【学习】第四章模拟信号的数字传输

1、通信原理课件通信原理课件第四章第四章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输4.1 4.1 引言引言4.2 4.2 抽样抽样4.3 4.3 量化量化 4.4 4.4 编码编码4. 5 脉冲编码调制系统脉冲编码调制系统 4.6 4.6 语音压缩编码语音压缩编码4.7 4.7 图像压缩编码图像压缩编码 通信原理课件通信原理课件4.1 引言引言 通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图4-1 PCM通信系统原理图通信系统原理图通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图4-2 PCM信号形成过程示意图信号形成过程示意图通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信

2、原理课件通信原理课件通信原理课件4.2 抽样抽样所谓抽样是把时间上连续的模拟信号变所谓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样值序列的过程，成一系列时间上离散的样值序列的过程，如图如图4-3所示。所示。图图4-3 抽样的输入与输出抽样的输入与输出 通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图4-4 理想抽样的原理图理想抽样的原理图通信原理课件通信原理课件一、低通信号的抽样定理一、低通信号的抽样定理通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图4-5 理想抽样信号波形及其频谱理想抽样信号波形及其频谱通信原理课件通信原理课件

3、图图4-6 抽样的恢复抽样的恢复通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件例例4.2.1通信原理课件通信原理课件宽平稳随机信号的抽样定理宽平稳随机信号的抽样定理通信原理课件通信原理课件二、带通信号的抽样定理二、带通信号的抽样定理通信原理课件通信原理课件例例4.2.2 通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图4-8 带通信号的最小抽样频率带通信号的最小抽样频率 通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图4-9 PAM、PDM、PPM信号波形信号波形通信原理课件通信原理课件一、自然抽样一、自然抽样通信原理课件通信原理课件图图4-10 自然抽样信号及其频谱自然抽样信号及其

4、频谱通信原理课件通信原理课件比较理想抽样和自然抽样的异同比较理想抽样和自然抽样的异同 通信原理课件通信原理课件二、平顶抽样二、平顶抽样平顶抽样又称为瞬时抽样，从波形上看，它与自然抽样的不同平顶抽样又称为瞬时抽样，从波形上看，它与自然抽样的不同之处在于抽样信号中的脉冲均具有相同的形状之处在于抽样信号中的脉冲均具有相同的形状顶部平坦的矩形顶部平坦的矩形脉冲，矩形脉冲的幅度即为瞬时抽样值，如图脉冲，矩形脉冲的幅度即为瞬时抽样值，如图4-114-11（a a）所示。在实）所示。在实际应用中，平顶抽样信号采用脉冲形成电路（也称为际应用中，平顶抽样信号采用脉冲形成电路（也称为“抽样保持电抽样保持电路路”）

5、来实现，得到顶部平坦的矩形脉冲。）来实现，得到顶部平坦的矩形脉冲。平顶抽样平顶抽样PAMPAM信号在原理上可以看作由理想抽样和脉冲形成电信号在原理上可以看作由理想抽样和脉冲形成电路产生，如图路产生，如图4-114-11（b b）所示。）所示。 通信原理课件通信原理课件图图4-11 平顶抽样信号与产生原理平顶抽样信号与产生原理通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件 图图4-12 平顶抽样信号的恢复平顶抽样信号的恢复 通信原理课件通信原理课件 4.3 量化量化通信原理课件通信原理课件图图4-13 量化的输入和输出量化的输入和输出通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图4-14

6、 量化过程及量化误差量化过程及量化误差通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件例例4.3.1 通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件一、模拟压扩法一、模拟压扩法通信原理课件通信原理课件图图4-15 非均匀量化的模拟压扩法非均匀量化的模拟压扩法通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图4-16 压缩器和扩张器的特性压缩器和扩张器的特性通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件1、A律压扩特性律压扩特性通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图4-17 A律压缩特性律压缩特性通信原理

7、课件通信原理课件2、律压扩特性律压扩特性 通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图4-18 律压缩特性律压缩特性通信原理课件通信原理课件二、直接非均匀编解码法二、直接非均匀编解码法通信原理课件通信原理课件为简便起见，以为简便起见，以5折线压缩特性为例来说明如折线压缩特性为例来说明如何对抽样值进行直接非均匀编码。何对抽样值进行直接非均匀编码。5折线如图折线如图 4-20所示，压缩特性是关于原点奇对称的，图中只所示，压缩特性是关于原点奇对称的，图中只画出了第一象限的折线，考虑到第三象限内的折画出了第一象限的折线，考虑到第三象限内的折线，合起来共线，合起来共5段折线。段折线。通信原理课件

8、通信原理课件通信原理课件通信原理课件4.4 编码编码通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件4.4.2 A律律13折线编码折线编码一、一、A律律13折线的压缩特性折线的压缩特性通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图4-21 A律律13折线压扩特性折线压扩特性通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件二、二、A律律13折线的码字安排折线的码字安排通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件例例4.4

9、.1 通信原理课件通信原理课件例例4.4.2 通信原理课件通信原理课件4.4.3. 逐次比较型编解码原理逐次比较型编解码原理通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件例例4.4.3 通信原理课件通信原理课件二、二、A律律13折线解码器折线解码器通信原理课件通信原理课件图图4-24 解码器的原理图解码器的原理图通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件例例4.4.5 通信原理课件通信原理课件 4.5 脉冲编码调制系统脉冲编码调制系统如上所述，如上所述，PCM的产生包

10、含抽样、量化、的产生包含抽样、量化、编码三个步骤。它的功能是完成模编码三个步骤。它的功能是完成模/数变换，数变换，实现模拟信号的数字化。应当强调指出，实现模拟信号的数字化。应当强调指出，抽样过程中，在满足抽样定理时，抽样过程中，在满足抽样定理时，PCM系系统能够做到无失真的重建。而量化过程始统能够做到无失真的重建。而量化过程始终存在量化误差，只不过误差的大小可以终存在量化误差，只不过误差的大小可以通过选择合适的量化方法和量化级数来控通过选择合适的量化方法和量化级数来控制。制。4.5.1 脉冲编码调制（脉冲编码调制（PCM）原理）原理通信原理课件通信原理课件图图4-25 PCM系统的原理图系统的

11、原理图通信原理课件通信原理课件4.5.2 PCM信号的码元速率和带宽信号的码元速率和带宽通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件例例4.5.1 通信原理课件通信原理课件4.5.3 PCM系统的抗噪声性能分析系统的抗噪声性能分析通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件4.6 语音压缩编码语音压缩编码通常，人们把话路速率低于通常，人们把话路速率低于64kb/s的语的语音编码方法，称为语音压缩编码技术。常音编码方法，称为语音压缩编码技术。常见的语音压缩编码有差值脉冲编码调制见的语音压缩编码有差值脉冲编码调制（DPCM）、自适应差值脉冲编码调制）、自适应差值脉冲编码调制（ADPCM）、增量调制（）、增量调制（DM或或M）、自）、自适应增量调制（适应增量调制（ADM）、参量编码、子带）、参量编码、子带编码（编码（SBC）等。）等。通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图4