通信原理课件：模拟信号的数字传输

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1、1第五章模拟信号的数字传输2§引言§抽样定理§脉冲振幅调制(PAM)§脉冲编码调制(PCM)§增量调制§改进型增量调制§差分(增量)脉码调制(DPCM)§自适应差值脉码调制(ADPCM)§语音和图像压缩编码§小结●——主要内容3§引言1、利用数字通信系统传输模拟信号的步骤：把模拟信号数字化，即模数转换(A/D)；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(D/A)。模拟信息源A/D数字通信系统D/Am(t){sk}{sk}m(t)模拟随机信号数字随机序列数字随机序列模拟随机信号模拟信号的数字传输原理图42、模拟信号数字化的方法波形编码直接把时域波形变换

2、为数字代码序列，比特率通常在16kb/s－64kb/s范围内，接收端重建信号的质量好。波形编码主要包括有脉冲编码调制(PCM)和增量调制(ΔM)。参量编码利用信号处理技术，提取信号的特征参量，再变换成数字代码，其比特率在16kb/s以下，但接收端重建（恢复）信号的质量不够好。混合编码5§抽样定理如果对一个频带有限的连续时间模拟信号抽样，当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。一、概念抽样定理是模拟信号数字化的理论依据抽样分类：根据信号是低通型的还是带通型的，抽样分低通抽样和带通抽样；6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

3、和非均匀抽样；根据抽样的脉冲序列是冲激序列还是非冲激序列，又可分理想抽样和实际抽样。7二、低通信号的抽样定理在Wm以上没有频谱分量的低通带限信号，可由其在时间间隔的等间隔点上的取值唯一确定。8（ｂ）连续信号ｆ(t)波形及其频谱(a)抽样定理数学模型(c)单位冲激序列δT(t)及其证明：9抽样信号fs(t)的频谱（ｄ）抽样后信号ｆＳ（ｔ）及其频谱（ｅ）ＬＰＦ特性注意:理想抽样带宽为无穷大返回10LPF输出信号频谱（ｆ）ＬＰＦ输出信号波形及其频谱若，内插公式任何一个有限频带的信号f(t)可以展成以抽样函数为基本信号的无穷级数11三、与抽样有关的误差3个假设：(1)信号

4、严格带限;(2)理想抽样；(3)理想LPF来恢复信号1.折叠(混叠)误差抽样前滤波或提高抽样频率122、孔径效应实际脉冲进行瞬时抽样（平顶抽样）时，由于抽样脉冲具有一定的宽度，在通过LPF后不能完全恢复原信号，可用均衡电路补偿。3、内插噪声要想恢复在t时刻的原信号值f(t),必须给出全部时间内的全部样值，理想LPF实现。使用实际可实现的有限时延滤波器，不能得到与原信号完全相同的信号，由此产生的误差13四、带通信号的抽样带通信号：频谱限制在与之间，而且如果采用低通抽样定理的抽样速率ws≥2wm，对频率限制在与之间的带通型信号抽样，肯定能满足频谱不混叠的要求。但这样选

5、择ws太高了，它会使0-一大段频谱空隙得不到利用，降低了信道的利用率。14f(t)可以由其抽样值完全确定。15带通信号的最低抽样速率是16讨论：(1)当,为W的整数倍时(2)当,不为W的整数倍时当,>>W时当,>>W时，无论是否为W的整数倍，17实际中应用广泛的高频窄带信号就符合这种情况，这是因为fH大而W小，由于带通信号一般为窄带信号，容易满足,>>W，因此，带通信号通常可按2W速率抽样。例求60路载波群信号(312~552kHz)的抽样速率18§脉冲振幅调制(PAM)一、脉冲调制概念调制分类脉冲模拟调制：用调制信号f(t)去控制脉冲序列的某些参数幅度、宽度、时

6、间位置AM，FM，PMASK，FSK，PSK，QAMPAM，PDM，PPMPCM/DPCM/ADPCM19脉冲振幅调制(PAM)脉冲宽度调制(PDM)脉冲位置调制(PPM)分为：脉冲模拟调制特点：已调信号时间离散，但脉冲参数变化连续20二、脉冲振幅调制(PAM)若脉冲序列为冲激序列，则PAM和抽样定理原理一样。实际抽样：有限宽度的窄脉冲自然抽样(曲顶抽样)平顶抽样(瞬时抽样)1、自然抽样(曲顶抽样)自然抽样的数学模型时间上连续的模拟信号经过抽样后，成为时间上离散但幅度取值仍是连续变化的信号，即PAM信号,脉冲载波的幅度随基带信号f(t)变化的一种调制方式理想抽样带

7、宽为无穷21脉冲序列的频谱矩形脉冲序列及其频谱调制信号波形及其频谱22已抽样信号波形及其频谱理想LPF可恢复信号：(1)抽样脉冲可为任意脉冲q(t)，只会引起包络的变化，不影响信息的传输讨论：232、平顶抽样(瞬时抽样)(2)与理想抽样不同,频谱包络不恒定,是随频率按Sa(x)函数衰减的，有效带宽有限，脉宽越宽，频谱衰减越快，传输带宽越小,但仍可用LPF恢复信号242526自然抽样信号频谱是由F(w)的周期重复,幅度下降,但形状不变.而平顶抽样,加权项使频谱形状发生变化,没有一个周期具有F(w)的形状.与自然抽样不同:通过一个LPF后得到:(孔径失真)均衡电路传输

8、函数返回2