通信原理第3章.pdf

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1、第4章模拟信号的编码传输1第3第章4章模拟模拟信号的编码传输信号的数字化传输本章要点抽样定理脉冲编码调制（PCM）调增量调制（ΔM）Δ-SM、DPCM和数字音节压扩系统语音与图像压缩编码简介桂林电子科技大学北海职业技术学院2第3第章4章模拟模拟信号的编码传输信号的数字化传输3.1抽样定理1抽样Ø概念：抽样又可称为取样或者采样。Ø任务：是对模拟信号进行时间上的离散化处理，即每隔一段时间对模拟信号抽取一个样值。2抽样定理一个频带限制在（0，fH）Hz内时间连续的信号f(t)，如果以1的时间对其进行等间隔抽样，则S2fHf(t)

2、将被得到的抽样值完全确定。桂林电子科技大学北海职业技术学院3第3第章4章模拟模拟信号的编码传输信号的数字化传输抽样定理模型可用一个乘法器表示即ms（t）=m（t）·s（t）式中：s（t）是重复周期为Ts、脉冲幅度为1、脉冲宽度为τ的周期性脉冲序列，即抽样脉冲。可以看出：s（t）＝1时，ms（t）＝m（t）；s（t）＝0时，ms（t）＝0桂林电子科技大学北海职业技术学院4第3第章4章模拟模拟信号的编码传输信号的数字化传输样值信号频谱：S（t）的傅立叶级数表示为：¥s(t)=A0+2åAncosnwst式中：n=12ptws=

3、=2pfsA0=TTssnwtssint2A=×nTsnwst2则：m(t)=m(t)×s(t)=Am(t)+2Am(t)coswt+2Am(t)cos2wt+s01s2s……＋2Am(t)cosnwtns桂林电子科技大学北海职业技术学院5第3第章4章模拟模拟信号的编码传输信号的数字化传输若m（t）为单一频率Ω的正弦波，m(t)=AsinWt即W则式中各项所包含的频率成分分别为：第一项：Ω，第二项：ω±Ω；s第三项：2±Ω；……第n项：n±Ω结论：抽样后信号的频率成分除含有Ω外，还有nωs的上、下边t带；第一项中包含了原模

4、拟信号的全部信息，只是幅度Ts差倍。桂林电子科技大学北海职业技术学院6第3第章4章模拟模拟信号的编码传输信号的数字化传输若m（t）信号的频率为fL～fH，即为一定带宽信号，其m（t）、s（t）、ms（t）信号频谱及波形如图所示。桂林电子科技大学北海职业技术学院7第3第章4章模拟模拟信号的编码传输信号的数字化传输结论：Ø只要频谱间不发生重叠现象，在接收端就可通过截止频率为fc=fH的理想低通滤波器从样值信号中取出原模拟信号。因此，对于低频频率fL很低，最高频率为fm的模拟信号来说，只要抽样信号频率fs≥2fm，在接收端就可不

5、失真地取出原模拟信号。Ø抽样信号s（t）的重复频率fs必须不小于模拟信号最高频率的两倍，即fs≥2fm，它是模拟信号数字化的理论根据。Ø实际滤波器的特性不是理想的，因此常取fs>2fm。Ø在选定fs后，对模拟信号的fm必须给予限制。其方法为在抽样前加一低通滤波器，限制fm，保证fs>2fm。桂林电子科技大学北海职业技术学院8第3第章4章模拟模拟信号的编码传输信号的数字化传输3信号的重建利用一低通滤波器即可完成信号重建的任务。由前面分析知道，样值信号中原模拟信号的幅度只为抽样t前的倍。因为τ很窄，所以还原出的信号幅度太小。为

6、Ts了提升重建的语音信号幅度，通常采取加一展宽电路，将样值脉冲τ展宽为Ts，从而提升信号幅度。理论和实践表明：加展宽电路后，在PAM信号中，低频信号提升的幅度多，高频信号提升的幅度小，产生了失真。为了消除这种影响，在低通滤波器之后加均衡电路。要求均衡电路对低频信号衰减大，对高频信号衰减小。桂林电子科技大学北海职业技术学院9第3第章4章模拟模拟信号的编码传输信号的数字化传输3.2脉冲编码调制（PCM）在数字通信系统中，脉冲编码调制通信是数字通信的主要形式之一。一个基带传输PCM单向通信系统如图所示。桂林电子科技大学北海职业技

7、术学院10第3第章4章模拟模拟信号的编码传输信号的数字化传输Ø发信端：完成A/D变换，主要步骤为抽样、量化、编码。Ø收信端：完成D/A变换，主要步骤是解码、低通滤波。Ø信号在传输过程中要受到干扰和衰减，所以每隔一段距离加一个再生中继器，使数字信号获得再生。Ø为了使信码适合信道传输，并有一定的检测能力，在发信端加有码型变换电路，收信端加有码型反变换电路。桂林电子科技大学北海职业技术学院11第3第章4章模拟模拟信号的编码传输信号的数字化传输图b：根据抽样定理，m(t)经抽样、量化、编码过程的示意图：过抽样后变成了时间离散、幅度

8、连续的信号mS(t)。图c：将其送入量化器，就得到了量化输出信号mq(t)。这里采用了“四舍五入”法将每一个连续抽样值归结为某一临近的整数值，即量化电平，这里采用了8个量化级，将图(b)中7个准确样值4.2、6.3、6.1、4.2、2.5、1.8、1.9分别变换成4、6、6、4、3、2、2。图d：量化后