通信原理 第4章 模拟信号的数字化.ppt

1、第一、四章模拟信号的数字化，教学课：理论课目的要求：使学生掌握模拟信号的采样、量化和波形编码方法。主要困难：(1)采样清理(采样、量化、编码的概念)(2)模拟信号的数字技术(3)脉冲代码调制(PCM信号)培训方法：多媒体说明、合并板书、2，4.1简介、4.2模拟4.1简介(2)量化：离散信号数字信号(3)编码：数字信号(调制)二进制代码组(4)整个过程称为通信的两个来源：语音和模拟图像(PCM)。从通信的调制角度来看，PCM编码过程可以被视为模拟信号调制1。在通信中的应用：电话通信系统、4、信号x(t)分钟：低通信号采样和带通信号采样清理。根据采样脉冲p(t)是否等距离：分段均匀采样和非均匀采

2、样。采样器、x(t)、p(t)、s(t)、采样计时脉冲、4.2采样、时间连续模拟信号、采样信号、1、采样基本理论、1自然采样3360为(P76)平顶取样：适用于PCM。(P84，采样后保持的话，会变成平顶，有孔径失真)事故：采样后能否从离散信号恢复原始模拟信号？电影录制、理想采样、自然采样、平顶采样、实际采样可分为自然采样和顶采样。6，3，引入采样定理：目的：在采样后离散信号重构原始模拟信号的情况下，寻找适当的采样频率，尤其是最小采样频率。通信角度：减少冗馀并提高效率。7，2，低通采样定理1，内容为连续模拟信号s(t)的最大频率较小时，作为频率的周期性刺激脉冲进行采样。s(t)完全由这些采样值

3、确定(也称为Nyquist采样定理)，称为Nyquist 2，分隔符：(1)以零频率开始的信号。也就是说，乐队在中间。(2)最小频率不是0但小于带宽的信号。8，3，理论基础(1)卷积定理：时间的乘积等于频域卷积(2)周期的周期性，频域离散化(3)特殊函数对应的F氏变换(谱)单个冲击信号的频谱是常数。也就是说，在整个频域是直线。矩形脉冲的频谱是样品函数。冲量序列的谱仍然是冲量序列，9，(4)F变换的对称性：LPF的周期表示Sample (5)冲量信号(奇异函数)和一般函数的卷积积分表示延迟性，延迟性，另一个：冲量信号和一般函数的一般积分表示过滤性。5，图，T，1/T，真实信号频谱对称！周期周期频

4、域离散性，时域乘积频域的卷积积分，延迟性，11，问题：1，如何从采样信号中恢复原始信号？(时域，频域)是物理意义。2、取样频率fs越高越好吗？12，6，物理意义(1)频域：通过将采样信号的频谱，即原始信号频谱的采样频率周期性地扩展到阶段，可以通过LPF获取原始频谱。注：这种“周期扩展”的峰值包络总趋势与所用采样脉冲的频谱有关。如果采样脉冲是理想的冲击信号，则频谱为直线(常数)，因此不会失真。如果示例脉冲是窄脉冲，则频谱是Sa函数，因此存在失真，接收端需要振幅校正。与图E、f、A相对应。理想采样信号谱，b .平顶采样信号谱，13，(2)期间：从接收端LPF的角度来看，LPF是对徐璐不同时间点、振

5、幅的冲击信号的响应的总和，合成包络是原始信号。其中：冲击信号的振幅值是原始信号的采样值。LPF脉冲响应是示例函数。图g，14，7，数学表示，采样信号的时域，采样信号的频域，周期性单位冲击序列的频谱仍然是刺激序列，因此根据卷积运算：即原始信号频谱的周期性扩展(即变换叠加)！15，信号：频率范围为fL fH，带宽为B=fH-fL，想法：带通信号仍然可以使用低通采样定理确定采样频率吗？讨论：说明：fH=nB、fH随机、4.2.2频带通过采样清理，其中，如果为fL B，则信号为通信号。设置：具有模拟信号的采样频率为：16，情况(1):是，明显可以引起重叠，m (f)，fl，FH，fs，-fs，即重叠，

6、类型1: FH=nb=6b的通信号；卷积是转换，2b，-2b，3b，-3b，4b，-4b，21，类型2 fH=nB kB的通信号，(0 k 1)，其中fH=4B kB表示采样频率fs=2B，fs，- fs，4B取下重叠的下频带就可以了。方法：只能减少变化(1)吗？不，现在是2B。如果再次缩小，两个负边带之间将不进入正边带。也就是说，一定会发生重叠！(大卫亚设，“北境”，“女性”)(2)增加！也就是说，比2B大，但有多大？路径：计算重叠部分的宽度即可。0-、0、23、f、b、-b、fs增量，例如因此，只需计算重叠值。-5b、5b、0-、1-、2-、3-、4-、5-、-3b、3b、2kb在上图中请

7、参阅下一页的图，(2)到(5-)，准确地说(0):24，此时新的采样频率为，25，0-，0，-nb，nb，0-，1-，n-，2kb，0，1，通常不使用！28，3，使用带通采样定理时，采样频率等于2FH/N。根据低通采样定理，大于或等于2 fH。两种结果不同的原因是带通采样定理限制了“fS小于2fH”。原因是什么？)，具有通信号的定义：根据fL B，n 1 fS=2 fH /n，fS小于2 fH，29，4.2.3模拟脉冲调制1，定义：使用脉冲的三个参数脉冲幅度调制PAM脉宽调制PDM脉冲位置调制PPM 2，因为它具有的信息仍然是模拟信号。(a)基带信号(b) PAM信号(c) PDM信号(d)

8、PPM信号图4.2.6模拟脉冲调制，30，时无损恢复，通信号采样清理：频带限制为fL FM之间的频带通信号，且采样频率得到满足。n是小于或等于fH/B的最大整数，是低通信号的采样定理。也就是说，频带限制为0fm内的低通信号x(t)，如果存在采样频率fs 2fm，则可以将示例序列中的原始信号x(t)恢复为无损重建。今天的要点，P92操作：测试4.5，31，示例1: 60载波信号(312552kHz)的采样频率。解释：根据通信号采样定理：根据低通信号采样定理，采样频率：定义32，4.3.1量化，4.3.2均匀量化，4.3.3非均匀量化，4.3采样信号(量化方法：s(kT)采样值)。如果显示为n位二

9、进制代码元素，则只能表示M=2N个不同的采样值。总共有m个离散级别，称为量化级别。用这M个量化平面表示连续采样值的方法称为量化。图标均匀量化。特征：如果在模拟信号采样后，样本值继续随着信号振幅变化，则噪声重叠时，接收端无法准确确定发送的样本值。也不能用有限位数字编码信号表示。定义：使用预定义的有限级别对表示模拟采样值的过程进行量化，34，设置：模拟采样信号的值范围：ab量化级别数M是均匀量化时的量化间隔。量化间隔的端点为：量化输出级别qi用作量化间隔的中点时，量化噪声量化输出电平和量化前信号的采样值之间的差异信号功率与量化噪声的比率(即，信号量噪声比)，定义：将输入信号x(t)的值区域划分为相

10、等距离的量化称为均匀量化，将量化电平间隔的中点称为量化。常数，4.3.2均匀量化，35，在量化的噪声功率的平均Nq:表达式中，sk是信号的采样值，即s(kT) sq是量化的信号值，即sq(kT) f(sk)是信号采样值sk。P37页面公式，36，示例4.1将均匀量化器的量化级别数设置为M，输入信号采样值在间隔-a，a内具有均匀的概率密度。测试量化器的平均信号量噪声比。解决方案：或(dB)，这是最大的缺点！即输入信号的概率！37，1，事故：输入信号的特征是出现小信号的概率高，出现大信号的概率小，因此要着重提高小信号的量化信号率。2、均匀量化的缺点：量化噪声Nq确定。但是，信号的强度可能会随时间而

11、变化，例如语音信号。信号小的时候，信噪比也很小。非均匀量化可以改善小信号的信噪比。3，实施方式：通过日志压缩将样本值均匀量化4，非均匀量化原理：使用非线性电路将输入电压x转换为输出电压y: y=f (x)。如果量化间隔被划分得很大，那么在每个量化间隔内，压缩特性曲线可以近似直线地看到。因此，此吴宣仪坡度比的x和y范围均限制在0和1之间，座标y在0和1之间平均分割为n个计量间隔。间距为、4.3.3非均匀量化，38。为了保持信噪比不变，要求：在dx/dy x表达式中，k=常数从上向上解。为了求出c，我们给出了边界条件(x=1，y=1)，得到k c=0，39，对于电话信号，ITU提出了两个建议。比率：对数压缩近似算法是15行压缩，A比率：