通信原理第6章-11.ppt

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1、模拟信号的数字传输第6章内容6.1抽样定理6.2脉冲振幅调制（PAM）6.3脉冲编码调制（PCM）6.4自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)6.5增量调制2教学要求模拟信号数字传输系统的主要功能模块A/D转换的三个步骤的工作原理抽样定理脉冲幅度调制(PAM)原理脉冲编码调制(PCM)原理及抗噪声性能增量调制原理及抗噪声性能3模拟信号的数字传输数字通信系统可以传输两类数字信号：数据信号,如两台计算机之间的数据传输模拟信号数字化信号,也就是说模拟信号数字化后,也可以用数字通信的方式传输。模拟信号数字化传输的系统框图抽样、量化、编码数字通信系统译码和低通滤波模拟信息源模拟随机信号

2、数字随机序列数字随机序列模拟随机信号4模拟信号的数字传输利用数字通信系统传输模拟信号,一般需三个步骤把模拟信号数字化,即模数转换(A/D)；进行数字方式传输；把数字信号还原为模拟信号,即数模转换(D/A）A/D转换中有三个基本过程：抽样、量化、编码。5抽样量化编码量化等级量化电平二进制编码实际抽样值00V00000.01V10.2V00010.21V20.4V00100.42V30.6V00110.59V40.8V01000.80V51.0V01010.99V61.2V01101.18V71.4V011181.6V100091.8V1001A/D转换步骤示意图6模拟信号的

3、数字传输模拟信号用得多的是语音信号,语音信号数字化后,在数字通信系统中传输,称为数字电话通信系统模拟信号数字化的方法大致可划分为波形编码：特点是利用抽样定理,恢复原始信号的波形。如PCM、ΔM、ADPCM参数编码：提取语音的一些特征信息进行编码,在收端利用这些特征参数合成语声；混合型编码：波形编码和参数型编码方式的混合。76.1抽样定理抽样定理抽样对时间连续信号离散化处理的过程若要传输模拟信号,不一定要传输模拟信号本身,只需传输按抽样定理得到的抽样值即可。抽样定理是模拟信号数字化的理论依据。能否由样值序列重建原信号,是抽样定理要回答的问题。9tx(t)x'(t)t0x'

4、(t)t0x(nt)0T2T3T4T5T6T7Ttx(t)x(nt)0T2T3T4T低通x(nt)x'(t)抽样定理抽样:将时间上连续的信号变成时间上离散的信号抽样后的样值序列含有原模拟信号的信息,如果要把样点恢复成原模拟信号,在抽样时要满足一定的条件——抽样定理。10抽样定理举一个放电影的例子,自然界中连续运动的物体,经过摄像机的拍摄(抽样)后变为一张张“离散”的胶片在放映时由于人眼的暂留效应对光线的变化就有低通特性(人眼对缓慢变化的光线可以察觉到,而对迅速变化的光线则无法察觉)。光线的暂时中断被人眼自动连接上了。所以在屏幕上看到的画面就是一个连续动作的图像。要使“离散”

5、的图像被人眼平滑成连续的图像,要求摄影机在单位时间内能拍摄出足够多的画面(即采样频率要足够高)。如果摄像机在单位时间内拍摄的画面数不够,在放映时看到的动作就有跳动的感觉,而不是连续的感觉,这时就产生了画面的失真。11抽样定理对模拟信号进行抽样和拍电影一样,当抽样频率足够高时,模拟信号迅速变化的部分都采集到了,接收端利用一个低通滤波器进行平化处理,可恢复出原信号。而抽样频率不够高时,模拟信号迅速变化的部分没有都采集到,低通滤波器平滑输出的波形就会产生失真。结论：抽样后的样值序列含有原模拟信号的信息,如果要把样点恢复成原模拟信号,在抽样时一定要满足一定的条件——抽样定理。抽样定

6、理告诉我们,究竟需要多高的采样频率,在收端可以用低通滤波器不失真地恢复出原信号。12足够小的抽样间隔直接连接用黑点表示的采样点就可充分表现正弦波形。(a)图若抽样间隔宽到为周期T,会成为直流信号吗?显然抽样间隔太宽了。(b)图若取抽样间隔T/2也许会得出只是0的数据。(c)图一个周期T内抽样三次,即抽样间隔T/3,可近似地复现正弦波。(d)图抽样间隔如何确定13根据信号m(t)是低通型信号还是带通型信号,抽样定理可分为低通型信号抽样定理和带通型信号抽样定理。根据抽样脉冲δT(t)是时间上等间隔序列还是非等间隔序列,抽样定理可分为均匀抽样定理和非均匀抽样定理。抽样器m(t)δ

7、T(t)ms(t)抽样定时脉冲根据δT(t)是冲激序列还是非冲激序列,抽样定理可分为理想抽样定理和非理想抽样定理。时间上连续的模拟信号抽样信号抽样定理14tms(t)-2Ts-Ts0Ts2Ts低通信号冲激抽样及频谱-2ws-ws0ws2ws……m(t)t0…δT(t)t-2Ts-Ts0Ts2Ts……-wH0wHM(w)wδT(w)w……-2ws-ws-wH0wHws2wsMs(w)w低通抽样定理156.1.1低通抽样定理低通抽样定理:一个频带限制在(0,fH)Hz内的时间连续信号m(t),如果以1/(2fH)秒的间