模拟信号的数字化(通信原理).ppt

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1、1通信原理第四章模拟信号的数字化2第四章模拟信号的数字化引言模拟信号的抽样抽样信号的量化脉冲编码调制(PCM)差分脉冲编码调制(DPCM)增量调制(△M）3基本要求掌握低通及基带信号和带通信号的抽样掌握均匀量化、最佳量化的原理及分析方法掌握对数压扩的原理、A律十三折线编码掌握TDM的原理了解DPCM及增量调制的原理4引言5信源编码的主要目的：模/数变换；提高信息传输的有效性；信源编码的基本思想：通过某种数据压缩算法减少码元数目，降低码元速率和信息速率，从而减少消息冗余度，提高系统的传输速率；信源编码的主要类别：(1)无失真的信源编码：编码和译码是可逆的，译码后可无失真地恢复原来的信

2、息；(2)限失真的信源编码：研究如何在满足失真不大于某一值的条件下，任何获得最有效的传输效率；应用限失真信源编码的物理基础：人的视觉、听觉的分辨率均有极限，超过某一门限人无法分辨其差异。引言6模拟信号的数字传输把模拟信号数字化后，用数字通信方式传输三个基本步骤：抽样：时间离散化量化：取值离散化编码：将离散化的数值编为0,1码组^引言在数据采集系统中存在两种信号：①模拟信号—②数字信号—信号种类在开发数据采集系统时，首先遇到的问题：如何把传感器测量到的模拟信号转换成数字信号？被采集物理量的电信号。计算机运算、处理的信息。连续模拟信号转换成数字信号，经历了以下过程：①时间断续②数值断续

3、过程量化编码x(t)xS(nTS)xq(nTS)x(n)抽样/保持量化编码计算机tx(t)txS(nTS)txq(nTS)x(n)n001011100010010011图信号转换过程q2q3q4qTS2TS3TS…TS2TS3TS…抽样过程—一个连续的模拟信号x(t)，通过一个周期性开闭（周期为TS，开关闭合时间为τ）的采样开关K之后，在开关输出端输出一串在时间上离散的脉冲信号xs(nTs)。抽样过程如图2所示。图2中：xs(nTs)—0,TS,2TS—τ—TS—图2抽样过程tx(t)x(t)KδTs(t)xS(nTS)txS(nTS)τTSTS2TS3TS…样本信号;抽样时刻抽样

4、时间；抽样周期。12再举个例子例：对连续语音信号数字化，取23＝8电平量化：0,1,…,7应该指出，在实际应用中，τ<

5、3)x(-4)时域离散信号的序列表示Y0t2021/7/3016抽样量化接收端编码通信网络解码低通发送端模/数转换语音信号语音信号语音信号传输过程为什么要对连续信号进行抽样？数/模转换2021/7/3017(c)以T=0.5进行抽(a)连续信号(b)以T=进行抽样(d)以T=0.1进行抽样信号抽样举例：2021/7/3018会加重计算机的存储负担和影响处理速度。会丢失原连续信号的全部或部分信息;如何进行合适地抽样呢？过多过少我们的目标是：在保留原信号全部信息的条件下尽可能地选取少的抽样点数。抽样面临的问题：2021/7/3019为频率为抽样频率为抽样周期假设：为原连续信号，为抽样信

6、号。原信号的频谱：抽样信号的频谱：抽样信号的频谱：当时当时当时2021/7/3020(c)理想低通滤波器当时抽样信号的恢复：(a)原连续信号频谱(d)恢复信号频谱(b)采样信号频谱恢复信号的频谱没有被破坏，从频域的观点，它没有丢失原信号的信息。2021/7/3021(c)理想低通滤波器当时(a)原连续信号频谱(b)采样信号的频谱抽样信号的恢复：(d)恢复信号的频谱恢复信号的频谱改变，从频域的观点，它丢失了原信号的部分信息。2021/7/3022抽的频谱是原连续信号的频谱以抽样频率为周期进行周期性的延拓形成的。当抽样频率大于或等于信号带宽的两倍（）时，可以从抽样信号中恢复原信号。抽样

7、定理2021/7/3023CCITT(InternationalTelephoneandTelegraphConsultativeCommittee,国际电报电话咨询委员会）指出电话通信中话音信号的频带范围采用的是300-3400Hz。依照抽样定理其抽样频率fs至少为6800Hz，目前通信系统普遍采用的是8000Hz。抽样定理的应用举例（一）抽样频率fs=8000Hz抽样频率fs=2000Hz2021/7/3024(a)256×256(b)128×256(c)64×2