北邮 电路与信号 考1离散时间系统课件.ppt

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1、第九章离散时间信号与系统1目录离散时间系统的时域分析9-4离散时间信号的时域表示9-1序列的基本运算与典型序列9-2离散时间系统及其数学模型9-3用离散卷积求零状态响应9-52离散时间系统z域分析9-9z变换的性质9-7逆z变换9-83z变换9-6离散时间系统分析于连续时间系统分析有很多类似之处：连续时间系统的数学模型是微分方程，离散系统的数学模型是差分方程，因此均可用时域分析和变换域分析法进行求解；连续系统中可用卷积积分求解系统的零状态响应，而离散系统则用卷积和；所以，离散系统分析将采取与连续系统分析类比的方法进行，以便于读者掌握，不过，更应该注意它们之间的差异

2、。4数字信号的特点数字信号的特点：（1）抗干扰能力强、无噪声积累。（2）便于加密处理。（3）便于存储、处理和交换。（4）设备便于集成化、微型化。（5）便于构成综合数字网和综合业务数字网。数字通信具有很多优点，所以各国都在积极发展数字通信。近年来数字通信正朝着高速化、智能化、宽带化和综合化方向迈进。5数字信号的缺点①占用频带较宽。②技术要求复杂，尤其是同步技术要求精度很高。③进行模/数转换时会带来量化误差。6信号数字化过程信号的数字化需要三个步骤：抽样、量化和编码。7脉冲编码调制脉冲编码调制（pulse-codemodulation;PCM）对信号进行抽样和量化时，

3、将所得的量化值序列进行编码，变换为数字信号的调制过程。PCM的优点就是音质好，缺点就是体积大。PCM可以提供用户从2M到155M速率的数字数据专线业务，也可以提供话音、图象传送、远程教学等其他业务。8PCM是将原始信号“调制”(编码)到二元脉冲序列的码元组合上，而抽样的幅度调制实际上是为后面的编码调制铺路的，因此，整个抽样、量化和编码过程统称为脉冲编码调制。历史：PCM的概念最早是由法国工程师AlceReeres于1937年提出来的。1946年第一台PCM数字电话终端机在美国Bell实验室问世。1962年后，采用晶体管的PCM终端机大量应用于市话网中，使市话电缆传

4、输的路数扩大了二三十倍。20世纪70年代后期，随着超大规模集成电路PCM芯片的出现，PCM在光纤通信、数字微波通信和卫星通信中得到了更为广泛的应用。9抽样所谓抽样就是不断地以固定的时间间隔采集模拟信号当时的瞬时值。1011v(t)是待抽样的模拟电压信号，抽样后的离散信号k(t)的取值分别为k(0)=0.2，k(Ts)=0.4，k(2Ts)=1.8，k(3Ts)=2.8，k(4Ts)=3.6，k(5Ts)=5.1，k(6Ts)=6.0，k(7Ts)=5.7，k(8Ts)=3.9，k(9Ts)=2.0，k(10Ts)=1.2。与抑制载波的双边带调幅相比，其主要差别在于

5、载波不是正弦型信号而是窄脉冲序列(冲激序列)。另外，PCM的输出信号是“0”和“1”组成的脉冲序列，从信息传输的角度上看，该序列的作用相当于模拟调制中的载波，但原始信号(调制信号)不是通过脉冲序列的幅度或宽度等参量表示，而是利用“0”和“1”码元的不同组合携带信息(即所谓的编码)。也就是说，PCM是将原始信号“调制”(编码)到二元脉冲序列的码元组合上，而抽样的幅度调制实际上是为后面的编码调制铺路的，因此，整个抽样、量化和编码过程统称为脉冲编码调制。12量化13量化就是把一个连续函数的无限个数值的集合映射为一个离散函数的有限个数值的集合。通常采用“四舍五入”的原则进

6、行数值量化。量化的三个要素：第一个是量化值——确定的量化后的取值叫量化值（有的书籍也称量化电平），比如上图中的量化值就是0、1、2、3、4、5、6七个。第二个是量化值的个数称为量化级。第三个是量化间隔——相邻两个量化值之差就是量化间隔（也称量化台阶）。量化噪声存在于收、发信号之间的误差是由量化造成的，我们称其为量化误差或量化噪声。上例中，量化间隔为1，由于采用“四舍五入”进行量化，因此量化噪声的最大值是0.5。显然量化噪声与量化间隔成反比。14均匀量化均匀量化采用相等的量化间隔对采样得到信号作量化。若对于某信号.将抽样的幅度均匀分成256份.用。~255来表T.若

7、转换为八进制数则为00000000-111111110均匀量化的小信号的信噪比小。15存在的问题尽管信号幅值大（大信号）和信号幅值小（小信号）时的绝对量化噪声是一样的，都是0.5个量化间隔，但相对误差却悬殊很大。比如上例中，信号最大值为6，绝对量化噪声为0.5，而相对误差为0.5/6=1/12，即量化误差是量化值的1/12；而当信号为1时，绝对量化噪声仍为0.5，但相对误差却为0.5/1=1/2，量化误差达到量化值的一半。16k(0)=0.2，k(6Ts)=6.0，非均匀量化非均匀量化：既提高了小信号的信噪比，又不过多地增加量化级所谓非均匀量化就是对信号的不同部分

8、用不同的量