数字通信原理第4章.ppt

第4章模拟信号的数字传输4.1脉冲编码调制(PCM)图4-1模拟信号数字传输方框图抽样是对模拟信号进行周期性的扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。我们要求经过抽样的信号应包含原信号的所有信息，即能无失真地恢复出原模拟信号，抽样速率的下限由抽样定理确定。
量化是把经抽样得到的瞬时值进行幅度离散，即指定Q规定的电平，把抽样值用最接近的电平表示。
编码是用二进制码组表示有固定电平的量化值。实际上量化是在编码过程中同时完成的。图4-2是PCM单路抽样、量化、编码波形图。图4-2PCM单路抽样、量化、编码波形图抽样的意义
2.抽样定理
抽样定理是模拟信号数字化的理论基础。其内容是：一个频带限制在0到fx以内的低通信号x(t)，如果以fs≥2fx的抽样速率进行均匀抽样，则x(t)可以由抽样后的信号xδ(t)完全地确定。而最小抽样速率fs=2fx称奈奎斯特速率。1/2fx这个最大抽样间隔称奈奎斯特间隔。图4-4Xδ(ω)频谱3.实际抽样图4-5自然抽样的方框图和各点波形与理想抽样的频谱比较可以看出，xs(t)的频谱为X(ω)按Sa(ω)分布搬移到kωs位置，而理想抽样仅是X(ω)的简单搬移。它们的相同之处是当fs≥２fx时，都可通过低通滤波器获得x(t)，不过自然抽样得到的X′(ω)为图4-6xs(t)的频谱(2)平顶抽样。平顶抽样又称瞬时抽样，它与自然抽样不同之处在于它的抽样信号xs(t)中的脉冲均具有相同的形状——顶部平坦的矩形脉冲，矩形脉冲的幅度值即为抽样的瞬时值。
原则上说，抽样点可以任意选取，但为了方便起见，瞬时抽样点可选择在脉冲中心。图4-7平顶抽样产生框图及波形图平顶抽样的频谱为图4-8平顶抽样信号解调原理方框图4.1.2脉冲调制4.1.3量化图4-11量化的物理过程1.均匀量化图4-12两种常用的均匀量化特性(2)均匀量化的缺点。
均匀量化时其量化信噪比随信号电平的减小而下降。要改善小信号量化信噪比，可以采用量化间隔非均匀的方法，即非均匀量化。2.非均匀量化1)μ律与A律压缩特性2)数字压扩技术4.1.3量化步骤二：Y轴输出信号归一化后，均匀地分为8段图4-1713折线4.1.4编码和译码1、模拟信号数字化传输（PCM通信系统模型）4.1.4编码和译码2、编码的码字与码型3、常见二进制码型二进制码型设计原理：二进制码型误码分析：（极性误码）语音信号中大信号出现的概率较小，所以一般采用折叠码。循环码虽然与折叠码对信号的影响差不多，但其实现的电路比较复杂。

采用折叠码的另外一个优点：简化编码过程。（原因：去掉极性码，剩余的码表示信号的绝对值，只要正负信号的绝对值相同，则可以进行相同的编码）4、逐次比较型PCM编码原理段落码量化级序号（3）逐次比较型编码器原理编码的实现：编码的实现：（1）逐次比较型PCM译码器原理（2）PCM译码实现求上例中的解码电平？
qD=码字电平+△k/2
=1216△+△8/2=1216△+64△/2=1248△
求量化值？
qk=qD/2048△=1248△/2048△=39/64=0.609
量化误差：
1250△－1248△＝2△4.2增量调制(ΔΜ)图4-23用阶梯或锯齿波逼近模拟信号2.译码的基本思想3.简单增量调制系统框图(1)放大和限幅电路。相减器在这里用多级放大和限幅电路代替，放大器输入端加上x(t)和-x0(t)，起到相减的作用，经过放大e(t)=k［x(t)-x0(t)］；为了判决器更好工作，e(t)经放大限幅变成正负极性电压，只要x(t)-x0(t)＞0，d点为一较大的近似固定的正电平，反之x(t)-x0(t)＜0，d点为一较大的近似固定的负电压。图4-26简单增量调制各点波形
x(t)，x0(t)的波形；
(b)-x0(t)的波形(即b,g点的波形)；
(c)e(t)的波形(即c点的波形)；
(d)d点的波形；
(e)定时脉冲；
(f)e点的波形；
(g)f点的波形(2)定时判决电路。它由D触发器和定时取样脉冲完成判决任务。定时取样脉冲是间隔为Ts的窄脉冲，在定时脉冲作用时刻，d点电压为正，触发器呈高电位，相当于1码，反之d点为负，触发器呈低电位，相当于0码。e点波形(即p(t))如图4-26(f)所示它是单极性的。1码的高电位一般约为几伏；0码时是低电位，一般为零点几伏。p(t)作为ΔM信号可直接送到线路上传输，或者经过极性变换电路变为双极性码后再传输，此外，p(t)送到本地译码器产生-x0(t)。(3)本地译码器。它由码型变换和反相放大、积分器和射极跟随器等3部分组成。由于p(t)是单极性的，因此加到积分器前一定要变为双极性信号，这就是需要码型变换的原因。
反向放大一方面把双极性信号放大，另一方面使它反相，这样经积分就得-x0(t)。积分器一般用时间常