《量化信噪比》PPT课件教程文件.ppt

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1、《量化信噪比》PPT课件6.1引言二、依据：抽样定理。三、过程模拟信号抽样、量化编码数字系统译码低通天津工业大学信息与通信工程学院6.1引言四、本章重点1.抽样、量化和编码的基本理论。2.脉冲编码调制(PCM)和增量调制(△M)。3.PCM和△M的抗噪声性能。天津工业大学信息与通信工程学院6.2抽样定理一、分类低通型和带通型。均匀抽样和非均匀抽样。理想抽样和实际抽样。天津工业大学信息与通信工程学院6.2抽样定理二、低通信号抽样定理定理：一个频带限制在(0，fH)Hz内的时间连续信号m(t)，如果以不低于2fH次/秒的速率fs对m(t)进行

2、抽样，则m(t)可由抽得的样值完全确定。要点：1.m(t)是低通信号，其最高频率为fH。2.定理中提到的“抽样”是等间隔的抽样，所以该定理称为均匀抽样定理。3.该定理中“以不低于2fH次/秒的速率对m(t)进行抽样”也可以说，“在信号最高频率分量的每一个周期内至少应抽样两次”。天津工业大学信息与通信工程学院定理的证明:设δT(t)为周期性冲击函数，其周期为Ts。将m(t)和δT(t)相乘，得到的信号便是均匀间隔为Ts秒的冲击序列，表示对m(t)的抽样。假设m(t)、δT(t)和ms(t)的频谱分别为M(ω)、δT(ω)、Ms(ω)。根据卷

3、积定理，时域的乘积等于频域的卷积，可得ms(t)的付氏变换低通信号抽样定理天津工业大学信息与通信工程学院低通信号抽样定理Return因为所以天津工业大学信息与通信工程学院低通信号抽样定理天津工业大学信息与通信工程学院低通信号抽样定理由图可知：用截止角频率为ωH的理想低通滤波器可从ms(t)的频谱Ms(ω)中滤出原基带信号的频谱M(ω)，即其中即天津工业大学信息与通信工程学院低通信号抽样定理所以由上式可知，任何一个带限的连续信号完全可以用其抽样值表示。从而证明了低通抽样定理。但实际中，由于不存在严格的带限信号和理想的低通滤波器，因此实际的抽

4、样频率一般都大于2fH。天津工业大学信息与通信工程学院低通信号抽样定理说明：fs=2fH是理想抽样速率，实际中取2.5～5倍的fH。例如：普通话音信号的带宽限制在3300Hz左右，而抽样速率通常为8kHz。天津工业大学信息与通信工程学院定理：一个频带限制在fL和fH之间的带通信号m(t)，如果以如下的抽样速率进行抽样那么，m(t)可完全由其抽样值确定。此时频谱空隙最小，且频谱不重叠。式中，B=fH-fL为带通信号的带宽；k=fH/B-n，n是小于fH/B的最大正整数。由此可知，必有0≤k<1。三、带通信号抽样定理天津工业大学信息与通信工程

5、学院6.3脉冲振幅调制(PAM)PAM是脉冲载波的振幅随基带信号变化的一种调制方式。如果载波是由冲激脉冲序列组成，则按抽样定理得到的信号ms(t)就是一个PAM信号。需要指出，用冲激脉冲序列进行抽样是一种理想情况，是不可能实现的。即使能实现，由于抽样后信号的频谱为无限宽，对有限带宽的信道而言也无法传输。因此，在实际中通常采用有限宽度的窄脉冲序列近似代替冲激脉冲序列。常见的两种基本抽样形式是自然抽样和平顶抽样。天津工业大学信息与通信工程学院6.3.1自然抽样设抽样脉冲s(t)为矩形脉冲序列，其脉冲宽度为τ秒、幅度为A、重复周期为Ts秒。那么

6、自然抽样就可通过s(t)与信号m(t)直接相乘来实现。时域表示式为频域表示式为天津工业大学信息与通信工程学院6.3.1自然抽样天津工业大学信息与通信工程学院6.3.2平顶抽样平顶抽样也称为瞬时抽样，其特点是抽样以后的信号脉冲序列有一定宽度，且具有相同的形状，而不是随信号m(t)变化，它的幅度正比于信号m(t)的瞬时抽样值。数学模型、时域波形与频域波形如下图所示:天津工业大学信息与通信工程学院6.3.2平顶抽样天津工业大学信息与通信工程学院6.3.2平顶抽样平顶抽样信号的时域表示式为频域表示式为天津工业大学信息与通信工程学院6.3.2平顶抽

7、样为了消除由H(ω)引起的频率失真，可在低通滤波器之前用传输函数为1/H(ω)的网络加以修正，则低通滤波器输入信号的频谱变成这样低通滤波器便能无失真地恢复出M(ω)。天津工业大学信息与通信工程学院6.4脉冲编码调制(PCM)PCM主要由抽样、量化、编码三个部分组成。PCM系统方框图如下图所示。天津工业大学信息与通信工程学院利用预先规定的有限个电平来表示模拟信号抽样值的过程称为量化。量化由量化器产生。6.4.1量化与编码一、概念量化器天津工业大学信息与通信工程学院3.量化过程。天津工业大学信息与通信工程学院特点：随机出现，像噪声一样影响通信

8、质量。4.量化噪声（量化误差）量化噪声的平均功率：天津工业大学信息与通信工程学院5.量化信噪比输出信号的平均功率：输出量化信噪比：天津工业大学信息与通信工程学院2.设输入信号最大值为b，最小值