通信原理课件.ppt

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1、第4章模拟信号的数字化通信原理课程组1目标要求一、基本要求1.掌握模拟信号的抽样，了解PAM、PDM、PPM；2.掌握抽样信号的量化，包括均匀量化和非均匀量化；3.掌握脉冲编码调制（PCM）、差分脉冲编码调制（DPCM）、增量调制（DM）系统的原理及信号量噪比的分析。2目标要求二、重点、难点1.重点抽样定理的掌握、抽样过程的波形和频谱特性分析；非均匀量化法中A律和μ律的原理、近似实现和压缩特性的理解和掌握，信号量噪比定义的掌握；几种编码调制方式的掌握。2.难点PCM、DPCM、DM系统信号量噪比的分析。3主要内容4.1引言4.2模拟信号的抽样4.3抽样信号的

2、量化4.4脉冲编码调制4.5差分脉冲编码调制4.6增量调制小结思考题、习题44.1引言1.两类信源模拟信号、数字信号2.模/数变换的三步骤抽样、量化和编码54.1引言计算机声卡：反混叠失真滤波器抽样量化编码模拟语音信号输入数字语音信号输出返回64.2模拟信号的抽样连续离散抽样还原（一定条件）问题：1.抽样后离散信号的频谱是什么样的？它与未被取样的连续信号的频谱有什么关系？2.连续信号被取样后，是否保留了原信号的所有信息？即在什么条件下，可以从抽样信号还原成原始信号？74.2模拟信号的抽样一、低通模拟信号的抽样1.基本原理通常是在等时间间隔T上抽取样值理论上，抽

3、样过程＝周期性单位冲激脉冲模拟信号实际上，抽样过程＝周期性单位窄脉冲模拟信号模拟信号s(t)模拟信号的抽样84.2模拟信号的抽样一、低通模拟信号的抽样1.基本原理抽样定理：若一个连续模拟信号s(t)的最高频率小于fH，则以间隔时间为T1/2fH的周期性冲激脉冲对其抽样时，s(t)将被这些抽样值所完全确定。抽样定理为模拟信号的数字化奠定了理论基础。模拟信号s(t)模拟信号的抽样92.抽样定理的证明设：s(t)－最高频率小于fH的信号，T(t)－周期性单位冲激脉冲，其重复周期为T，重复频率fs=1/T则抽样信号为：设sk(t)的傅里叶变换为Sk(f)，则有

4、：式中，S(f)－s(t)的频谱(f)－T(t)的频谱4.2模拟信号的抽样－低通模拟信号的抽样102.抽样定理的证明(f)是周期性单位冲激脉冲的频谱：将其代入得到4.2模拟信号的抽样－低通模拟信号的抽样11由上式看出：由于S(f-nfs)是信号频谱S(f)在频率轴上平移了nfs的结果，所以抽样信号的频谱Sk(f)是无数间隔频率为fs的原信号频谱S(f)相叠加而成。因已经假设s(t)的最高频率小于fH，所以若上式中的频率间隔fs2fH，则Sk(f)中包含的每个原信号频谱S(f)之间互不重叠。如图所示。这样就能够从Sk(f)中分离出信号s(t)的频谱S

5、(f)，并能够容易地从S(f)得到s(t)；也就是能从抽样信号中恢复原信号，或者说能由抽样信号决定原信号。这里，恢复原信号的条件是：2fH称为奈奎斯特(Nyquist)速率，与此相应的最小抽样时间间隔称为奈奎斯特间隔。4.2模拟信号的抽样－低通模拟信号的抽样123.由抽样信号恢复原信号的方法：从频域看：当fs2fH时，用一个截止频率为fH的理想低通滤波器就能够从抽样信号中分离出原信号。从时域中看，当用抽样脉冲序列冲激此理想低通滤波器时，滤波器的输出就是一系列冲激响应之和，如图所示。这些冲激响应之和就构成了原信号。理想滤波器是不能实现的。实用滤波器的截止边缘不

6、可能做到如此陡峭。所以，实用的抽样频率fs必须比2fH大较多。例如，典型电话信号的最高频率限制在3400Hz，而抽样频率采用8000Hz。4.2模拟信号的抽样－低通模拟信号的抽样134.2模拟信号的抽样－低通模拟信号的抽样返回144.2模拟信号的抽样问题：1.抽样后离散信号的频谱是什么样的？它与未被取样的连续信号的频谱有什么关系？2.连续信号被取样后，是否保留了原信号的所有信息？即在什么条件下，可以从抽样信号还原成原始信号？答：1.离散信号的频谱是连续信号频谱以抽样频率为间隔周期地重复而得到的。2.当抽样频率是模拟信号最高频率的两倍时，可以从抽样信号还原成原始

7、信号。154.2模拟信号的抽样二、带通模拟信号的抽样带通信号的频带限制在fL和fH之间，即其频谱低端截止频率明显大于零。问题：是否抽样频率也要不小于2fH呢？要求抽样频率fs：式中，B－信号带宽，n－小于fH/B的最大整数，0

8、号(d)PPM信号图4.2.6模拟脉冲