《量化信噪比》PPT课件.ppt

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1、第六章模拟信号数字化6.1引言6.2抽样定理6.3脉冲振幅调制（PAM）6.4脉冲编码调制（PCM）6.5增量调制（△M）6.6几种改进型增量调制6.7语音与图像压缩编码简介6.1引言一、原因1.数字信号抗干扰能力强，可采用再生中继。2.易于存储、加密、可采用大规模集成电路。天津工业大学信息与通信工程学院6.1引言二、依据：抽样定理。三、过程模拟抽样、量化数字译码信号编码系统低通天津工业大学信息与通信工程学院6.1引言四、本章重点1.抽样、量化和编码的基本理论。2.脉冲编码调制(PCM)和增量调制(△M)。3.PCM和△M的抗噪声性能。天津工业大学信

2、息与通信工程学院6.2抽样定理一、分类1.低通型和带通型。2.均匀抽样和非均匀抽样。3.理想抽样和实际抽样。天津工业大学信息与通信工程学院6.2抽样定理二、低通信号抽样定理定理：一个频带限制在(0，fH)Hz内的时间连续信号m(t)，如果以不低于2fH次/秒的速率fs对m(t)进行抽样，则m(t)可由抽得的样值完全确定。要点：1.m(t)是低通信号，其最高频率为fH。2.定理中提到的“抽样”是等间隔的抽样，所以该定理称为均匀抽样定理。3.该定理中“以不低于2fH次/秒的速率对m(t)进行抽样”也可以说，“在信号最高频率分量的每一个周期内至少应抽样两次

3、”。天津工业大学信息与通信工程学院低通信号抽样定理定理的证明:设δT(t)为周期性冲击函数，其周期为Ts。将m(t)和δT(t)相乘，得到的信号便是均匀间隔为Ts秒的冲击序列，表示对m(t)的抽样。m(t)m(t)(t)sT假设m(t)、δ(t)和m(t)的频谱分别为M(ω)、Tsδ(ω)、M(ω)。根据卷积定理，时域的乘积等Ts于频域的卷积，可得m(t)的付氏变换s1MS()M()*T()2天津工业大学信息与通信工程学院低通信号抽样定理因为2T()T(ns)Tsn2sTs所以11Ms()

4、M()*T(ns)M(ns)TsnTsnReturn天津工业大学信息与通信工程学院低通信号抽样定理m(t)ms(t)mo(t)(a)LPF(t)m(t)TM()(b)tH0HT(t)T()(c)tTssM()S(d)t2SS0S2Sh(t)M()H()(e)t0HHM()H()(f)tH0H图61抽样定理的时间函数和对应的频谱图天津工业大学信息与通信工程学院低通信号抽样定理由图可知：用截止角频率为ωH的理想低通滤波器可从ms(t)的频谱Ms(

5、ω)中滤出原基带信号的频谱M(ω)，即1M()H()M()STs即M()TMS()H()H其中H()h(t)Sa(Ht)天津工业大学信息与通信工程学院低通信号抽样定理所以Hm(t)Tm(t)Sa(t)ssHTsHm(nTs)(tnTs)Sa(Ht)nTsHm(nTs)SaH(tnTs)n由上式可知，任何一个带限的连续信号完全可以用其抽样值表示。从而证明了低通抽样定理。但实际中，由于不存在严格的带限信号和理想的低通滤波器，因此实际的抽样频率一般都大于2fH。天津工业大

6、学信息与通信工程学院低通信号抽样定理说明：fs=2fH是理想抽样速率，实际中取2.5～5倍的fH。例如：普通话音信号的带宽限制在3300Hz左右，而抽样速率通常为8kHz。天津工业大学信息与通信工程学院三、带通信号抽样定理定理：一个频带限制在fL和fH之间的带通信号m(t)，如果以如下的抽样速率进行抽样kfs2B1n那么，m(t)可完全由其抽样值确定。此时频谱空隙最小，且频谱不重叠。式中，B=fH-fL为带通信号的带宽；k=fH/B-n，n是小于fH/B的最大正整数。由此可知，必有0≤k<1。天津工业大学信息与通信工程学院6.3脉冲振

7、幅调制(PAM)PAM是脉冲载波的振幅随基带信号变化的一种调制方式。如果载波是由冲激脉冲序列组成，则按抽样定理得到的信号ms(t)就是一个PAM信号。需要指出，用冲激脉冲序列进行抽样是一种理想情况，是不可能实现的。即使能实现，由于抽样后信号的频谱为无限宽，对有限带宽的信道而言也无法传输。因此，在实际中通常采用有限宽度的窄脉冲序列近似代替冲激脉冲序列。常见的两种基本抽样形式是自然抽样和平顶抽样。天津工业大学信息与通信工程学院6.3.1自然抽样设抽样脉冲s(t)为矩形脉冲序列，其脉冲宽度为τ秒、幅度为A、重复周期为Ts秒。那么自然抽样就可通过s(t)与信

8、号m(t)直接相乘来实现。时域表示式为Ajntm(t)m(t)s(t)m(t)Sa(n2)e