东北大学 通信原理6.ppt

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1、6.1引言6.2模拟信号的抽样（抽样定理）6.3脉冲振幅调制（PAM）6.4模拟抽样信号的量化6.5脉冲编码调制（PCM）6.6差分脉冲编码调制（DPCM）系统6.7增量调制（ΔM）系统6模拟信号的数字传输6.1.1模拟信号与数字信号6.1引言声强炭精送话器电压VR炭精tRVRtE(a)声信号(b)声电转换电路(c)电信号声波通过炭精送话器产生模拟话音信号1)模拟信号模拟话音信号的特点：●时间取值连续性时间取值连续性表明在任意小的时间段（⊿t≠0）内的这种信号必须用无数点的瞬时值来表达。●幅度取值连续性幅度取值连续性表明在任意小的限定幅度（最大Vmax

2、，最小Vmin，且Vmax-Vmin≠0）范围内，任一时刻的信号幅度有无限多的取值可能。通常把时间段（⊿t≠0）内的这种必须用无数点的瞬时值来表达，其幅度有无限多种取值可能（尽管有最大，最小值限制）的这种模拟信号称作连续时间模拟信号，而把时间上不连续的模拟信号为离散时间模拟信号。6.1.1模拟信号与数字信号TcTcT10101101t1t2t3t4t5t6t7t8t（a）二进制数字信号10213221t1t2t3t4t5t6t7t8t（b）四进制数字信号典型的两种数字信号上图两种数字信号都是单极性（只有正电平和零电平，没有负电平）的不归零（代表“1”或

3、“2”和“3”的正脉冲电平维持整个码元宽度Tc）矩形码。实际中可能采用双极性（不仅有正电平和零电平，还有负电平）的，或者是归零码（代表“1”或“2”和“3”的正脉冲电平维持一定宽度τ，τ≤Tc），码的形状也不一定是矩形。6.1.1模拟信号与数字信号■数字信号1）强的抗干扰能力2）传输距离远，信号质量好3）便于加密，保密性强4）能够进行时分多路复用5）便于与各种非话数据业务综合6）便于处理设备的大规模集成电路化■数字通信的缺点●占用频带较宽（一路模拟话音占用频带约4kHz，而一路PCM数字话音信号要占用频带60kHz以上）。●数字信号传输处理设备较复杂，

4、技术要求较高。6.1.1模拟信号与数字信号■数字通信的优越性强的抗干扰能力数字信号只要畸变的程度被控制在不超过某一限度，接收端可以无失真地恢复原信号。（a）发送数字信号（b）受干扰畸变的信号（c）再生判决时钟（d）恢复的数字信号从受干扰畸变的信号中正确再生原始数字信号■数字通信的优越性1）强的抗干扰能力2）传输距离远，信号质量好3）便于加密，保密性强4）能够进行时分多路复用5）便于与各种非话数据业务综合6）便于处理设备的大规模集成电路化■数字通信的缺点●占用频带较宽（一路模拟话音占用频带约4kHz，而一路PCM数字话音信号要占用频带60kHz以上）。●

5、数字信号传输处理设备较复杂，技术要求较高。6.1.1模拟信号与数字信号■数字通信的优越性抽样量化编码抽样器量化器编码器连续模拟信号离散模拟信号多进制数字信号二进制数字信号e(t)es(t)eq(t)c(t)抽样脉冲序列s(t)从模拟信号到数字信号的三个阶段6.1.2模拟信号的数字化过程（b）抽样脉冲序列v70v1v2v3v4v5v6Vmaxe（t）0Ts2Ts3Ts4Tst（a）连续模拟信号s（t）0Ts2Ts3Ts4Tst抽样器输入的典型连续模拟信号与抽样脉冲序列6.1.2模拟信号的数字化过程c（t）1001111000010Ts2Ts3Ts4Tst

6、（c）编码器输出的二进制数字信号典型模拟信号到数字信号的转换波形示意图e（t）v70v1v2v3v4v5v6Vmax0Ts2Ts3Ts4Tst（a）抽样器输出的离散模拟信号⊿v（b）量化器输出的多进制（M=8）数字信号量化误差6.1.2模拟信号的数字化过程6.1.3模拟信号的数字传输模拟信源模拟信宿模拟信号数字化数字信号模拟化数字传输系统噪声模拟信号的数字传输抽样、量化、编码译码、低通滤波汇接交换和中继传输的数字化举例模拟用户终端模拟市话交换机模拟市话交换机模拟用户终端数字汇接交换机用户线用户线中继线中继线6.2模拟信号的抽样(抽样定理)6.2.1抽样

7、定理抽样定理：一个频带限制在0～fH赫兹内的连续时间信号m(t)，如果以不大于1/2fH秒的时间间隔对它进行等间隔抽样，则m(t)将被得到的抽样值信号ms(t)完全确定。这一准则称为奈奎斯特准则。我们通常把1/2fH秒的时间间隔称作奈奎斯特抽样间隔，把它的倒数2fH（单位“赫兹”）称作奈奎斯特抽样频率，这是保证从抽样值恢复原始模拟信号所要求的最低抽样速率。实际在对模拟信号进行抽样时所使用的抽样速率fs应满足：fs≥2fH6.2.2抽样信号及频谱m(t)M(ω)t-ωH0ωHω(a)连续模拟信号及频谱Ttωs=2π/Tω(b)抽样冲激序列及频谱ms(t)

8、=m(t)δωs(t)Tt-ωs-ωH0ωHωsω抽样后信号ms(t)的波形及频谱(7.2-1