模拟信号的数字传输

第七章模拟信号的数字传输7.1引言7.2抽样定理7.3脉冲振幅调制7.4模拟信号的量化7.5脉冲编码调制7.6增量调制17.1引言模拟信号的数字传输,从通信中的调制概念来看,可以认为是模拟信号调制脉冲序列,载波是脉冲序列PAMPulseAmplitudeModulationPDMPulseDurationModulationPPMPulsePositionModulationPCMPulseCodeModulation27.2抽样定理一个频带限制在（0，fH）内，时间连续信号m（t），如果以不大于1/2fH秒的间隔对它进行等间隔抽样，则m（t）将被所得到的抽样值完全确定。带通抽样定理信号频谱范围fL~fH抽样频率fS应满足fS=2B（1+k/n）B=fH–fLn<

fH/B的最大整数k=

fH/B–n0≤k<13fS=2B（1+k/n）fL0→BfHB→2Bn=1fLB→2BfH2B→3Bn=2…带通信号的抽样频率在2B至4B间变动4例若fH=3B按低通抽样定理,则要求fS≥6B若fS=2B,怎样?带通抽样定理在频域上的理解以fs=2B抽样,抽样后,各段频谱之间不会发生混叠,采用带通滤波器,仍可无失真地恢复原始信号5若fH=nB+kB0<k<1即fH不再是B的整数倍.fS=2B,n=5,k≠0情形:若要使频谱无混叠，则必须使6推广到一般情况于是得77.3脉冲振幅调制（PAM）

PulseAmplitudeModulation脉冲振幅调制，即脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种调制方式。已抽样信号的脉冲顶部随m（t）变化—曲顶脉冲调幅（自然抽样）平顶脉冲调幅8×脉冲形成电路平顶抽样信号的产生9平顶抽样的PAM频谱是由加权后的周期性重复的组成。

是的函数，不是常数，所以采用低通滤波器不能直接从中滤出所需基带信号。

1/H(ω)低通平顶抽样时PAM信号的解调方框图107.4模模拟信信号的量量化量化是将将取值连连续的抽抽样变成成取值离离散的抽抽样量化区间间端点量化电平平11量化信号号与与m(原原信号)的近似似程度用用信号,量化噪噪声功率率比衡量量127.4.1均均匀量化化把输入信信号的取取值域按按等距离离分割的的量化在均匀量量化中,每个量量化区间间的量化化电平取取在各区区间的中中点.输入信号号的最小小值a,最大值值b,量量化电平平数M量化间隔隔(量量化台阶阶)量化器输输出第i个量量化区间间的终点点第i个量量化区间间的量化化电平13量化噪声声功率均匀量化化时,量量化噪声声的均方方根值固固定不变变,当m(t)较小时时,则信信号量化化噪声功功率比就就很小.满足信噪噪比要求求的输入入信号取取值范围围定义为为动态范范围.均匀量化化时的信信号动态态范围将将受到较较大限制制147.4.2非非均匀量量化根据信号号的不同同区间来来确定量量化间隔隔，对信信号取值值小的区区间，量量化间隔隔Δv也也小，反反之，量量化间隔隔就大，，因此，，量化噪噪声功率率的均方方根值基基本上与与信号抽抽样值成成比例，，改善了了小信号号时量化化信噪比比。实现方法法：抽样样值先压压缩，再再均匀量量化y=f（（x）f——非线线性变换换接收端x=f-1（y）采采用扩扩张器恢恢复x151.μμ压缩律律x，y归归一化压压缩器输输入、输输出电压压μ压扩参参数当量化级级划分较较多时，，每一量量化级中中的压缩缩特性曲曲线均可可看成直直线。量化误差差1617当μ>1时,是是压缩缩后量化化级精度度提高的的倍数,也就是是非均匀匀量化对对均匀的的信噪比比改善程程度当μ=100小小信信号x→0[Q]dB=26.7dB大信号x=1[Q]dB=-13.3dB1810203040-10-20-30-40-50x(dB)S/N(dB)采用压扩扩提高了了小信号号的信噪噪比,从从而相当当于扩大大了输入信信号的动动态范围围有无压扩扩的比较较曲线192A压压缩律207.5脉脉冲编编码调制制常用的二二进制码码有自然然二进码码和折叠叠二进码码两种样值脉冲冲极性自然二进进码折折叠二二进码量量化级级1111111115正1110111014………100010008011100007负011000016………00000111021从话音信信号的可可懂度来来说,3~4位位非线性性编码即即可,7~8位位通信质质量比较较好.码位的安安排:在逐次比比较型编编码中极性码段段落码段段内码C1C2C3C4C5C6C7C8非均匀量量化16××8=128个个量化级级相当于均均匀量化化的11位16×[1+1+2+4+8+16+32+64]=204822P209图图7-21三个权值电流流与样值进行行三次比较,可以确定段段落码C2C3C423为了进一步决决定段内码,必须了解段段落的起始电电平和非均匀匀量化的量化化台阶大段号12345678量化单位数ΔΔ′11248163264起始电平0163264128256512102424例：设输入信信号抽样值为为+1270个量化单位位，采用逐次次比较型编码码将它按照13折线A律律特性编码8位码。确定极性码C1抽样值为正，，C1=1确定段落码C2C3C4Is>IW1=128C2=1Is>IW2=512C3=1Is>IW3=1024C4=1确定段内码IW4=1024+8Δ′=1536>ISC5=025IW5=1024+4Δ′=1280>ISC6=0

IW6=1024+2Δ′=1152<ISC7=1

IW7=1152+Δ′=1216<ISC8=1量化误差1270-1216=54个量量化单位7位非线性码码为1110011对应11位线线性码为1216个量化化单位对应的的二进制码1001100000026思考一模模拟信号被抽抽样,量化编编码为PCM信号,量化化电平级数为为128,且且另加1bit作为码字字的同步码.该PCM信信号在滚降系系数α=1,带宽B=24KHz的的信道中传输输.试求:通过信道码元元传输速率.模拟信号的最最高频率是多多少?解1.2.27PCM系统的的抗噪声抽样量化编码信道译码低通干扰输出信号量化噪声加性噪声28系统输出端总总信噪比定义义为29接收端大信噪噪比即接接收收端小信噪比比即307.6增量量调制（ΔM或DM）原理△M可视为PCM的特例例，它只用一一位编码，表表示抽样时刻刻波形的变化化趋向△M获得应用用的主要原因因在比特率较低低时，△M量化信噪比比高于PCM△M的抗误码码性能好△M的编译码码器比PCM简单31相减器判决器+检测器积分器低通本地译码器脉冲源给定抽样时刻刻反之32本地译码器信信号应应十十分接近于前前一时刻的抽抽样值这这一位码反映映了相邻二抽抽样值的近似似差值，即增增量。×××33当信号频率过过高，或者说说信号斜率陡陡变时，会出出现本地译码码器信号跟跟不上信号号变化的现象象，称为“过过载”在给定量化间间隔（也称量量阶）σ的情情况下，能跟跟踪最大斜率率为34△M系统中的的量化噪声在在不不过载的情况况下，△M的量化噪声声为在（-σ，+σ）上均匀匀分布假定量化噪声声功率谱在（（0，fs））频带内均匀匀分布35在收端经低通通（截止频率率为fm）输输出的量化噪噪声为设输入信号为了不发生过过载临界的过载振振幅36在临界条件下下，系统将有有最大的信号号功率输出用dB表示9dB/倍频频程-6dB/倍倍频程37PCM和△M的性能比较较无误码（或误误码率极低））PCM△M38相同的信道带带宽（相同的的信道传输速速率）fb对于△MfS=fb对于PCMfb=2Nfm取fK=1000Hzfm=3000Hz△M△MPCMN439例：设调制信号f（t）限带带为5KHz，拟用图a所示周期为为

的三三角形序列g（t）与之之相乘