通信原理多媒体教案.ppt

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1、西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG通信原理多媒体教案通信原理多媒体教案通信原理教学组编著通信原理教学组编著通信原理教学组编著通信原理教学组编著西安电子科技大学通信工程学院西安电子科技大学通信工程学院西安电子科技大学通信工程学院西安电子科技大学通信工程学院二零零四年二零零四年二零零四年二零零四年通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN G

2、UANG LIANG通信原理多媒体教案通信原理多媒体教案第 六 章模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG第六章第六章大纲要求大纲要求低通信号和带通信号抽样定理；低通信号和带通信号抽样定理；低通信号和带通信号抽样定理；低通信号和带通信号抽样定理；脉冲振幅调制（脉冲振幅调制（脉冲振幅调制（脉冲振幅调制（PAMPAM）原理，自然抽样脉冲振幅调制，平）原理，自然抽样脉冲振幅调制，平）原理，自然抽样脉冲振幅调制，

3、平）原理，自然抽样脉冲振幅调制，平顶抽样脉冲振幅调制；顶抽样脉冲振幅调制；顶抽样脉冲振幅调制；顶抽样脉冲振幅调制；模拟信号的量化原理，均匀量化，非均匀量化，量化噪声，模拟信号的量化原理，均匀量化，非均匀量化，量化噪声，模拟信号的量化原理，均匀量化，非均匀量化，量化噪声，模拟信号的量化原理，均匀量化，非均匀量化，量化噪声，量化信噪比；量化信噪比；量化信噪比；量化信噪比；脉冲编码调制（脉冲编码调制（脉冲编码调制（脉冲编码调制（PCMPCM）原理，十三折线非均匀量化编码；）原理，十三折线非均匀量化编码；）原理，十三折线非均匀量化编码；）原理，十三折线非均匀量化编码；逐次比较型编码器原理，脉冲编码调制

4、（逐次比较型编码器原理，脉冲编码调制（逐次比较型编码器原理，脉冲编码调制（逐次比较型编码器原理，脉冲编码调制（PCMPCM）系统抗噪）系统抗噪）系统抗噪）系统抗噪声性能；声性能；声性能；声性能；通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG第六章第六章增量调制（增量调制（增量调制（增量调制（MM）原理，增量调制系统最大跟踪斜率，一般）原理，增量调制系统最大跟踪斜率，一般）原理，增量调制系统最大跟踪斜率，一般）原理，增量调制系统最大跟踪斜率，一般量

5、化噪声，过载量化噪声，增量调制（量化噪声，过载量化噪声，增量调制（量化噪声，过载量化噪声，增量调制（量化噪声，过载量化噪声，增量调制（MM ）系统抗噪声）系统抗噪声）系统抗噪声）系统抗噪声性能；性能；性能；性能；脉冲编码调制（脉冲编码调制（脉冲编码调制（脉冲编码调制（PCMPCM）系统与增量调制（）系统与增量调制（）系统与增量调制（）系统与增量调制（MM ）系统的比）系统的比）系统的比）系统的比较；较；较；较；差分脉冲编码调制（差分脉冲编码调制（差分脉冲编码调制（差分脉冲编码调制（DPCMDPCM）原理；）原理；）原理；）原理；自适应差分脉冲编码调制（自适应差分脉冲编码调制（自适应差分脉冲编码

6、调制（自适应差分脉冲编码调制（ADPCMADPCM）原理。）原理。）原理。）原理。通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG第六章第六章数字通信系统具有许多优点而成为当今通信的发展方向。然而数字通信系统具有许多优点而成为当今通信的发展方向。然而数字通信系统具有许多优点而成为当今通信的发展方向。然而数字通信系统具有许多优点而成为当今通信的发展方向。然而自然界的许多信息经各种传感器感知后都是模拟量，例如电自然界的许多信息经各种传感器感知后都是模拟

7、量，例如电自然界的许多信息经各种传感器感知后都是模拟量，例如电自然界的许多信息经各种传感器感知后都是模拟量，例如电话、电视等通信业务，其信源输出的消息都是模拟信号。话、电视等通信业务，其信源输出的消息都是模拟信号。话、电视等通信业务，其信源输出的消息都是模拟信号。话、电视等通信业务，其信源输出的消息都是模拟信号。若要利用数字通信系统传输模拟信号，一般需三个步骤：若要利用数字通信系统传输模拟信号，一般需三个步骤：若要利用数字通信系统传输模拟信号，一般需三个步骤：若要利用数字通信系统传输模拟信号，一般需三个步骤：把模拟信号数字化，即模数转换（把模拟信号数字化，即模数转换（把模拟信号数字化，即模数转

8、换（把模拟信号数字化，即模数转换（A/DA/D）；）；）；）；进行数字方式传输；进行数字方式传输；进行数字方式传输；进行数字方式传输；把数字信号还原为模拟信号，即数模转换（把数字信号还原为模拟信号，即数模转换（把数字信号还原为模拟信号，即数模转换（把数字信号还原为模拟信号，即数模转换（D/AD/A）。）。）。）。本章在介绍抽样定理和脉冲幅度调制的基础上本章在介绍抽样定理和脉冲幅度调制的基础上本章在介绍抽样定理和脉冲幅度调制的基础上本章在介绍抽样定理和脉冲幅度调制的基础上,重点讨论模拟重点讨论模拟重点讨论模拟重点讨论模拟信号数字化的两种方式信号数字化的两种方式信号数字化的两种方式信号数字化的两种

9、方式,及及及及PCMPCM和和和和MM的原理及抗噪声性能。的原理及抗噪声性能。的原理及抗噪声性能。的原理及抗噪声性能。通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG第六章第六章目前用的最普遍的波形编码方法有脉冲编码调制目前用的最普遍的波形编码方法有脉冲编码调制目前用的最普遍的波形编码方法有脉冲编码调制目前用的最普遍的波形编码方法有脉冲编码调制(PCM)(PCM)和增和增和增和增量调制（量调制（量调制（量调制（MM）。采用脉码调制的模拟信号的数字传

10、输系统如采用脉码调制的模拟信号的数字传输系统如采用脉码调制的模拟信号的数字传输系统如采用脉码调制的模拟信号的数字传输系统如下图所示：下图所示：下图所示：下图所示：通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG第六章第六章6.1 抽样定理抽样定理 超链接超链接超链接超链接6.2 脉冲幅度调制（脉冲幅度调制（PAM)超链接超链接超链接超链接6.3 脉冲编码调制（脉冲编码调制（PCM）超链接超链接超链接超链接6.4 自适应差分脉冲编码自适应差分脉冲编码

11、 超链接超链接超链接超链接6.5 增量调制（增量调制（M M）超链接超链接超链接超链接通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG6.1 抽样定理抽样抽样抽样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，是抽样定理要回答值的过程。能否由此样值序列重建原

12、信号，是抽样定理要回答值的过程。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。的问题。的问题。的问题。抽样定理的分类抽样定理的分类抽样定理的分类抽样定理的分类:根据信号是低通型的还是带通型的，抽样定理分根据信号是低通型的还是带通型的，抽样定理分根据信号是低通型的还是带通型的，抽样定理分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低通抽样定低通抽样定低通抽样定理理理理和和和和带通抽样定理带通抽样定理带通抽样定理带通抽样定理；根据用来抽样的脉冲序列是等间隔的还是非等间隔的，抽样根据用来抽样的脉冲序列是等间隔的还是非等间隔的，抽样根

13、据用来抽样的脉冲序列是等间隔的还是非等间隔的，抽样根据用来抽样的脉冲序列是等间隔的还是非等间隔的，抽样定理分定理分定理分定理分均匀抽样定理均匀抽样定理均匀抽样定理均匀抽样定理和和和和非均匀抽样定理非均匀抽样定理非均匀抽样定理非均匀抽样定理；根据抽样的脉冲序列是冲击序列还是非冲击序列，抽样定理根据抽样的脉冲序列是冲击序列还是非冲击序列，抽样定理根据抽样的脉冲序列是冲击序列还是非冲击序列，抽样定理根据抽样的脉冲序列是冲击序列还是非冲击序列，抽样定理分分分分理想抽样定理理想抽样定理理想抽样定理理想抽样定理和和和和实际抽样定理实际抽样定理实际抽样定理实际抽样定理。返回目录返回目录返回目录返回目录通信原

14、理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG6.1 抽样定理 低通抽样定理低通抽样定理低通抽样定理低通抽样定理定义定义定义定义:mm(t t),0,0,f fH H 一个频带限制在一个频带限制在一个频带限制在一个频带限制在(0,(0,f fH H )赫内的时间连续信号赫内的时间连续信号赫内的时间连续信号赫内的时间连续信号,如果以如果以如果以如果以T TS S 1 1/(2 2 f fH H )秒的间隔对它进行等间隔（均匀）抽样秒的间隔对它进行等间隔（

15、均匀）抽样秒的间隔对它进行等间隔（均匀）抽样秒的间隔对它进行等间隔（均匀）抽样,则则则则m m(t t)将被所得到的将被所得到的将被所得到的将被所得到的抽样值完全确定。抽样值完全确定。抽样值完全确定。抽样值完全确定。通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG6.1 抽样定理T TS S=1 1/(2 2 f fH H )是抽样的最大时间间隔是抽样的最大时间间隔是抽样的最大时间间隔是抽样的最大时间间隔,它被称为它被称为它被称为它被称为奈奎斯特间

16、隔奈奎斯特间隔奈奎斯特间隔奈奎斯特间隔。此定理告诉我们此定理告诉我们此定理告诉我们此定理告诉我们,若若若若mm(t)(t)的频谱在某一频率的频谱在某一频率的频谱在某一频率的频谱在某一频率f fHH以上为零以上为零以上为零以上为零,则则则则mm(t)(t)中的全部信息完全包含在其间隔不大于中的全部信息完全包含在其间隔不大于中的全部信息完全包含在其间隔不大于中的全部信息完全包含在其间隔不大于1/21/2f fHH秒的均匀抽样秒的均匀抽样秒的均匀抽样秒的均匀抽样序列里序列里序列里序列里。换句话说，在信号最高频率分量的每一个周期内起码应抽换句话说，在信号最高频率分量的每一个周期内起码应抽换句话说，在信

17、号最高频率分量的每一个周期内起码应抽换句话说，在信号最高频率分量的每一个周期内起码应抽样两次。或者说，抽样速率样两次。或者说，抽样速率样两次。或者说，抽样速率样两次。或者说，抽样速率f fS S(每秒内的抽样点数）应不小于每秒内的抽样点数）应不小于每秒内的抽样点数）应不小于每秒内的抽样点数）应不小于2 2 2 2f fHH，若抽样速率若抽样速率若抽样速率若抽样速率f fs s B B B B ,因此对窄带信号通常速率抽样可按因此对窄带信号通常速率抽样可按因此对窄带信号通常速率抽样可按因此对窄带信号通常速率抽样可按 f f S S S S=2=2=2=2B B B B 选择选择选择选择,而不用选

18、而不用选而不用选而不用选f f S S S S =2=2=2=2 f f H HH H 。通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG6.1 抽样定理例题例题例题例题:已知已知已知已知f f L L=100.5100.5 MHMHZ Z ,f f H HH H =100.9 100.9 MHMHZ Z ,求求求求f f S S S S 的值的值的值的值。解解解解:B =f HH f L L =0.40.4MHMHZ Z f HH =nB+kB=

19、252252B+0.25+0.25B f S S =2 2B(1+k/n)=2 2 0.40.4(1 1+0.250.25/252252)800.8kH800.8kHZ Z 通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG6.2 脉冲振幅调制(PAM)脉冲振幅调制（脉冲振幅调制（脉冲振幅调制（脉冲振幅调制（PAMPAMPAMPAM）脉冲调制脉冲调制脉冲调制脉冲调制:以时间上离散的脉冲串作为载波以时间上离散的脉冲串作为载波以时间上离散的脉冲串作为载波

20、以时间上离散的脉冲串作为载波,用模拟基带信号用模拟基带信号用模拟基带信号用模拟基带信号 m(t)m(t)去控制脉冲串的某参数去控制脉冲串的某参数去控制脉冲串的某参数去控制脉冲串的某参数,使其按使其按使其按使其按m(t)m(t)的规律变的规律变的规律变的规律变 化的调制方式化的调制方式化的调制方式化的调制方式。脉冲振幅调制（脉冲振幅调制（脉冲振幅调制（脉冲振幅调制（PAMPAM）是脉冲载波的幅度随基带信号变）是脉冲载波的幅度随基带信号变）是脉冲载波的幅度随基带信号变）是脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种调制方式化的一种调制方式化的一种调制方式化的一种调制方式。若脉冲载波是冲激序列若脉冲载波是冲激

21、序列若脉冲载波是冲激序列若脉冲载波是冲激序列,则前面讨论的抽样定理就是脉冲则前面讨论的抽样定理就是脉冲则前面讨论的抽样定理就是脉冲则前面讨论的抽样定理就是脉冲振幅调制的原理。按抽样定理得到的信号振幅调制的原理。按抽样定理得到的信号振幅调制的原理。按抽样定理得到的信号振幅调制的原理。按抽样定理得到的信号mms s(t)(t)就是一个就是一个就是一个就是一个PAMPAM号号号号。返回目录返回目录返回目录返回目录通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LI

22、ANG6.2 脉冲振幅调制(PAM)在实际中通常采用脉冲宽度相对于抽样周期较窄的窄脉冲在实际中通常采用脉冲宽度相对于抽样周期较窄的窄脉冲在实际中通常采用脉冲宽度相对于抽样周期较窄的窄脉冲在实际中通常采用脉冲宽度相对于抽样周期较窄的窄脉冲序列序列序列序列,从而实现脉冲振幅调制从而实现脉冲振幅调制从而实现脉冲振幅调制从而实现脉冲振幅调制。这里我们介绍用窄脉冲序列进行实际抽样的两种脉冲振幅这里我们介绍用窄脉冲序列进行实际抽样的两种脉冲振幅这里我们介绍用窄脉冲序列进行实际抽样的两种脉冲振幅这里我们介绍用窄脉冲序列进行实际抽样的两种脉冲振幅调制方式调制方式调制方式调制方式:自然抽样的脉冲调幅自然抽样的脉

23、冲调幅自然抽样的脉冲调幅自然抽样的脉冲调幅和和和和平顶抽样的脉冲调幅平顶抽样的脉冲调幅平顶抽样的脉冲调幅平顶抽样的脉冲调幅。实际抽样实际抽样实际抽样实际抽样:理想抽样理想抽样理想抽样理想抽样:理想冲激函数对抽样理想冲激函数对抽样理想冲激函数对抽样理想冲激函数对抽样。实际抽样实际抽样实际抽样实际抽样:采用脉冲宽度为采用脉冲宽度为采用脉冲宽度为采用脉冲宽度为 周期脉冲进行抽样周期脉冲进行抽样周期脉冲进行抽样周期脉冲进行抽样。根据抽样脉冲的形状分为根据抽样脉冲的形状分为根据抽样脉冲的形状分为根据抽样脉冲的形状分为自然抽样自然抽样自然抽样自然抽样和和和和平顶抽样平顶抽样平顶抽样平顶抽样。通信原理 20

24、04年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG6.2 脉冲振幅调制(PAM)1)1)1)1)自然抽样的脉冲调幅自然抽样的脉冲调幅自然抽样的脉冲调幅自然抽样的脉冲调幅自然抽样（曲顶抽样）自然抽样（曲顶抽样）自然抽样（曲顶抽样）自然抽样（曲顶抽样）:通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG6.2 脉冲振幅调制(

25、PAM)自然抽样自然抽样自然抽样自然抽样又称曲顶抽样又称曲顶抽样又称曲顶抽样又称曲顶抽样,它是指抽样后的脉冲幅度顶部随被它是指抽样后的脉冲幅度顶部随被它是指抽样后的脉冲幅度顶部随被它是指抽样后的脉冲幅度顶部随被抽样信号抽样信号抽样信号抽样信号m(t)m(t)变化变化变化变化。设基带信号为设基带信号为设基带信号为设基带信号为m(t),m(t),脉冲载波为脉冲载波为脉冲载波为脉冲载波为s(t)s(t)其中其中其中其中 是宽度为是宽度为是宽度为是宽度为 ，高度为，高度为，高度为，高度为A A的矩形脉冲。的矩形脉冲。的矩形脉冲。的矩形脉冲。通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大

26、学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG6.2 脉冲振幅调制(PAM)设单个设单个设单个设单个自然抽样脉冲调幅信号自然抽样脉冲调幅信号自然抽样脉冲调幅信号自然抽样脉冲调幅信号 为为为为 与与与与 的乘积。的乘积。的乘积。的乘积。通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG6.2 脉冲振幅调制(PAM)其频谱可以表示为：其频谱可以表示为：其频谱可以表示为

27、：其频谱可以表示为：通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG6.2 脉冲振幅调制(PAM)其频谱图与理想抽样（采用冲激序列抽样）的频谱图非常其频谱图与理想抽样（采用冲激序列抽样）的频谱图非常其频谱图与理想抽样（采用冲激序列抽样）的频谱图非常其频谱图与理想抽样（采用冲激序列抽样）的频谱图非常相似，也是由无限多个相似，也是由无限多个相似，也是由无限多个相似，也是由无限多个 的的的的 频谱之和组成。其频谱之和组成。其频谱之和组成。其频谱之和组成。

28、其中中中中n=0n=0n=0n=0的成分是的成分是的成分是的成分是(/T)(/T)(/T)(/T)，与原信号谱，与原信号谱，与原信号谱，与原信号谱 只差一个比只差一个比只差一个比只差一个比例常数例常数例常数例常数(/T)(/T)(/T)(/T)，因而也可用低通滤波器从，因而也可用低通滤波器从，因而也可用低通滤波器从，因而也可用低通滤波器从 中滤出中滤出中滤出中滤出 从而恢复出基带信号从而恢复出基带信号从而恢复出基带信号从而恢复出基带信号 。通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITE

29、D BY REN GUANG LIANG6.2 脉冲振幅调制(PAM)比较式（比较式（比较式（比较式（6.1-66.1-6）和式（）和式（）和式（）和式（6.2-36.2-3）发现它们的）发现它们的）发现它们的）发现它们的不同之处不同之处不同之处不同之处是是是是:理想抽样的频谱被常数理想抽样的频谱被常数理想抽样的频谱被常数理想抽样的频谱被常数1/T1/T加权，因而信号带宽为无穷加权，因而信号带宽为无穷加权，因而信号带宽为无穷加权，因而信号带宽为无穷大；而自然抽样频谱的包络按大；而自然抽样频谱的包络按大；而自然抽样频谱的包络按大；而自然抽样频谱的包络按SaSa函数随频率增高而下降，因函数随频率增

30、高而下降，因函数随频率增高而下降，因函数随频率增高而下降，因而带宽是有限的，且带宽与脉宽而带宽是有限的，且带宽与脉宽而带宽是有限的，且带宽与脉宽而带宽是有限的，且带宽与脉宽 有关。有关。有关。有关。越大，带宽越小，这有利于信号的传输，但越大，带宽越小，这有利于信号的传输，但越大，带宽越小，这有利于信号的传输，但越大，带宽越小，这有利于信号的传输，但 大会大会大会大会导致时分复用的路数减小，显然导致时分复用的路数减小，显然导致时分复用的路数减小，显然导致时分复用的路数减小，显然 的大小要兼顾带宽和复用的大小要兼顾带宽和复用的大小要兼顾带宽和复用的大小要兼顾带宽和复用路数这两个互相矛盾的要求。路数

31、这两个互相矛盾的要求。路数这两个互相矛盾的要求。路数这两个互相矛盾的要求。通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG6.2 脉冲振幅调制(PAM)自然抽样脉冲调幅信号自然抽样脉冲调幅信号自然抽样脉冲调幅信号自然抽样脉冲调幅信号mms s(t)(t)通过低通滤波器就可以从通过低通滤波器就可以从通过低通滤波器就可以从通过低通滤波器就可以从 MMs s()()中滤出原基带信号中滤出原基带信号中滤出原基带信号中滤出原基带信号m(t)m(t)的频谱的频

32、谱的频谱的频谱 M(),M(),从而恢复出基从而恢复出基从而恢复出基从而恢复出基带信号带信号带信号带信号m(t)m(t)。自然抽样的脉冲调幅原理如下图所示自然抽样的脉冲调幅原理如下图所示自然抽样的脉冲调幅原理如下图所示自然抽样的脉冲调幅原理如下图所示:通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG6.2 脉冲振幅调制(PAM)2)2)2)2)平顶抽样的平顶抽样的平顶抽样的平顶抽样的PAMPAMPAMPAM 平顶抽样平顶抽样平顶抽样平顶抽样又叫瞬时

33、抽样，它与自然抽样的又叫瞬时抽样，它与自然抽样的又叫瞬时抽样，它与自然抽样的又叫瞬时抽样，它与自然抽样的不同之处不同之处不同之处不同之处在于它在于它在于它在于它的抽样后信号中的脉冲均具有相同的形状的抽样后信号中的脉冲均具有相同的形状的抽样后信号中的脉冲均具有相同的形状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顶部平坦的矩形顶部平坦的矩形顶部平坦的矩形脉冲，矩形脉冲的幅度即为瞬时抽样值。脉冲，矩形脉冲的幅度即为瞬时抽样值。脉冲，矩形脉冲的幅度即为瞬时抽样值。脉冲，矩形脉冲的幅度即为瞬时抽样值。平顶抽样信号：平顶抽样信号：平顶抽样信号：平顶抽样信号：通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子

34、科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG6.2 脉冲振幅调制(PAM)平顶抽样平顶抽样平顶抽样平顶抽样PAMPAM信号地产生原理框图及波形如下图所示信号地产生原理框图及波形如下图所示信号地产生原理框图及波形如下图所示信号地产生原理框图及波形如下图所示,其中其中其中其中脉冲形成电路地作用就是把冲激脉冲变为矩行脉冲脉冲形成电路地作用就是把冲激脉冲变为矩行脉冲脉冲形成电路地作用就是把冲激脉冲变为矩行脉冲脉冲形成电路地作用就是把冲激脉冲变为矩行脉冲。设基带信号为设基带信号为设基带信号为设

35、基带信号为m(t),m(t),冲激载波为冲激载波为冲激载波为冲激载波为 T T (t)(t),脉冲形成电路的传输脉冲形成电路的传输脉冲形成电路的传输脉冲形成电路的传输函数为函数为函数为函数为Q(),Q(),则输出信号频谱为则输出信号频谱为则输出信号频谱为则输出信号频谱为MMQQ()()。通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG6.2 脉冲振幅调制(PAM)矩形脉冲形成电路的冲击响应为矩形脉冲形成电路的冲击响应为矩形脉冲形成电路的冲击响应为矩

36、形脉冲形成电路的冲击响应为 ，经过理想抽样经过理想抽样经过理想抽样经过理想抽样后得到的信号后得到的信号后得到的信号后得到的信号 可用式（可用式（可用式（可用式（6.1-46.1-46.1-46.1-4）表示，即）表示，即）表示，即）表示，即 这就是说，这就是说，这就是说，这就是说，是由一系列被是由一系列被是由一系列被是由一系列被m(nT)m(nT)m(nT)m(nT)加权的冲击序列组成，加权的冲击序列组成，加权的冲击序列组成，加权的冲击序列组成，而而而而m(nT)m(nT)m(nT)m(nT)就是第就是第就是第就是第n n n n个抽样值幅度，经过矩形脉冲形成电路，每当个抽样值幅度，经过矩形脉

37、冲形成电路，每当个抽样值幅度，经过矩形脉冲形成电路，每当个抽样值幅度，经过矩形脉冲形成电路，每当输入一个冲击信号，在其输出端便产生一个幅度为输入一个冲击信号，在其输出端便产生一个幅度为输入一个冲击信号，在其输出端便产生一个幅度为输入一个冲击信号，在其输出端便产生一个幅度为m(nT)m(nT)m(nT)m(nT)的矩的矩的矩的矩形脉冲形脉冲形脉冲形脉冲 ，因此在，因此在，因此在，因此在 作用下，输出便产生一系列被作用下，输出便产生一系列被作用下，输出便产生一系列被作用下，输出便产生一系列被m(nT)m(nT)m(nT)m(nT)加权的矩形脉冲序列，这就是平顶抽样加权的矩形脉冲序列，这就是平顶抽样

38、加权的矩形脉冲序列，这就是平顶抽样加权的矩形脉冲序列，这就是平顶抽样PAMPAMPAMPAM信号信号信号信号 ，它表，它表，它表，它表示为示为示为示为通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG6.2 脉冲振幅调制(PAM)设脉冲形成电路的传输函数为设脉冲形成电路的传输函数为设脉冲形成电路的传输函数为设脉冲形成电路的传输函数为 ，则输出的平顶，则输出的平顶，则输出的平顶，则输出的平顶抽样信号频谱抽样信号频谱抽样信号频谱抽样信号频谱 为为为为抽样

39、保持抽样保持抽样保持抽样保持:通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG6.2 脉冲振幅调制(PAM)由上式看出由上式看出由上式看出由上式看出,平顶抽样的平顶抽样的平顶抽样的平顶抽样的PAMPAMPAMPAM信号频谱信号频谱信号频谱信号频谱MMMMQ QQ Q()()是由是由是由是由Q()Q()Q()Q()加加加加权后的周期性重复的权后的周期性重复的权后的周期性重复的权后的周期性重复的M()M()M()M()所组成的所组成的所组成的所组成的。

40、由于由于由于由于 是是是是 的函的函的函的函数，如果直接用低通滤波器恢复，得到的是数，如果直接用低通滤波器恢复，得到的是数，如果直接用低通滤波器恢复，得到的是数，如果直接用低通滤波器恢复，得到的是 ，必然存在失真。为了从已抽样信号中恢复原基带信号必然存在失真。为了从已抽样信号中恢复原基带信号必然存在失真。为了从已抽样信号中恢复原基带信号必然存在失真。为了从已抽样信号中恢复原基带信号m(t),m(t),可可可可在在在在接受端低通滤波器之前增加传输特性为接受端低通滤波器之前增加传输特性为接受端低通滤波器之前增加传输特性为接受端低通滤波器之前增加传输特性为1/Q()1/Q()的修正网络的修正网络的修

41、正网络的修正网络,那么通过低通滤波器便能无失真地恢复原基带信号那么通过低通滤波器便能无失真地恢复原基带信号那么通过低通滤波器便能无失真地恢复原基带信号那么通过低通滤波器便能无失真地恢复原基带信号m(t)m(t)。在实际应用中，平顶抽样信号采用抽样保持电路来实现，在实际应用中，平顶抽样信号采用抽样保持电路来实现，在实际应用中，平顶抽样信号采用抽样保持电路来实现，在实际应用中，平顶抽样信号采用抽样保持电路来实现，得到的脉冲为矩形脉冲。得到的脉冲为矩形脉冲。得到的脉冲为矩形脉冲。得到的脉冲为矩形脉冲。通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通

42、信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG6.2 脉冲振幅调制(PAM)恢复恢复恢复恢复:在实际应用中在实际应用中在实际应用中在实际应用中,考虑到实际滤波器可能实现的特性考虑到实际滤波器可能实现的特性考虑到实际滤波器可能实现的特性考虑到实际滤波器可能实现的特性,抽样速率抽样速率抽样速率抽样速率f fs s 要比要比要比要比2 2f fH H 选的大一些选的大一些选的大一些选的大一些,一般一般一般一般 f fs s=(2.5 2.5 3 3)f fH H。平顶抽样平顶抽样平顶抽样平顶抽样PAMPAM信号的解调原理框图如下图所示信号的解调原理框

43、图如下图所示信号的解调原理框图如下图所示信号的解调原理框图如下图所示:通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG6.2 脉冲振幅调制(PAM)理想抽样理想抽样理想抽样理想抽样:,:,抽样抽样抽样抽样 自然抽样自然抽样自然抽样自然抽样:,:,平顶抽样平顶抽样平顶抽样平顶抽样幅度连续幅度连续幅度连续幅度连续 幅度连续幅度连续幅度连续幅度连续 时间连续时间连续时间连续时间连续 抽样抽样抽样抽样 时间离散时间离散时间离散时间离散 通信原理 2004年

44、第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG6.3 脉冲编码调制(PCM)6.3 6.3 脉冲编码调制（脉冲编码调制（PCMPCM）脉冲编码调制脉冲编码调制脉冲编码调制脉冲编码调制PCMPCMPCMPCM简称脉码调制简称脉码调制简称脉码调制简称脉码调制,它是一种用一组二进制它是一种用一组二进制它是一种用一组二进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数字代码来代替连续信号的抽样值数字代码来代替连续信号的抽样值数字代码来代替连续信号的抽样值,从而实现通信

45、的方式。从而实现通信的方式。从而实现通信的方式。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、数字微由于这种通信方式抗干扰能力强，它在光纤通信、数字微由于这种通信方式抗干扰能力强，它在光纤通信、数字微由于这种通信方式抗干扰能力强，它在光纤通信、数字微波卫星通信中获得了极为广泛的应用。波卫星通信中获得了极为广泛的应用。波卫星通信中获得了极为广泛的应用。波卫星通信中获得了极为广泛的应用。PCM PCM PCM PCM是一种典型的语音信号数字化的波形编码方式是一种典型的语音信号数字化的波形编码方式是一种典型的语音信号数字化的波形编码方式是一种典型的语音信号数字化的波形编码方式,其系

46、其系其系其系统原理框图如下页图所示。统原理框图如下页图所示。统原理框图如下页图所示。统原理框图如下页图所示。返回目录返回目录返回目录返回目录 通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG6.3 脉冲编码调制(PCM)PCMPCMPCMPCM系统原理框图系统原理框图系统原理框图系统原理框图通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED

47、BY REN GUANG LIANG6.3 脉冲编码调制(PCM)首先首先首先首先,在发送端进行波形编码在发送端进行波形编码在发送端进行波形编码在发送端进行波形编码,将输入的模拟信号将输入的模拟信号将输入的模拟信号将输入的模拟信号m(t)m(t)m(t)m(t)变换为变换为变换为变换为二进制码组。二进制码组。二进制码组。二进制码组。编码后的编码后的编码后的编码后的PCMPCMPCMPCM码组的数字传输方式码组的数字传输方式码组的数字传输方式码组的数字传输方式,可以是直接的基带传可以是直接的基带传可以是直接的基带传可以是直接的基带传输，也可以是对微波、光波等载波调制后的调制输。输，也可以是对微波

48、、光波等载波调制后的调制输。输，也可以是对微波、光波等载波调制后的调制输。输，也可以是对微波、光波等载波调制后的调制输。在接收端在接收端在接收端在接收端,二进制码组经译码后还原为量化后的样值脉冲二进制码组经译码后还原为量化后的样值脉冲二进制码组经译码后还原为量化后的样值脉冲二进制码组经译码后还原为量化后的样值脉冲序列序列序列序列,然后经低通滤波器滤除高频分量，便可得到重建号然后经低通滤波器滤除高频分量，便可得到重建号然后经低通滤波器滤除高频分量，便可得到重建号然后经低通滤波器滤除高频分量，便可得到重建号通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技

49、大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG6.3 脉冲编码调制(PCM)PCM PCM PCM PCM信号形成示意图（信号形成示意图（信号形成示意图（信号形成示意图（1 1 1 1）通信原理 2004年第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG6.3 脉冲编码调制(PCM)PCM PCM PCM PCM信号形成示意图（信号形成示意图（信号形成示意图（信号形成示意图（2 2 2 2）通信原理 2004年

50、第一讲 绪论西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学西安电子科技大学 通信工程学院通信工程学院通信工程学院通信工程学院EDITED BY REN GUANG LIANG6.3 脉冲编码调制(PCM)抽样抽样抽样抽样是按抽样定理把时间上连续的模拟信号转换成时间是按抽样定理把时间上连续的模拟信号转换成时间是按抽样定理把时间上连续的模拟信号转换成时间是按抽样定理把时间上连续的模拟信号转换成时间上离散的抽样信号上离散的抽样信号上离散的抽样信号上离散的抽样信号;量化量化量化量化是把幅度上仍连续（无穷多个取值）的抽样信号进行是把幅度上仍连续（无穷多个取值）的抽样信号进行是把幅度上仍连续（无穷多个取