通信原理第六章说课材料.ppt

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1、通信原理第六章本章重点与难点1、脉冲编码调制原理、逐次比较型编码器原理2、增量调制原理、最大跟踪斜率、量化噪声3、时分复用原理第六章模拟信号的数字传输6－1引言A/DD/A模拟信号的数字传输的三个步骤：1、把模拟信号数字化，变成数字信号2、进行数字信号的传输3、把数字信号还原为模拟信号二、模拟信号数字传输的关键是模拟信号和数字信号的相互转换A/D转换包含三个步骤：抽样量化编码目前常用的信源编码方法主要有两种：脉冲编码调制PCM：通常用m位二进制码元来表示每一个抽样值的绝对值的大小增量调制M：通常用1位二进制码元来表示相邻抽样值的相对大小。PCM优点：通信

2、质量高缺点：系统结构复杂，逻辑电路多M优点：系统结构简单缺点：编码器不能共用D/A转换包含两个步骤：译码：把代码变换成相应的量化值LPF：使离散的量化值－－》连续的量化值6、2抽样定理及其应用一、概述通常是在等间隔T上抽样理论上，抽样过程＝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模拟信号模拟脉冲调制：PAMPDMPPM模拟信号s(t)模拟信号的抽样6、2抽样定理及其应用PCM与PAM的比较：相同：PCM与PAM在时间上离散这一步是一模一样的不同：PCM还要进一步通过量化把脉冲幅度也离散，再经过编码把时间上和幅度上均已离散的信号进一

3、步变成二进制代码2、抽样定理的物理过程M(t)Ms(t)输入：M(t)一般为一个连续的模拟信号输出：Ms(t)是一个在时间上离散了的抽样信号电子开关3、抽样的分类自然抽样平顶抽样理想抽样3、抽样的分类（1）.自然抽样自然抽样又称曲顶抽样，它是指抽样后的脉冲幅度（顶部）随被抽样信号m(t)变化，或者说保持了m(t)的变化规律。自然抽样的脉冲调幅原理框图如图所示：（2）.平顶抽样平顶抽样又叫瞬时抽样，它与自然抽样的不同之处在于它的抽样后信号中的脉冲均具有相同的形状——顶部平坦的矩形脉冲，矩形脉冲的幅度即为瞬时抽样值。平顶抽样PAM信号在原理上可以由理想抽样

4、和脉冲形成电路产生，其原理框图及波形如下图所示，其中脉冲形成电路的作用就是把冲激脉冲变为矩形脉冲。在实际应用中，平顶抽样信号采用抽样保持电路来实现，得到的脉冲为矩形脉冲。在后面将讲到的PCM系统的编码中，编码器的输入就是经抽样保持电路得到的平顶抽样脉冲。（3）理想抽样3、抽样的分类以上按自然抽样和平顶抽样均能构成PAM通信系统，也就是说可以在信道中直接传输抽样后的信号，但由于它们抗干扰能力差，目前很少实用。它已被性能良好的脉冲编码调制(PCM)所取代。4、抽样周期、频率和速率抽样周期Ts：抽样函数s(t)的周期抽样频率fs：1/Ts抽样速率：每秒钟抽样的

5、次数注意：抽样速率≠码元速率5、抽样定理的相关知识抽样是把时间上连续的模拟信号变成一系列时间上离散的抽样值的过程。能否由此样值序列重建原信号，是抽样定理要回答的问题。抽样定理的大意是，如果对一个频带有限的时间连续的模拟信号抽样，当抽样速率达到一定数值时，那么根据它的抽样值就能重建原信号。也就是说，若要传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身，只需传输按抽样定理得到的抽样值即可。描述这一抽样速率条件的定理就是抽样定理。因此，抽样定理是模拟信号数字化的理论依据。根据信号是低通型的还是带通型的，抽样定理分低通抽样定理和带通抽样定理；根据用来抽样的脉冲序列是等

6、间隔的还是非等间隔的，又分均匀抽样定理和非均匀抽样；根据抽样的脉冲序列是冲击序列还是非冲击序列，又可分理想抽样和实际抽样。二、低通信号的均匀理想抽样定理1、方框图与数学关系式M(t)Ms(t)δT(t)数学表达式：Ms(t)=M(t)δT(t)=M(t)∑δT(t-nTs)2、频谱关系Ms(w)=1/2π[M(w)*δT(ω)]=1/2π[M(w)*2π/Ts∑δT(w-nWs)]=Fs∑M(w-nWs)此式表明：已抽样信号Ms(t)的频谱Ms(w)是无穷多个间隔为Ws的M(w)相迭加而成。这就意味着：Ms(w)中包含M(w)的全部信息均匀理想抽样过程的

7、时间函数及对应频谱图由图可见：理想抽样得到的Ms(w)具有无穷大的带宽只要WH≤Ws/2,M(w)就周期地重复而不发生混迭Ms(w)中n＝0时地成分是1/Ts*M(w),与M(w)只相差一个常数1/Ts3、低通信号的均匀理想抽样定理：一个频带限制在0到fH的时间连续信号m(t),如果以fs≥2fH的抽样速率对它进行均匀抽样，则m(t)将被所得到的抽样值ms(t)完全确定。最小抽样速率fs＝2fH称为：奈奎斯特速率最大抽样间隔fs＝1/2fH称为：奈奎斯特间隔如果ωs＜2ωH，即抽样间隔Ts＞1/(2fH)，则抽样后信号的频谱在相邻的周期内发生混叠，如图7

8、-3所示，此时不可能无失真地重建原信号。因此必须要求满足Ts≤1/(2fH)，m