数为量化电平数求信号求信号mk的平均功率的平均功率：由上两式可以求出平均量化信噪比。由上两式可以求出平均量化信噪比。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统【例例9.1】设一个均匀量化器的量化电平数为设一个均匀量化器的量化电平数为M，其输入信号，其输入信号抽样值在区间抽样值在区间-a,a内具有均匀的概率密度。试求该量化器内具有均匀的概率密度。试求该量化器的平均信号量噪比。的平均信号量噪比。解：解：或或 （dB）篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分

27、类型的系统3、均匀量化的优缺点优点：量化器的设计制作很简单缺点：均匀量化时的信号动态范围会受到较大的限制4、应用：广泛应用于计算机的A/D变换中，图象信号的数字接口和A/D变换中篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统三、非均匀量化三、非均匀量化l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：量化噪比随信号电平的减小而下降。l产生这一现象的原因是：均匀量化的量化间隔为固定值，量化电平分布均匀，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。通常，把满足信噪比

28、要求的输入信号的取值范围定义为动态范围。因此，均匀量化时输入信号的动态范围将受到较大的限制。为了克服均匀量化的缺点，实际中往往采用非均匀量化。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统三、非均匀量化三、非均匀量化1、基本原理非均匀量化采用可变的量化间隔，让小信号时的量化时间间隔小一些，让大信号时的量化时间间隔大一些，这样，可以提高小信号的信噪比，使总的平均量化信噪比提高，从而使量化噪声被信号掩盖起来，可以获得较好的效果在商业电话中，采用一种简单而又稳定的非均匀量化器，该量化器在出现频率高的低幅度语音信号处，运用小的量化间隔，而在

29、不经常出现的高幅度语音信号处，运用大的量化间隔。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统l非均匀量化原理：非均匀量化原理：l用一个非线性电路将输入电压用一个非线性电路将输入电压 x 变换成输出电压变换成输出电压 y：y=f(x)当量化区间划分很多时，在每一量化区间内压缩特当量化区间划分很多时，在每一量化区间内压缩特性曲线可以近似看作为一段直线。因此，这段直线的性曲线可以近似看作为一段直线。因此，这段直线的斜率可以写为斜率可以写为 或或 设设x和和y的范围都限制在的范围都限制在0和和1之间，之间，且纵座标且纵座标y在在0和和1之

30、间均匀划分成之间均匀划分成N个个量化区间，则有区间间隔为：量化区间，则有区间间隔为：篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统由由有有为了保持信号量噪比恒定，要求：为了保持信号量噪比恒定，要求：x x即要求：即要求：dx/dy x或或dx/dy=kx,式中式中 k=常数常数由上式解出：由上式解出：为了求为了求c，将边界条件将边界条件(当当x=1时时，y=1)，代入上式，得到，代入上式，得到 k+c=0，即求出：即求出：c=-k，将将c值代入上式，得到值代入上式，得到 由上式看出，为了保持信号量噪比恒定，在理论上要求由上式看出，为

31、了保持信号量噪比恒定，在理论上要求压缩特性为对数特性压缩特性为对数特性。对于电话信号，对于电话信号，ITU制定了两种建议，即制定了两种建议，即A压缩律和压缩律和 压缩压缩律，以及相应的近似算法律，以及相应的近似算法 13折线法和折线法和15折线法。折线法。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2、实现办法抽样均匀量化压缩器编码器信道LPF扩张器译码器 m(t)m(t)实现非均匀量化的方法之一是把输入量化器的信号x先进行压缩处理，再把压缩的信号y进行均匀量化。所谓压缩器就是一个非线性变换电路，微弱的信号被放大，强的信号被压缩。

32、篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统3 3、压缩与扩张的特性、压缩与扩张的特性（1）压缩律 式中：y归一化的压缩器的输出电压 x归一化的压缩器的输入电压 压扩系数篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统压缩结果l从图中可以看出，若纵坐标是均匀分

33、级的，则由于压缩的结果，反映到输入信号x就成为非均匀量化了，即信号越小时，量化间隔x越小；信号越大时，量化间隔x也越大。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统对小信号量化信噪比的改善程度x10.3160.10.03120.010.003输入信号电平/dBQdb0-13.3-10-3.5-205.8-3014.4-4020.6-5024.4信噪比的改善程度与输入电平的关系信噪比的改善程度与输入电平的关系 篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统对小信号量化信噪

34、比的改善程度下图画出了有无压扩时的比较曲线，其中=0 表示无压扩时的信噪比，=100 表示有压扩时的信噪比。由图可见，无压扩时，信噪比随输入信号的减小而迅速下降；有压扩时，信噪比随输入信号的下降比较缓慢。若要求量化信噪比大于26 dB，则对于=0 时的输入信号必须大于-18dB，而对于=100 时的输入信号只要大于-36dB即可。可见，采用压扩提高了小信号的量化信噪比，相当于扩大了输入信号的动态范围。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统

35、是一种得分类型的系统（2）A压缩律 式中：y归一化的压缩器的输出电压 x归一化的压缩器的输入电压 A压扩系数其压缩特性如图所示。可以看出，其特性曲线没有经过原点，且在x=0时，y=，所以需要对其进行修改，通过原点作压缩特性的切线，则构成修改后的压缩特性。A律中的常数律中的常数A不同，则压缩曲线的形状不同。它将特别影不同，则压缩曲线的形状不同。它将特别影响小电压时的信号量噪比的大小。在实用中，选择响小电压时的信号量噪比的大小。在实用中，选择A等于等于87.6。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比

36、赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（3）数字压扩技术 早期的A律和律压扩特性是用非线性模拟电路获得的。由于对数压扩特性是连续曲线，且随压扩参数而不同，在电路上实现这样的函数规律是相当复杂的，因而精度和稳定度都受到限制。随着数字电路特别是大规模集成电路的发展，另一种压扩技术数字压扩，日益获得广泛的应用。它是利用数字电路形成许多折线来逼近对数压扩特性。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统A、基本思想：A律是平滑曲线，用电子线路很难准确地律是平滑曲线，用电子线路很难准确地实现，但很容易

37、用数字电路来近似实现。实现，但很容易用数字电路来近似实现。故在实际应用中，利用大量数字电路将A律或律压 缩特性曲线变成若干根折线，从而达到压缩的目的。B、实现方法l在实际中常采用的方法有两种：l一种是采用13折线近似A律压缩特性，l另一种是采用15折线近似律压缩特性。lA律13折线主要用于英、法、德等欧洲各国的PCM 30/32路基群中，我国的PCM30/32路基群也采用A律13折线压缩特性。律15折线主要用于美国、加拿大和日本等国的PCM 24路基群中。lCCITT建议G.711规定上述两种折线近似压缩律为国际标准，且在国际间数字系统相互连接时，要以A律为标准。因此这里重点介绍A律13折线法

38、。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统C、13折线是怎么得来的：对交流信号（有正负取值），对交流信号（有正负取值），把x轴和y轴用两种不同的方法划分：X轴：采用不均匀的划分，在01范围内采取对分法划分8段Y轴：采用等分法，均匀分为8段篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统下面考察13折线与A律（A=87.6）压缩特性的近似程度。在A律对数特性的小信

39、号区分界点x=1/A=1/87.6，相应的y的直线方程可得篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统l由于13折线中y是均匀划分的，y的取值在第1、2段分别是：y=0 时，x=0；y=1/8时，x=1/128。l其余六段用A=87.6代入上式计算的x值列入表 中的第二行，并与按折线分段时的x值（第三行）进行比较。由表可见，13折线各段落的分界点与A=87.6曲线十分逼近，并且两特性起始段的斜率均为16，这就是说，13折线非常逼近A=87.6的对数压缩特性。在A律特性分析中可以看出，取A=87.6有两个目的：l1、使曲线在原点附近

40、的斜率、使曲线在原点附近的斜率16，使，使16段折线简化成段折线简化成13段；段；l2、使转折点上A律曲线的横坐标x值 1/2i(i=0,1,2,7)，这样在做13折线逼近时，x的八个段落量化分界点近似于按2的幂次递减分割，有利于数字化。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统A=87.6A=87.6与与与与 13 13 折线压缩特性的比较折线压缩特性的比较折线压缩特性的比较折线压缩特性的比较y01x01按折线分段时的x01段落 1 2 3 4 5 6 7 8斜率16168421篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来

41、决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统l 压缩律和压缩律和15折线压缩特性折线压缩特性A律中，选用律中，选用A=87.6有两个目的有两个目的:1.使曲线在原点附近的斜率使曲线在原点附近的斜率16，使，使16段折线简段折线简化成化成13段；段；2.使转折点上使转折点上A律曲线的横坐标律曲线的横坐标x值值 1/2i(i=0,1,2,7)。若仅要求满足第二个目的：仅要求满足若仅要求满足第二个目的：仅要求满足若仅要求满足第二个目的：仅要求满足若仅要求满足第二个目的：仅要求满足当当当当 x x=1/2=1/2i i 时，时，时，时，y y=1 =1 i i/8/8，则可以得到，则可

42、以得到，则可以得到，则可以得到 律：律：律：律：1515折线：近似折线：近似折线：近似折线：近似 律律律律篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统15折线法的转折点坐标和各段斜率折线法的转折点坐标和各段斜率 i 0 1 2 3 4 5 6 7 8y=i/8 0 1/8 2/8 3/8 4/8 5/8 6/8 7/8 1x=(2i-1)/255 0 1/255 3/255 7/255 15/255 31/255 63/255 127/255 1斜率斜率 255 1/8 1/16 1/32 1/64 1/128 1/256 1/5

43、12 1/1024段号段号 1 2 3 4 5 6 7 8l由于其第由于其第1段和第段和第2段的斜率不同，段的斜率不同，不能合并为一条直线，故考虑不能合并为一条直线，故考虑交流电压正负极性后，共得到交流电压正负极性后，共得到15段折线。段折线。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统13折线法和折线法和15折线法比较折线法比较 比较比较13折线特性和折线特性和15折线特性的第一段斜率可知，折线特性的第一段斜率可知，15折折线特性第一段的斜率（线特性第一段的斜率（255/8）大约是）大约是13折线特性第一段斜率折线特性第一段斜率

44、（16）的两倍。）的两倍。所以，所以，15折线特性给出的小信号的信号量噪比约是折线特性给出的小信号的信号量噪比约是13折折线特性的两倍。线特性的两倍。但是，对于大信号而言，但是，对于大信号而言，15折线特性给出的信号量噪比折线特性给出的信号量噪比要比要比13折线特性时稍差。这可以从对数压缩式折线特性时稍差。这可以从对数压缩式(4.3-22)看出，看出，在在A律中律中A值等于值等于87.6；但是在；但是在律中，相当律中，相当A值等于值等于94.18。A值越大，在大电压段曲线的斜率越小，即信号量噪比越差。值越大，在大电压段曲线的斜率越小，即信号量噪比越差。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分

45、多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统非均匀量化和均匀量化的比较非均匀量化和均匀量化的比较 现以现以13折线法为例作一比较。若用折线法为例作一比较。若用13折线法中的（第折线法中的（第1和和第第2段）最小量化间隔作为均匀量化时的量化间隔，则段）最小量化间隔作为均匀量化时的量化间隔，则13折线折线法中第法中第1至第至第8段包含的均匀量化间隔数分别为段包含的均匀量化间隔数分别为16、16、32、64、128、256、512、1024，共有，共有2048个均匀量化间隔，而非个均匀量化间隔，而非均匀量化时只有均匀量化时只有128个量化间隔。因此，在保证小信号的量化个量化间隔

46、。因此，在保证小信号的量化间隔相等的条件下，均匀量化需要间隔相等的条件下，均匀量化需要11比特编码，而非均匀量化比特编码，而非均匀量化只要只要7比特就够了。比特就够了。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统6、4 脉冲编码调制（PCM）l脉冲编码调制(PCM)简称脉码调制，它是一种用一组二进制数字代码来代替连续信号的抽样值，从而实现通信的方式。由于这种通信方式抗干扰能力强，它在光纤通信、数字微波通信、卫星通信中均获得了极为广泛的应用。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一

47、种得分类型的系统l例：见下图例：见下图 3.15 3 0113.96 4 1007654321345676011 100 101 110 111 1103.153.965.006.386.806.42抽样值量化值二进制符号篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统6、4 脉冲编码调制（PCM）一、PCM调制原理抽样压缩编码量化信道译码LPF噪声篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统2、编码原理定义：把量化后的信号电平变换成代码的过程称为编码，它的逆过程叫做译码

48、用途：广泛用于通信、计算机、数字仪表、等领域编码方法：低速编码高速编码编码的种类：逐次比较（反馈）型折叠级联型混合型篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统（2）编码码型的选择自然二进码折叠二进码 格雷二进码篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统样值脉冲极性格雷二进制自然二进码折叠二进码量化级序号正极性部分10001001101110101110111111011100111111101101110010111010100110001111111011011

49、100101110101001100015 814 713 612 511 410 39 28 1负极性部分01000101011101100010001100010000 01110110010101000011001000010000 00000001001000110100010101100111 7 -16 -25 -34 -43 -52 -61 -70 -8篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统 自然二进码就是一般的十进制正整数的二进制表示，编码简单、易记，而且译码可以逐比特独立进行。若把自然二进码从低位到高位依次

50、给以2倍的加权，就可变换为十进数。如设二进码为(an-1,an-2,a1,a0)则 D=an-12n-1+an-22n-2+a121+a020便是其对应的十进数。这种“可加性”可简化译码器的结构。折叠二进码是一种符号幅度码。左边第一位表示信号的极性，信号为正用“1”表示，信号为负用“0”表示；第二位至最后一位表示信号的幅度。由于正、负绝对值相同时，折叠码的上半部分与下半部分相对零电平对称折叠，故名折叠码。其幅度码从小到大按自然二进码规则编码。篮球比赛是根据运动队在规定的比赛时间里得分多少来决定胜负的，因此，篮球比赛的计时计分系统是一种得分类型的系统l 与自然二进码相比，折叠二进码的优点是:l1