通信原理-Ch6-模拟信号的数字化(6学时).pdf

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1、通信原理第六章模拟信号的数字化严谨严格求实求是第六章模拟信号的数字化本章结构§6.1引言§6.2抽样定理§6.3脉冲振幅调制(PAM)§6.4脉冲编码调制(PCM)§6.5增量调制严谨严格求实求是第六章模拟信号的数字化§6.1引言“模拟信号数字化”(A/D变换)的作用它是利用数字通信系统来实现模拟信源和信宿间通信的必不可少的一步“A/D变换”在数字通信系统中所处的位置在模拟信源之后，压缩或加密之前它和压缩、加密都属于信源编码的范畴“A/D变换”的3个步骤：抽样、量化、编码严谨严格求实求是第六章模拟信号的数字化§6.2抽样定理如果想把时间连续的模拟信号变成

2、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t能否从抽样信号中恢复原信号呢？如果能，有什么条件？严谨严格求实求是第六章模拟信号的数字化§6.2.1低通信号抽样定理可以看作下面两个信号的乘积t1tt严谨严格求实求是第六章模拟信号的数字化m(t)M()tHH(t)卷积T()Tts2sTt但是大家设想一下,如果2会怎样?sH严谨严格求实求是第六章模拟信号的数字化M()如果2sHHH()T卷积即采样频率至少信号频谱发生s是基带信号最高混叠，无法提取出纯净的频率的2倍，这就M(w)信号了是低通抽样

3、定理不难看出,如果想通过低通滤波器恢复原始信号必须满足一个前提条件:2sH严谨严格求实求是第六章模拟信号的数字化§6.2.2带通信号抽样定理ffffHLLH2fHfHf2fHH如果以2f来抽样的话,是没有问题的,但这样很浪费带宽H能否降低抽样频率呢?可见带通信号的采样频率是可以低于2f的H严谨严格求实求是第六章模拟信号的数字化§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k抽样频率f2B(1)sn其中带宽BffHLn为f除以B时,商的整数部分,k为商的小数部分H这就是带通抽样定理k当n1时,抽0,抽样频率f2Bsn严谨

4、严格求实求是第六章模拟信号的数字化[例6.1]求下列信号的最低采样频率(1)最高频率为5kHz的基带信号(2)频带在3MHz~5MHz的频带信号解:(1)f2f2510(kHz)s低通H(2)Bff532(MHz)HLf(即5MHz)除以B(即2MHz),商为2.5Hn2,k0.5k0.5f2B(1)22(1)5(MHz)s带通n2严谨严格求实求是第六章模拟信号的数字化§6.3脉冲振幅调制(PAM)我们前面的讨论是理想的，因为我们抽样用的是理想冲激函数在实际中通常用窄脉冲抽样，窄脉冲调制有三种类型:PAM，PDM，PPM其中PAM又

5、分2种类型自然抽样平顶抽样严谨严格求实求是第六章模拟信号的数字化严谨严格求实求是第六章模拟信号的数字化§6.3.1PAM的自然抽样自然抽样严谨严格求实求是第六章模拟信号的数字化自然抽样可以理解为：一系列高度为1的窄脉冲与1原始信号的乘积的结果严谨严格求实求是第六章模拟信号的数字化时域相乘对应频域卷积由于中间这个频谱是由图b中S(w)的中间那个冲激信号与X(w)卷积得到的，因此没有失真，所以在接收端只要低通即可严谨严格求实求是第六章模拟信号的数字化§6.3.2PAM的平顶抽样又称“瞬时抽样”，抽到一个瞬间值后，并保持一小段时间，形成一个个平顶脉冲严谨严格求实求是第六章模拟信

6、号的数字化生成平顶抽样的理论模型第一步，先进行理想抽样第二步，窄脉冲形成严谨严格求实求是第六章模拟信号的数字化窄脉冲生成电路的转移函数(t)h(t)脉冲形成ht()为门函数,所以脉冲形成电路的转移函数H()为抽样函数A,

7、

8、tsin(/2)若h(t)=，则H()=A0,其它/2严谨严格求实求是第六章模拟信号的数字化平顶抽样频谱第一步，先进行理想抽样二者相乘脉冲形成电路的转移函数得到最下面的平顶抽样频谱第二步，窄脉冲形成可见平顶采样会产生失真，需要在接收端补偿严谨严格求实求是第六章模拟信号的数字化平顶抽样需要在接收端进行补偿严谨严格求实求是第六

9、章模拟信号的数字化§6.4脉冲编码调制(PCM)一个完整的A/D变换包括抽样、量化、编码3个过程，我们前面把抽样完成了，下面就是量化和编码量化又分2大类均匀量化非均匀量化严谨严格求实求是第六章模拟信号的数字化§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个离散值严谨严格求实求是第六章模拟信号的数字化1、均匀量化将纵轴均匀划分