数据通信_ 模拟信号的数字化技术02.

1、计算机学院计算机学院1数据通信基础数据通信基础第第4 4章章 模拟信号的数字化技术模拟信号的数字化技术（2 2）数据通信基础数据通信基础计算机学院计算机学院2复习复习1 1、模拟信号、模拟信号 在时间上和幅度上是连续变化的信号。在时间上和幅度上是连续变化的信号。2 2、模拟信号的数字化、模拟信号的数字化 将模拟信号转换为数字信号的过程称为模拟信将模拟信号转换为数字信号的过程称为模拟信号的数字化。号的数字化。3 3、模拟信号数字化的过程、模拟信号数字化的过程 根据奈奎斯特采样定理，包括采样、量化和编根据奈奎斯特采样定理，包括采样、量化和编码三个过程。码三个过程。4 4、模拟信号数字化的方法、模拟

2、信号数字化的方法 波形编码和参量编码波形编码和参量编码 数据通信基础数据通信基础计算机学院计算机学院3复习复习5 5、波形编码方法波形编码方法 脉冲编码调制（脉冲编码调制（PCMPCM）和增量调制（）和增量调制（M M）。）。6 6、数字信号、数字信号 在时间上和幅度上都离散的信号称为数字信号。在时间上和幅度上都离散的信号称为数字信号。7 7、采样的定义采样的定义 所谓采样是指模拟信号在时间域上进行离散化所谓采样是指模拟信号在时间域上进行离散化的过程，即把一个时间上连续、幅度上连续的模拟的过程，即把一个时间上连续、幅度上连续的模拟信号变换成时间上离散、幅度上连续的信号。信号变换成时间上离散、幅

3、度上连续的信号。8 8、采样的分类采样的分类 理想采样、自然采样、平顶采样。理想采样、自然采样、平顶采样。数据通信基础数据通信基础计算机学院计算机学院4复习复习9 9、低通信号采样定理、低通信号采样定理 对于一个频率在对于一个频率在0,f0,fH H 内的时间连续信号内的时间连续信号x(t)x(t)，若以采样频率若以采样频率f fs s(f(fs s=2f=2fH H) )对其进行等间隔采样，则对其进行等间隔采样，则x(t)x(t)将被其采样信号将被其采样信号x xs s(nT(nTs s) )完全确定，或者说，可完全确定，或者说，可以从采样信号以从采样信号x xs s(nT(nTs s) )

4、中无失真地恢复出原信号中无失真地恢复出原信号x(t)x(t)。1010、低通信号、低通信号 低通信号是指信号的频率在低通信号是指信号的频率在0 0 f fH H范围内的信范围内的信号，其中号，其中fHfH是信号的上限截止频率（最高频率）。是信号的上限截止频率（最高频率）。1111、低通信号的带宽、低通信号的带宽 低通信号的带宽低通信号的带宽B=fB=fH H。数据通信基础数据通信基础计算机学院计算机学院5复习复习1212、奈奎斯特间隔、奈奎斯特间隔 奈奎斯特间隔就是能够唯一确定连续信号奈奎斯特间隔就是能够唯一确定连续信号x(t)x(t)的最大的采样间隔。即的最大的采样间隔。即T TN N=1/

5、(2f=1/(2fH H) )。1313、奈奎斯特速率、奈奎斯特速率 奈奎斯特速率就是能够唯一确定连续信号奈奎斯特速率就是能够唯一确定连续信号x(t)x(t)的最小的采样频率。即的最小的采样频率。即f fN N=2f=2fH H。数据通信基础数据通信基础计算机学院计算机学院6复习复习1414、采样定理的实际应用、采样定理的实际应用 理论上，理想的采样频率为低通信号带宽理论上，理想的采样频率为低通信号带宽f fH的的两倍，即两倍，即2f2fH。 如果采样频率如果采样频率f fs2f0 x(x0部分部分) )划分为不均匀的划分为不均匀的8 8段。第段。第一分点取在一分点取在V/2V/2处，然后每段

6、都是剩余部分的处，然后每段都是剩余部分的1/21/2。依次取第依次取第8 8段为段为V/2 V/2 V V，第，第7 7段为段为V/4 V/4 V/2V/2，第第1 1段为段为0 0 V/128V/128。 第二步：把每段均匀划分为第二步：把每段均匀划分为1616等份，每一份表等份，每一份表示一个量化级，示一个量化级，8 8段共段共1616* *8=128=28=128=27 7个量化级，需要个量化级，需要7 7位二进制编码表示。位二进制编码表示。 可以看出，每个量化级是不均匀的。可以看出，每个量化级是不均匀的。 在小在小 信号的量化台阶很小，使小信号的量化噪信号的量化台阶很小，使小信号的量化

7、噪声减小。声减小。 数据通信基础数据通信基础计算机学院计算机学院334.3 4.3 量化量化3 3、 A A律律1313折线压缩特性折线压缩特性 将将x x轴的轴的8 8段和段和y y轴的轴的8 8段各相应段的交叉点连接段各相应段的交叉点连接起来，就得到有起来，就得到有8 8段直线组成的折线。段直线组成的折线。 由于由于y y轴是均匀分成轴是均匀分成8 8段的，每段长度为段的，每段长度为1/81/8，而，而x x轴是不均匀分成轴是不均匀分成8 8段的，每段的长度不同，因此，段的，每段的长度不同，因此，可以分别求出可以分别求出8 8段的斜率。段的斜率。 分别将分别将x x取正值和负值时，压扩特性

8、呈奇对称。取正值和负值时，压扩特性呈奇对称。 在正在正8 8段和负段和负8 8段中，正负第一段和第二段斜率段中，正负第一段和第二段斜率相同合为一段，原来的相同合为一段，原来的1616段折线变成段折线变成1313段折线。段折线。 压扩编码与线性编码相比，不仅缩短了编码位压扩编码与线性编码相比，不仅缩短了编码位数，而且大大改善了信噪比特性，扩大了编码范围。数，而且大大改善了信噪比特性，扩大了编码范围。数据通信基础数据通信基础计算机学院计算机学院344.3 4.3 量化量化3 3、 A A律律1313折线压缩特性折线压缩特性 在实际计算的时候，仍然按照正、负方向各有在实际计算的时候，仍然按照正、负方

9、向各有8 8段来进行计算。段来进行计算。数据通信基础数据通信基础计算机学院计算机学院354.3 4.3 量化量化3 3、 A A律律1313折线压缩特性折线压缩特性 律压缩特性采用律压缩特性采用15折线来逼近折线来逼近=255的的律压律压缩特性曲线，其画法与缩特性曲线，其画法与A律律13折线类似。折线类似。 非均匀量化通常用于信号强度分布不均匀的情非均匀量化通常用于信号强度分布不均匀的情况下。况下。 例如，通信中的语音信号由于具有拉斯分布特例如，通信中的语音信号由于具有拉斯分布特性，即小信号出现概率大，大信号出现的概率小，性，即小信号出现概率大，大信号出现的概率小，为了减小量化噪声平均功率，通

10、常采用非均匀量化为了减小量化噪声平均功率，通常采用非均匀量化的方法来减小小信号的量化噪声，而适当提高大信的方法来减小小信号的量化噪声，而适当提高大信号的量化噪声。号的量化噪声。数据通信基础数据通信基础计算机学院计算机学院364.3 4.3 量化量化3 3、 A A律律1313折线压缩特性折线压缩特性 非均匀量化是根据信号的强度不同来划分量化非均匀量化是根据信号的强度不同来划分量化间隔的，对于小信号，量化间隔小；对于大信号，间隔的，对于小信号，量化间隔小；对于大信号，量化间隔大。量化间隔大。 它和均匀相比，有两个主要优点：它和均匀相比，有两个主要优点： 1 1、当输入信号的强度分布不均匀的时候，

11、非均、当输入信号的强度分布不均匀的时候，非均匀量化器的输出有比较高的平均信号量化噪声功率匀量化器的输出有比较高的平均信号量化噪声功率比；比； 2 2、非均匀量化的量化噪声的强度基本上与信号、非均匀量化的量化噪声的强度基本上与信号采样值的幅度成比例关系，这就使得量化噪声对大采样值的幅度成比例关系，这就使得量化噪声对大信号和小信号的影响大致相同，从而改善了小信号信号和小信号的影响大致相同，从而改善了小信号的量化信噪比。的量化信噪比。数据通信基础数据通信基础计算机学院计算机学院37课程总结课程总结数据通信基础数据通信基础1 1、量化的定义、量化的定义2 2、量化的过程、量化的过程3 3、量化误差、量化误差4 4、量化的种类