第9章-模拟信号的数字传输—量化及pcm要点.ppt

引言
抽样定理
模拟信号的量化
脉冲编码调制
时分复用和多路数字电话系统
增量调制
PCM和ΔM的性能比较
*差分脉冲编码调制
*
引 言
特点：用数字通信系统传输模拟信号
任务： 模拟信号的数字化，形成数字基带信号
数字基带信号的无失真传输
从接收数字信号中完整无失真的还原模拟信号
模拟 信息源
信宿
数字通信系统
m(t)
模拟随机信号
{sk}
数字随机序列
A/D
抽样量化编码
D/A
译码低通
数字随机序列
模拟随机信号
*
抽样定理
低通型信号的抽样定理
带通型信号的抽样定理
*
低通信号的抽样定理
抽样：每隔一定的时间间隔 T ，抽取模拟信号的一个瞬时幅度值（样值）。
抽样定理：如果对某一带宽有限的时间连续信号（模拟信号）进行抽样，且抽样速率达到一定数值时，那么根据这些抽样值就能准确地确定原始信号。
这就是说，若要传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身，可以只传输按抽样定理得到的抽样值。
*
ms(t)=m(t)s(t)
×
m(t)
ms(t)
s(t)
①理想抽样（冲激抽样）
②自然抽样
③平顶抽样（瞬时抽样）
抽样定理（重点）
一个频带限制在（0， fH ）Hz内的时间连续信号m(t) ，如果以Ts≤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。
抽样过程的实现
图形说明
*
ms( t )
0
时域图
频谱图
m ( t )
M ( f )
fm
- fm
Ms( f )
0
讨论：
结论： fs 的值必须满足抽样定理
以语音信号为例
*
带通型信号的抽样定理
定义：若模拟信号 m( t ) 的频率范围为 fL ~ fH
带宽 B = fH - fL
如果 fL < B， 则 m( t ) 为低通型信号
如果 fL > B， 则 m( t ) 为带通型信号
概念：带通型信号的 fH 很高，若仍按 fs ≥ 2 fH 抽样，虽能满足样值序列频谱不产生重叠以确保恢复 m( t ) 的要求，但将降低信道频带利用率。
图例讨论：
结论：
fH = nB
讨论：当fL = 0时，fs＝2B，就是低通模拟信号的抽样情况；
当fL很大时，fs趋近于2B。例如无线电接收机的高频和中频系统中的信号。对这种信号抽样，在理论上都可以近似地将fs取为略大于2B。
*
f
Ms( f )
0
B
-B
令 带通信号 fH = 6B， 抽样频率 fs = 2B
讨论 fH = nB
f
M( f )
fL
fH
fs
- fs
0
f
δT ( f )
0
- fL
- fH
B
-B
讨论：
结论：
*
模拟信号的量化
量化的定义
均匀量化
非均匀量化
*
特征：模拟信号被抽样后，若抽样值仍随信号幅度连续变化，则当其上叠加噪声后，接收端无法准确判断所发送的样值。
定义：利用预先规定的有限个电平来表示模拟样值的过程称为量化。
模拟信号 m( t )
量化信号 mq( t )
量化的定义
样值信号 ms( t )
量化误差信号
常用名词
量化区间 ( mi-1 , mi )
量化电平 q i
量化间隔 Δv
（量化噪声）
量化器
ms( kTs )
mq( kTs )
波形
量化级数 M
动态范围 (- a , a )
eq( t ) = | ms( t ) - mq( t ) |