通信原理第7章-模拟信号的数字传输.pdf

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1、第七章模拟信号的数字传输模拟信号的数字化传输¢模拟信号Æ抽样、量化、编码Æ数字方式传输¢理论基础：抽样定理¢实现2主要内容¢抽样定理¢脉冲振幅调制(PAM)¢模拟信号的量化¢脉冲编码调制(PCM)3均匀抽样定理¢一个频带限制在(0,fH)内的时间连续信号m(t)，如果以T≤1/2f秒的间隔对它进行等间隔抽样(即在信号最H高频率分量的每一个周期内至少抽样两次)，则m(t)将被所得到的抽样值完全确定。×mt()mt()sTδT(t)mtsT()=m(t)δ(t)∞=−∑mtnδ()nTn=−∞4均匀抽样定理∞2πδωω()=−ωss∑δ()ωnω,ωs=sT

2、n=−∞T2π≥2,ω时即HT1≥2f，HT1M()ω周期性地MMs()ω=∗()ωδω()ω重复而不重叠.s2π∞∞11=∗Mn()ωδ∑()ω−ωs=−∑Mn()ωωsTn=−∞Tn=−∞5均匀抽样定理—原始信号的恢复mt()mt()sLPF∞ωω11Mss()ωω⋅=rect∑M()−nω⋅rect=M()ω22ωωHHTn=−∞TωHT=1/2fH∴=mt()TmsH()t∗Sa()ωtπ∞∞=−∑mnHδω()tnT∗Sa()t=−∑mSnHaω()tnTn=−∞n=−∞6带通型连

3、续信号的抽样速率¢带通型信号(频带受限于(fL,fH)，B=fH–fL)¢fH=nB,n为整数M()ω−5B−4B−2B02B4B5Bωδ()ωf=2nBωss−10B−4B−2B02B4B10BωM()ωs−10B−4B−2B02B4B10Bωδ()ωf=2Bωss−10B−4B−2B02B4B10BωM()ωs7−10B−4B−2B02B4B10Bω带通型连续信号的抽样速率¢fH=nB+kB,0≤k<1,n为小于fH/B的最大整数f=2Bsf=2B+2(f-nB)/nsH8带通型连续信号的抽样速率¢若fH=nB+kB,0≤k<1,n为小于fH/B的最

4、大整数，则带通信号的最小抽样频率为f=2B+2(f-nB)/n=2B(1+k/n)sH带宽为B的高频窄带信号，其抽样频率近似等于2B。9随机基带信号的抽样¢一个宽平稳的随机信号，当其功率谱密度函数限于f以内时，若以不大于1/2f秒的间隔对HH其进行均匀抽样，则可得一随机样值序列。如果让该随机样值序列通过一截止频率为f的H低通滤波器，那么其输出信号与原来的宽平稳随机过程的均方差在统计平均意义下为零。10主要内容¢抽样定理¢脉冲振幅调制(PAM)¢模拟信号的量化¢脉冲编码调制(PCM)¢差分脉冲编码调制(DPCM)系统¢增量调制¢时分复用和多路数字电话系统1

5、1脉冲调制¢脉冲调制：脉冲串作为载波¢模拟调制¢PAM¢PDM¢PPM¢数字调制¢PCM¢DPCM¢ADPCM12自然抽样的PAM方式s(t)~周期性矩形脉冲序列(周期为T=1/2f)Htωτs()t=ArectSA()ωτ=SaTTτ212πSS==()ωω,=2ωnTsHTTωω=ns∞∞2πSS()ωπ=−22∑nHδ()ωnω=−∑ASτa()nωτHHδ(ω2nω)n=−∞Tn=−∞13自然抽样的PAM方式mts()(=⋅mt)s(t)∞1AτMMs()ω=∗()ωωS()=∗MS()ωω∑a()nHHτδ

6、(ω−2nω)2πTn=−∞∞Aτ=−∑Sa()nτωHHM(ω2nω)Tn=−∞已抽样信号频谱的包络按Sa(x)函数逐渐衰减。14平顶(瞬时)抽样的PAM方式m(t)m(t)sHh(t)∞∞mtHs()=∗m(t)h(t)=−∑mtnδ()nT∗h(t)=−∑mhn()tnTt=−∞t=−∞∞1MMHs(ω)=(ωω)H()=−∑Mn()ω2ωωH⋅H()Tn=−∞∞矩形脉冲Aτωτ=−∑SaM()ωω2nH~M(ω)的非线性搬移Tn=−∞2M(ω)M(ω)M(ω)Hs1H(ω)LPF15主要内容¢抽样定理¢脉冲振幅调制(PAM)¢模

7、拟信号的量化¢脉冲编码调制(PCM)16量化的定义¢抽样：时间连续Æ时间离散¢量化：取值连续Æ取值离散¢定义：利用预先规定的有限个电平表示模拟抽样值∆量化误差∆∆∆q:量化电平i∆m:量化区间端点i∆mmis−1≤≤(kT)mi时，mkq(Tsi)=q误差：mk(Tsq)−m(kTs)17量化信噪比设m(t)是均值为零，概率密度为f(x)的平稳随机过程¢量化误差(量化噪声)em=−(kTs)mq(kTs)¢量化均方误差22NEq=e=−Em()kTsqm()kTs¢量化信噪比：信号与量化噪声功率之比22S0Em(kTs)Em

8、==22NqEm()kT−m()kTEm−msqs()q1