第2章 模拟信号的数字化传输.doc

通信系统可以分为模拟通信系统和数字通信系统两类,而且可以把模拟信号数字化后,用数字通信方式传输。为了在数字通信系统中传输模拟消息,发送端首先应将模拟消息的信号抽样,使其成为一系列离散的抽样值,然后再将抽样值量化为相应的量化值,并经编码变换成数字信号,用数字通信方式传输,在接收端则相应地将接收到的数字信号恢复成模拟消息。模拟信号的数字传输方框图如图7-1所示。
图7-1模拟信号的数字传输
基本概念:
抽样定理抽样量化脉冲编码调制
基本原理:
抽样定理
低通型连续信号的抽样定理
带通型连续信号的抽样定理
平顶抽样
模拟信号的量化
利用预先规定的有限个电平来表示模拟抽样值的过程称为量化。抽样是把一个时间连续、幅度连续信号变换成时间离散、幅度连续的信号。量化是将时间离散、状态连续的抽样变换成时间离散、状态离散的信号。对模拟抽样值的量化过程会产生误差,称为量化误差,通常用均方误差来度量。由于这种误差的影响相当于干扰或噪声,故又称其为量化噪声。量化后的信号与原信号近似程度的好坏,通常用信号量化噪声功率比来衡量,它被定义为
式中 E为统计平均,为量化器输出的信号功率,为量化噪声功率。
均匀量化
均匀量化的特点
非均匀量化
非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。对于信号取值小的区间,其量化间隔也小;反之,量化间隔就大。它与均匀量化相比,有两个主要的优点:
当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度时,非均匀量化器的输出端可以较高的平均信号量化噪声功率比;
非均匀量化时,量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。因此,量化噪声对大、小信号的影响大致相同,即改善了小信号时的量化信噪比。
非均匀量化的实现方法是将抽样值通过压缩器压缩后再进行均匀量化。广泛采用的两种对数压缩律是:
压缩律:美国
压缩律:我国和欧洲
脉冲编码调制
脉冲编码调制原理
模拟信息源输出的模拟信号经抽样和量化后得到的输出电平序列可以利用进制PAM直接进行传输,也可以将每一种量化电平用编码方式传输。所谓脉冲编码调制,就是将模拟信号的抽样量化值转换成二进制码组的过程。PCM通信系统的组成方框图如图7-2所示。输入的模拟信号经抽样、量化、编码后变换成数字信号,经信道传送到接收端的译码器,由译码器还原出抽样值,再经低通滤波器滤出模拟信号。其中,量化与编码的组合通常称为A/D变换器;而译码与低通滤波的组合称为D/A变换。
图7-2 PCM通信系统的组成方框图
掌握逐次反馈型线性编码器
PCM系统的抗噪声性能
1 量化噪声对系统的影响
PCM系统输出端的量化信号与量化噪声的平均功率比为
对于二进制编码,设其编码位数为,则上式又可写为
2 加性噪声对系统的影响
仅考虑信道加性噪声时PCM系统的输出信噪比为
从上式可以看出,由于误码引起的信噪比与误码率成反比。
PCM系统接收端输出信号的总信噪比
由式(-3)、式(-4)和式(-7),可求得PCM系统输出端总的信号噪声功率比为
(-9)
在接收端输入大信噪比的情况下,误码率将极小,于是,式(-9)近似为
(-10)
这与式(-6)中只考虑量化噪声情况下的系统输出信噪比是相同的。
在接收端输