通信原理课件第六章.ppt

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1、第六章模拟信号的数字传输技术模拟信号数字传输的方框如图：信源编码的一个方面的内容：A/D/A变换。问题是：模拟信号如何转化为数字信号？并且在接收端能否由数字信号再变换回模拟信号？模拟信源抽样量化编码数字通信系统译码低通m(t)数字码m’(t)数字码6-1.脉冲编码调制（PCM）原理6-2.简单增量（△M）调制原理6-3.PCM与△M的系统性能基本内容：§6.2抽样定理如果想把时间连续的模拟信号变成0/1数字串，必须先抽样但是，很显然，抽样以后的信号，与原来的信号是不同的能否从抽样信号中恢复原信号呢？如果能，有什么条件？t§6.2.1低通信号抽样定理t可以看作下面两个信号的乘积tt

2、1tm(t)t卷积t即采样频率至少是基带信号最高频率的2倍，这就是低通抽样定理卷积信号频谱发生混叠，无法提取出纯净的M(w)信号了§6.2.2带通信号抽样定理§6.2.2带通信号抽样定理（续）通过上面类似的画图法，可以证明，当6-1.脉冲编码调制（PCM）原理模拟信号与数字信号相互转换的原理过程为：编码——译码为一对变换关系；抽样——低通为一对变换关系；量化无逆过程（无一对变换关系）。抽样编码编码信道低通量化译码A/DD/Am(t)ms(t)msq(t){an}{an}msq(t)m0(t)连续信号波形及其精确采样值量化采样单极性PCM波形双极性PCM波形一.抽样—PAM信号的获

3、得抽样应满足奈氏抽样定理：m(t)最高频率fm，抽样速率1/TS应大于2fm，则用低通（fc=fm）就可由样值ms(t)滤除m(t)。样值信号ms(t)就为脉冲调幅信号（PAM）。抽样编码编码信道低通量化译码A/DD/Am(t)ms(t)msq(t){an}{an}msq(t)m0(t)一.抽样—PAM信号的获得如理想抽样：收端低通可滤出n=0的Ms()即为M()。×m(t)§6.4.1量化什么是量化以有限个离散的值来分别对应模拟信号抽样后的不同的样值的过程因为离散的值是有限的，而抽样的值有无穷多种情况，因此需要多个样值对应1个离散值通常将落在某一个纵轴区域内的样值对应1个离

4、散值1、均匀量化将纵轴均匀划分成M个区间一般这个量化值取这个区间的中点落在某一区间内的样值统统量化成1个值这样，本来纵坐标的取值是无限多个的模拟信号就变成了多进制数字信号均匀量化中的一些重要概念量化区间：为将多个模拟样值对应成一个数字值，而将纵轴划分的区间为量化区间，区间高度记为Δv量化电平：量化区间的中点，个数与量化区间数相同量化误差△由于实际样值并不一定恰巧就等于该区间的中点电平，因此这二者的差，称为量化误差量化误差不是由外来噪声引起的，而是量化过程中内部产生的由量化误差引起的噪声，称为“量化噪声”量化的基本方法：将m(t)的取值范围mmin～mmax分成若干个（M个）间隔，

5、第i个间隔（量化区间）为：起点mi-1，终点mi，量化电平：qi=(mi-1+mi)/2。对模拟信号m(t)取样得到的PAM样值ms(kTs)进行判定:若mi-1≤ms(kTs)≤mi,则认为ms(kTs)落在第i个量化区间，量化输出：msq(kTs)=qi.4Tst。由于量化无逆过程，用msq(kTs)=qi来替代ms(kTs)肯定有偏差，视msq(kTs)=ms(kTs)+△。△为量化误差。分类：均匀量化与非均匀量化；2.均匀量化是对m(t)的值域等距分间隔（即各量化区间长度一致）的量化方法。设m(t)值域[a,b]，量化间隔(量化区间长度)△V。则量化电平数：M=（b-a）

6、/△V。对于第i个区间(i=1,2…M)：起点mi-1=a+(i-1)△V；终点mi=a+i△V；量化电平qi=a+i△V-△V/2；若mi-1=a+(i-1)△V≤ms(kTs)≤mi=a+i△V，则ms(kTs)位于第i个量化区间；量化输出：msq(kTs)=qi；瞬时量化误差：△=

7、ms(kTs)–qi

8、；最大量化误差：△max=△V/2。量化噪声：3.非均匀量化基本思想：①.m(t)有非均匀分布的取值概率密度时，可使取值概率较大的区域量化间隔△V较小；取值概率较小的区域量化间隔△V较大，从而获得较高的平均信号量化噪声功率比；②.在m(t)小的区域，取量化间隔△V小；在m(

9、t)大的区域，取量化间隔△V大，则量化噪声对大、小信号的影响大致相同，从而改善小信号时的量化信噪比。PCM一般是按此思路进行非均匀量化处理。非均匀量化的实现：一般是先对抽样值x=ms(kTs)压缩，输出y=g(x)，然后对y均匀量化，等效为对x非均匀量化。接收端，对y扩张x=g-1(y)即可得量化电平msq(t),非均匀量化的关键是压扩技术。一般采用对数式压扩：y=lnx。常用的有μ压缩律与A压缩律压扩技术。1).μ压缩律的压扩技术x0：对xmax归一化的压缩器输入电压样值；y0