第七章模拟信号的数字传输ppt课件

1、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7.1 引言 模拟信号的数字传输,从通讯中的调制概念来看,可以以为是模拟信号调制脉冲序列,载波是脉冲序列 PAM Pulse Amplitude Modulation PDM Pulse Duration Modulation PPM Pulse Position Modulation PCM Pulse Code Modulation7.2 抽样定理 一个频带限制在0，fH内，时间延续信号mt，假设以不大于1/2fH秒的间隔对它进展等间隔抽样，那么mt将被所得到

2、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 =2B1+k/n B= fH fL n fH/B的最大整数 k= fH/B n 0 k 1B2B4SfLfB2BB3B41n2n3n4nfS =2B1+k/nfL 0B fH B2B n=1fL B2B fH 2B3B n=2带通讯号的抽样频率在2B至4B间变动 例 假设fH = 3B 按低通抽样定理,那么要求 fS6B 假设fS=2B, 怎样? )(M)(SM)(SM带通抽样定理在频域上的了解以 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假设fH =nB+kB

3、0k1时, 是紧缩后量化级精度提高的倍数,也就是非均匀量化对均匀的信噪比改善程度 当=100 小信号 x0 QdB=26.7dB 大信号 x=1 QdB=-13.3dB2/2xyxyQdBl10-20-30-40-50 x(dB)S/N(dB)采用压扩提高了小信号的信噪比,从而相当于扩展了输入信号的动态范围有无压扩的比较曲线2 A紧缩律AxAAxy10ln111ln1ln1xAAAxy8184861xy21418116.87A7.5 脉冲编码调制 常用的二进制码有自然二进码和折叠二进码两种样值脉冲极性 自然二进码 折叠二进码 量化级 1 1 1 1 1

4、1 1 1 15 正 1 1 1 0 1 1 1 0 14 1 0 0 0 1 0 0 0 8 0 1 1 1 0 0 0 0 7 负 0 1 1 0 0 0 0 1 6 0 0 0 0 0 1 1 1 0从话音信号的可懂度来说,34位非线性编码即可,78位通讯质量比较好. 码位的安排: 在逐次比较型编码中 极性码 段落码 段内码 C1 C2C3C4 C5C6C7C8 非均匀量化 168=128个量化级 相当于均匀量化的11位161+1+2+4+8+16+32+64=2048 P209 图7-21三个权值电流与样值进展三次比较,可以确定段落码C2C3C48184861xy21418111281

5、WI5122WI322WI10243WI2563WI643WI163WI为了进一步决议段内码,必需了解段落的起始电平和非均匀量化的量化台阶大段号 1 2 3 4 5 6 7 8量化单位数1 1 2 4 8 16 32 64 起始电平 0 16 32 64 128 256 512 102484起始电平WI5C45起始电平WI6C26起始电平WI7C 起始电平7WI8C例：设输入信号抽样值为+1270个量化单位，采用逐次比较型编码将它按照13折线A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C2 C3 C4 Is IW1 =128 C2 =1 Is IW2 =512

6、C3 =1 Is IW3 =1024 C4 =1 确定段内码 IW4 =1024+8=1536IS C5 =0IW5 =1024+4=1280IS C6 =0IW6 =1024+2=1152IS C7 =1IW7 =1152+=1216IS C8 =1 量化误差 1270-1216=54 个量化单位 7位非线性码为 1 1 1 0 0 1 1 对应11位线性码为1216个量化单位对应的二进制码 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0思索 一模拟信号被抽样,量化编码为PCM信号,量化电平级数为128,且另加1bit作为码字的同步码.该PCM信号在滚降系数=1,带宽B=24KHz的信道中传输.

7、试求: 经过信道码元传输速率. 模拟信号的最高频率是多少? 解 1. 2.224)1 (kTsskbitTRsB/241sBfR8kHzfs3kHzffs5 . 121maxPCM系统的抗噪声抽样量化编码信道译码低通)(tm)(tms)(tmsq)(tmsq)( tm干扰)()()()(0tntntmtmeq输出信号量化噪声加性噪声系统输出端总信噪比定义为 )()()(222000tnEtnEtmENSeq)()(2200tnEtmENSqqNM222)()(2200tnEtmENSeeep41NeNNeppMNS2222002412241接纳端大信噪比 即接纳端小信噪比 即1242NepNN

8、S2002/1242NepepNS4/ 1/007.6 增量调制M 或 DM原理 M可视为PCM的特例，它只用一位编码，表示抽样时辰波形的变化趋向M获得运用的主要缘由 在比特率较低时， M量化信噪比高于PCMM的抗误码性能好M的编译码器比PCM简单相减器判决器+检测器积分器低通本地译码器脉冲源)(tm)(tm)(teq)(tsT)(0tp)(tn)( 0tp)(0tm)(tnq给定抽样时辰反之it10)()(输出iitttttmtm00)()(输出iitttttmtm本地译码器信号 应非常接近于前一时辰的抽样值 这一位码反映了相邻二抽样值的近似差值，即增量。itttm)(1)(itttm)(1

9、itm)(itm)(itm)(tm)(tm当信号频率过高，或者说信号斜率陡变时，会出现本地译码器信号 跟不上信号变化的景象，称为“过载 在给定量化间隔也称量阶的情况下，能跟踪最大斜率为ssfTk)(tmM系统中的量化噪声 在不过载的情况下， M的量化噪声为 在-，+上均匀分布)(teq)(teqeefq21)(3)()(222deefeteEqq假定量化噪声功率谱在0，fs频带内均匀分布sseffffp03)(2在收端经低通截止频率为fm输出的量化噪声为 设输入信号 为了不发生过载 临界的过载振幅)(3)(2smmeqffffpNtAtmksin)(tAdttdmkkcos)(skfAksfA

10、max在临界条件下，系统将有最大的信号功率输出 用dB表示22222222max0822ksksfffASmksmksqffffffNS23223004. 083/14lg10lg20lg30/0mksqfffNS9dB/倍频程-6dB/倍频程PCM和M的性能比较 无误码或误码率极低 PCM MdBNNSNq62/20dBffffffNSmksmksq)04. 0lg(1004. 0/23230一样的信道带宽一样的信道传输速率fb 对于M fS = fb 对于PCM fb = 2N fm 取fK =1000Hz fm =3000Hz MdBNNSq42. 1lg30/0qNS /0M PCMN 4例： 设调制信号ft限带为5KHz，拟用图a所示周期为 的三角形序列gt与之相乘，然后经过图b所示的中心频率为的理想带通滤波器，得到输出波形为： 试根据此题条件确定常数A的值。 00012fTKHzf1000ttAfts0cos)()(Hf1g(t)1图a图b-10 -0.25 0.25 10 t(s)10KHz