数据通信--模拟信号的数字化技术02.ppt

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1、计算机学院1数据通信基础第4章模拟信号的数字化技术（2）数据通信基础计算机学院2复习1、模拟信号在时间上和幅度上是连续变化的信号。2、模拟信号的数字化将模拟信号转换为数字信号的过程称为模拟信号的数字化。3、模拟信号数字化的过程根据奈奎斯特采样定理，包括采样、量化和编码三个过程。4、模拟信号数字化的方法波形编码和参量编码数据通信基础计算机学院3复习5、波形编码方法脉冲编码调制（PCM）和增量调制（△M）。6、数字信号在时间上和幅度上都离散的信号称为数字信号。7、采样的定义所谓采样是指模拟信号在时间域上进行离散化的过程，即把一个时间上连续、幅度上连续的模拟信号

2、变换成时间上离散、幅度上连续的信号。8、采样的分类理想采样、自然采样、平顶采样。数据通信基础计算机学院4复习9、低通信号采样定理对于一个频率在[0,fH]内的时间连续信号x(t)，若以采样频率fs(fs>=2fH)对其进行等间隔采样，则x(t)将被其采样信号xs(nTs)完全确定，或者说，可以从采样信号xs(nTs)中无失真地恢复出原信号x(t)。10、低通信号低通信号是指信号的频率在0～fH范围内的信号，其中fH是信号的上限截止频率（最高频率）。11、低通信号的带宽低通信号的带宽B=fH。数据通信基础计算机学院5复习12、奈奎斯特间隔奈奎斯特间隔就是能够

3、唯一确定连续信号x(t)的最大的采样间隔。即TN=1/(2fH)。13、奈奎斯特速率奈奎斯特速率就是能够唯一确定连续信号x(t)的最小的采样频率。即fN=2fH。数据通信基础计算机学院6复习14、采样定理的实际应用理论上，理想的采样频率为低通信号带宽fH的两倍，即2fH。如果采样频率fs<2fH，则无法保证由采样信号无失真地恢复出原信号；但是，如果采样频率fs远大于2fH，则所得到的采样信号会包含大量冗余信息。因此，在实际工程应用中，通常采样频率为(2.5～5)fH。数据通信基础计算机学院7第07次课要求内容：4.3量化掌握：1、量化的定义、过程、误差以及

4、量化的种类。2、压缩与扩张。理解1、量化的定义。数据通信基础计算机学院84.3量化当模拟信号经过采样后，变为时间上离散、幅度上连续的样值序列。采样得到的样值序列在模拟信号的变化范围内，样值的取值是任意的，可能有无穷多个取值。假设用N位二进制码字表示该采样值的大小，以便利用数字传输系统来传输的话，那么N位二进制码组只能同M=2N个电平值样相对应，而不能同无穷多个可能的离散值相对应。因此，必须对它进行变换，把取值无限的采样值划分成有限的M个离散的电平值，这就是量化。数据通信基础计算机学院94.3量化一、量化的概念1、量化的定义所谓量化是指对时间上离散、幅度上连

5、续的样值信号在幅度取值上进行离散化的过程。也就是把一个时间上离散、幅度上连续的样值信号变换为时间上离散、幅度上也离散的数字信号。幅度取值的离散化指的是将幅度连续变化的样值系列转换为幅度不连续的有限个取值的过程。数据通信基础计算机学院104.3量化量化过程是指用有限个离散电平值来表示模拟采样值的过程。如图所示数据通信基础计算机学院114.3量化2、量化的过程（1）确定量化范围量化范围是指信号的采样值的变化范围，一般用信号幅度的最大值和最小值来定义。若输入信号幅度的最大值和最小值分别为xmax和xmin，则量化范围为[xmin,xmax]。对于双极性信号（如语

6、音信号），量化范围可以表示为[-xmin,xmax]。（2）确定量化级数量化级数是指量化值的个数，用N表示。数据通信基础计算机学院124.3量化2、量化过程（3）确定量化电平在样值信号的幅度变化范围内，模拟信号采样值量化之后的具体取值为N个离散值，分别为q1、q2、……、qN来表示。（4）确定量化间隔（量化误差）量化间隔也叫量化台阶或量化间距，指的是相邻两个量化值之差，用Δ表示。数据通信基础计算机学院134.3量化3、量化误差量化取值的方法：舍去法；四舍五入法。舍去法中，量化值与采样值的最大误差是1个量化间隔。四舍五入法中，量化值与采样值的最大误差是0.5

7、个量化间隔。在量化过程中造成的误差是随机的，在重现原信号的时候无法恢复，在信号传输过程中是无法消除的，这种由于量化造成的误差称为量化误差或量化噪声。数据通信基础计算机学院144.3量化3、量化误差例如：对于模拟采样值Ta1=2.87采用舍去法，得到的值为2，误差为0.87；采用四舍五入法，得到的值为3，误差为0.13。如何降低量化噪声？数据通信基础计算机学院154.3量化3、量化误差量化噪声（量化误差）可以通过减小量化间隔△来降低量化噪声。只要量化间隔△足够小，就可以将量化噪声的影响控制在能够容忍的程度。增加量化级N会使得量化间隔△减小，从而降低量化噪声。

8、例：N=8，量化间隔△=1，量化噪声为△=1；N=16，量化间隔△