通信系统原理 教学课件 作者 孔英会 通信系统原理第5章.ppt

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1、第5章模拟信号的数字传输通信系统原理第5章模拟信号的数字传输5.1引言5.2模拟信号的抽样5.3实际抽样5.4脉冲调制5.5模拟信号的量化5.6脉冲编码调制5.7差分脉冲编码调制（DPCM）与自适应差分脉冲调制（ADPCM）5.8增量调制（DM）5.9时分多路复用和多路数字电话系统基于微机的数据采集系统5.1引言在数字通信系统中信道传输的是数字信号。但自然界中，有些信源是以模拟形式出现的，如话音、图像等。因此在进行数字通信时往往需先对信号（模拟的）数字化。本章重点讨论模拟信号数字化的基本方法。主要有PCM、ΔM和A

2、DPCM。模拟信号的数字传输系统模拟信号源信宿数字通信系统m(t)模拟随机信号{sk}数字随机序列^mk(t){^sk}A/DD/A模拟信号数字化的过程一般分三步抽样：指抽取样值，抽样的多少以及快慢对通信的性能指标有决定性的影响。在通信中抽样点太少容易失真，太多时数据量大，传输时间长，效率低。（带宽大，因Rb大）。抽样类似物理实验中实验曲线的描绘。量化：抽样值可以取无穷个，但量化电平值有限。编码：将抽样值利用N个二进制信号表示第5章模拟信号的数字传输5.1引言5.2模拟信号的抽样5.3实际抽样5.4脉冲调制5.5模

3、拟信号的量化5.6脉冲编码调制5.7差分脉冲编码调制（DPCM）与自适应差分脉冲调制（ADPCM）5.8增量调制（DM）5.9时分多路复用和多路数字电话系统5.2模拟信号的抽样5.2.1低通抽样定理1、定理描述频率受限于（0，）的时间连续信号m(t),若抽样频率不小于2，则m(t)可被其抽样值完全确定。。2.证明（包含两个问题）模型1)频率卷积问题：如何确定抽样频率的选择？利用图解法解释已抽样信号ms(t)的频谱是无穷多个间隔为的相叠加而成。意味着包含的全部信息。已抽样信号的频谱抽样定理的全过程：得到结论：奈奎斯特

4、间隔：抽样的最大时间间隔：注意：当抽样间隔大于奈奎斯特间隔时，抽样函数的频谱会重叠。抽样频率不同时，的变化如图2)如何利用抽样值恢复原始信号从时域上分析：滤波器的传递函数m(t)在时间域的表达式可以由抽样值构成，即将每个抽样值和一个抽样函数相乘后得到的波形加起来就得到原信号m(t)。基于Systemvue仿真500Hz抽样恢复的波形已抽样序列原始波形100Hz抽样恢复的波形200Hz抽样恢复的波形问题：带通信号的抽样当连续信号的频带不是限于0与fH之间，而是限制在之间，其抽样速率如何确定？5.2.2带通抽样定理1.

5、描述：频率受限于（，）的模拟信号m(t),其最小抽样频率满足：当当证明第（1）种情况特点：该带通信号的最高频率和最低频率是带宽的整数倍。关于当则：抽样频率为带通信号带宽的两倍。示意图证明第（2）种情况带通信号的最高频率fH不是带宽B的整数倍。时，证明如下，这里n=5抽样频率的选取原则：已抽样信号的频谱不发生重叠。按照频率卷积定理T()dfH=nB+kB(n=5)时带通信号的抽样2fH2nB2fH-2nB每次需多移，这样原来只隔2B，再加上多移的其中：抽样频率与信号最低频率fL之间的关系结论：实际中的窄带高频信号，

6、其抽样频率近似等于2B。因为这时n很大。应用：FDM数字化，SBC——子带编码例题5-11.某音频信号频率范围是20-15000Hz，对其进行抽样，问题：抽样频率为多少？为了降低抽样频率，让信号先经过一个低通滤波器，截止频率为6000Hz，问抽样频率为13000Hz时，能否从样值中无失真的恢复出来？如果抽样频率为11000Hz时，情况如何？2.某带通信号，频率范围是2100Hz-2400Hz，那么，抽样频率最小为多少？思考：抽样定理的意义是什么？对于同一信号，抽样频率的高低有什么影响？举例说出抽样定理的应用实例第5

7、章模拟信号的数字传输5.1引言5.2模拟信号的抽样5.3实际抽样5.4脉冲调制5.5模拟信号的量化5.6脉冲编码调制5.7差分脉冲编码调制（DPCM）与自适应差分脉冲调制（ADPCM）5.8增量调制（DM）5.9时分多路复用和多路数字电话系统5.3实际抽样前面抽样定理用的周期性冲激序列实际上不易产生，通常用窄脉冲串来完成抽样。具体试验方法又分为下面两种：自然抽样（曲顶）瞬时抽样（平顶）5.3.1自然抽样（曲顶）模型：图解法观察过程如下：脉冲载波Sp(t)由脉宽为秒，重复周期为Ts秒的矩形脉冲串组成。定义：已抽样信号

8、的脉冲“顶部”随m(t)变化的，即在顶部保持了m(t)的变化规律。例5-2*周期性矩形脉冲信号的频谱复习矩形周期脉冲的频谱从数学表达式考虑：因为已知：已抽样信号的频谱为：采用矩形窄脉冲抽样的频谱与冲激脉冲抽样的频谱很类似，区别仅在于包络按抽样函数逐渐衰减理想抽样自然抽样5.3.2瞬时抽样1.提出原因：2.实现方法：3、瞬时抽样（平顶）模型平顶抽样信号的频谱是