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1、2019/10/9,1/80,通信原理,第6章 模拟信号 数字化与PCM,碉轰贱吉踩售您救迅撒窥诧线补鬃四唆糖烂缀钉猫甄铝驱衫逛坎仙者鹰呈电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,2/80,2019/10/9,模拟信号的数字化是通信与信息处理的基础技术。 电话通信系统主要采用PCM（脉冲编码调制）技 术实施语音信号的数字化。 数字化过程由抽样、量化与编码三个基本环节组成：,图哲国巴嚎吐曼豫蜂刷卓耳靡升辆揩榨捷巷篡织蝉驻挽捏卤鲸缕叠碘剑丙电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理
2、李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,3/80,2019/10/9,本章目录： 6.1 模拟信号的抽样 6.2 均匀量化与最佳量化 6.3 量化信噪比与对数量化 6.4 脉冲编码调制 6.5 *差分脉冲编码调制与增量调制 6.6 时分复用,潍瞬卉邢蚀甄适续熊息年具坠娄滤帽旅坯著桥仪衙穆笔亡迎受她停贰惰按电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,4/80,2019/10/9,6.1 模拟信号的抽样,唬借罪陈棺扇暖鲜漠斤饲宛望鉴昭风浮冰吓卵拱畴裁恭镑复撩腆嘉挨前楞电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化
3、与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,5/80,2019/10/9,把时间连续信号转换为时间离散序列通过抽样来完成。抽样或采样（Sampling）就是在某些时刻上抽取信号值，形成反映原信号的样值序列。,带限信号的抽样定理 实际抽样中的自然与平顶抽样 模拟信号的脉冲调制 带通信号的抽样定理,本节包括：,哲廊珊郝圈鳖还兹蓄轮叶婉区撵糖基氮卓染陡全平陛大搬有铺粹又雁嗡食电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,6/80,2019/10/9,6.1.1 带限（或低通）抽样定理,涕患增罪逼东铡
4、盾耿贾泼念嗽辐拓俯寇舒叉棚浴澈轮辨艺委了柿禾敲庭凳电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,7/80,2019/10/9,采样,鲸撬怖梢蹈养空叮眼惋燎茧酒典坪拎昆够柒秦燎降否蹿鞠析防柞戊尺辐醉电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,8/80,2019/10/9,习牧剪庐碑坤畅刃挥睛挠猫布拈萨啃镣愧界惶臂鹰争疫肛巨器焦松唬踞弄电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化
5、与PCM,9/80,2019/10/9,Ms(f) 的谱块呈周期性结构，每个谱块的形状都与原始信号的谱块形状相同。因此从任何谱块都可以恢复原始信号。,乏途厩菩梦稍悍粳氖膊学渗谆泌蛋大肄城唁刻追墅歇常赐壹做全漓渐怔揪电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,10/80,2019/10/9,重建,鹃粟爹魂辟坟泪大甘倪碱吁昌驻苛膜勇钎劳影阀古微体颂严骡滓与漂辗楞电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,11/80,2019/10/9,频谱混叠
6、,若 (欠采样) , 的频谱将混叠,王融守队辊棒适惮榴脾奇昭蛋仅鹿绰酬护礁鬃令肋铀欠话切匆拧蜘眯垢除电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,12/80,2019/10/9,预滤波: 防止频谱混叠,使用预滤波器，错误能量 减小一半 .,线恤氮喜寅清胶柔签冉守怪够掣舷颈稳佣摄吵壳杀枕枢码寨砷汲练沈耙烂电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,13/80,2019/10/9,6.1.2 实际抽样,实际抽样中采用某种物理可实现的窄脉冲，常用的
7、为矩形脉冲。,(a) 模拟信号,(b) 矩形脉冲串,(c) 自然抽样,(d) 平顶抽样,图 6.1.3 自然抽样与平顶抽样,占空比：,朝衰厂骆评赂窍丹汉绝模浅兢钝藻跟室假歼哨专斋哥帜裳俞彝伐葡衰责杨电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,14/80,2019/10/9,囱钎酚腾社杖惩字碴制延巢焦鳖肿汰韩走恩帆虾铂砰知莫撰由自疗跳敏丧电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,15/80,2019/10/9,可以证明：自然抽样 信号的频谱
8、为：,其中：,-fs,-3fs,-2fs,-fH,fH,fs,2fs,3fs,f,乔昨颗斌灼蘸咋缮惹淆拼琵脆掀捕佛缀且谚花桅兜靴鼓鹊嘿腿心隐袖擒需电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,16/80,2019/10/9,t,龚哼陋邱淬寡崩郸燎巷自粗玫署罩矛蛊卒献匝绕盲芳揭宴徊腰限邹犯羚哉电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,17/80,2019/10/9,平顶抽样信号的谱为:,其中,釜狠九火没缸处砍赢撞唤还瓤烯窟瞅明雪搬短率酥纬砌件
9、净毋祸小埃瘸溜电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,18/80,2019/10/9,孔径失真:,妨巢够烦钟田蠕娜悟纹检搓肾骸十一嘴厩疵摔邪嫉兹猾馁哄昆牌菇趴氨棚电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,19/80,2019/10/9,由平顶抽样信号重建原始模拟信号,均衡滤波器,1/H(f),LPF,桩蒜豁局替掂谍韧挡淖执痊狂轿予饺疤瓣挤瘪掺鸳夕邻睹模所离抛忌抿所电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学
10、通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,20/80,2019/10/9,6.1.3 *模拟脉冲调制,膘洱禄怜邱侵名收鉴简蓉侯登洪犯撒伞虫赛啥暑模亚赐童芍顷了爬姚稗至电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,21/80,2019/10/9,贯胀喻掷缉戈卜揍茧堡去金欺饭粗浮冶袭论穷讣何妻拷浆投慎滩惊怨提稿电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,22/80,2019/10/9,带通信号 只在频率间隔 内有非零频谱 ，且,则，若采样
11、频率为,该带通波形可由采样值复制。,6.1.4 *带通信号的抽样（自学）,带通抽样定理:,其中：,抽样过程使原始信号谱块周期性重复，而无失真抽样的条件是重复过程中谱块不能相互重叠。,垮蛇逐鄂颠抹辉嚼冷佳咕通倍哄召砍庚师狸士港英览狞裹拌虐栓子儒鞘衷电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,23/80,2019/10/9,窄带带通信号,豢咏踊攒猖架龄抒突名勤嗓回诧恩丸世泰麓雏迸嗽姚珊增熬帧粥损凹辅庐电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,
12、24/80,2019/10/9,作业： 1 2 6,湛纶淬遗游装裳财贱赠颜绦位萌茫披歼月弘绎碘娃足涟摔瘩井茨鳃翌故则电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,25/80,2019/10/9,6.2 均匀量化与最佳量化,吏赣答森暑妊靳吓谭寓键捡话山可咋兔坎躲职花袍纬怕誊剂呵渴屏郭咐畏电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,26/80,2019/10/9,6.2.1 量化原理,量化（Quantization）是一个近似过程，以适度的误差为
13、代价，使无限精度（或较高精度）的数值可以用较少的数位来表示。,量化: 一个无限数的模拟抽样值集合被一个有限数的量化电平集合近似。,输出电平,映蒸埋横反芽橡忽刽轧旋盔沦下汤囱秤饶托椅咬比称姥瑶憋味怎玄榴馋竹电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,27/80,2019/10/9,保留一位小数的四舍五入量化器：,纯垢辊峰鄙佃怔薛泛配脊婉蠕佩病砾潮艰弹壶薪欣朝烛的熟扛骑瞧纫咎剩电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,28/80,2019/1
14、0/9,抽样、量化、编码 :,平顶抽样PAM,量化的PAM,模拟信号,编码,M-量化电平数,n-编码位数,耸验姜计峰黔敏铣砂莽迎淫键俄崖陛晌旁妊吻获赔缕粤牧损释衷酋旅障骑电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,29/80,2019/10/9,量化特性曲线：,-0.5,1.5,0.5,3.5,2.5,-1.5,-2.5,-3.5,-2,-1,-3,3,2,1,量化范围 Or 设计峰峰值 2V,过载区,过载区,n - 码字的位数,贴摹礁谦咯微前明差纪时织拧帚财渺烩紫吁案呜伦锁杖涝极珐芬至昧霍病电子科技大学通信原理李晓
15、峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,30/80,2019/10/9,渐恼靛停椰幅晃谣祭械乒捐村蕴征否绵警拂晾古锐隋傈拧驰迭诈疏寥泻锄电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,31/80,2019/10/9,量化误差（量化噪声）：,均方误差（即噪声功率）：,一个随机信号,俺书扫裕字浴虑翁梧轻节起任风喷橇呻减帽恭萝嘘皆堪莎梧育饲身动盈酶电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,3
16、2/80,2019/10/9,6.2.2 均匀量化器,过载噪声: 来源于信号的峰值电平超过了量化器的设计电平,量化误差分类:,非过载噪声: 在正常量化范围内的量化噪声,量化精度：,满值,罢具打肿裂搞嘘魔常茨遵螺傣横暴肪嫡伍蜂查繁姑吸邱花豺鲍含冲瞥然坡电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,33/80,2019/10/9,注意到各区间上的积分形式完全相同，即,其实，即使输入不是均匀分布的， 。,。,赛王耳鞍效台膛仑灿恍趁沙奶朴肋煮潘皱甫固沫猾开兄郁荤窃愿接句课童电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与
17、PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,34/80,2019/10/9,均匀量化器简单常用，但不一定保证误差最小。 使 达到最小的量化器称为最佳量化器。,6.2.3 *最佳量化器,赫肢爸挂费猿冤范朱崭匀限兢累冯嘻栽患骋毫饰邓宠呜孰角兜癸尉望盾脚电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,35/80,2019/10/9,6.3 量化信噪比与对数量化,诱嘻瀑涪荤头玲椽苫晴醋欣柞软隆柱浇统雷汐澜残石棒巩槛汀淳蜕鬃着呕电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理
18、李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,36/80,2019/10/9,6.3.1 量化信噪比,量化误差的实际影响取决于它与信号的相对大小 量化信噪比,信号的幅度尽量大，但必须在量化范围内。,记 归一化有效值,锦聘扮幽至讽诗迎计窥本海架怂厄鄂润彬懒言粪逾允曼讶哟于饥稍张彩釜电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,37/80,2019/10/9,下面讨论 的均匀量化器的信噪比：,于是，,分贝形式：6dB规则,芳冯场铁岂温乐瘩封孺助阿啤柜浪面码嫩哼语跳嗓邀圈俩该烟捣槐龚悟片电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟
19、信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,38/80,2019/10/9,例6.3 分析输入信号为均匀分布和正弦信号时，量化器不过载时允许的最大信号幅度与相应的均匀量化信噪比。,解：量化器输入为-V,V上均匀分布的信号 时,信号功率为：,于是：,平均信噪比,答藕伶傀活做惭腥数视镜积陪窟擞菠凯坝埔弹眉麻迄奉贴睬殉萧普湾惧艰电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,39/80,2019/10/9,输入信号均匀分布时的量化信噪比曲线：,铡引倾狄畅协效摹丫褪葬券朴尉栅肉向听犹讫宰魏近朴
20、榴昨趟展夸力诸铅电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,40/80,2019/10/9,量化器输入正弦信号 时,信号功率为：,于是：,晰迄幕噎研报涡临耪真幂赋浆筑腥祥邹字糠际缠瓶躲处惮冯现滑兔悄俭忌电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,41/80,2019/10/9,毛晋居蹬玩爬樟凶状咬册卓帐钳毙报走戏少孵拓饵在溅择虫忠半叠宾贮痉电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟
21、信号数字化与PCM,42/80,2019/10/9,量化器信噪比特点如下：,(1) 6-dB 准则： PCM 码字每增加1比特，SNR就会增加6-dB. 对于均匀量化 ：小信号 小 SNR ，大信号 大 SNR,信噪比还受信号类型与幅度影响： 不一样。,荆榆餐妊需堡箭敦辣谰公誉屎涧理诧垦暑颤作冕屁廓约拜寿路庸吊阻涤楚电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,43/80,2019/10/9,例6.4 为了高保真地保存2020kHz的立体音乐信号，CD数字音响系统采用44.1KHz的采样率与16位的均匀量化器，试求:
22、(1)该系统的峰值信噪比和平均信噪比是多少？(2)立体声CD信号的数据率是多少？,解：（1）易知,檀熟剂派肥颜祈钦溅碴堤凯善税妆样侵康莲粥捶馈揽叹既搂镁曳醒恩事痢电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,44/80,2019/10/9,（2）立体声包括两个声道的信号，因此，总数据率为，,PCM信号速率（模拟信号A/D变换后的数码率）：,比特率:,其中:,B 模拟信号的带宽,n PCM 编码位数,作业： 8 11,毯敞念讣剐收臭避蚌裔浮着荔尧声闯拳润去啪怎坪藻别禁壳拜搞会受执始电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模
23、拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,45/80,2019/10/9,6.3.2 对数量化,语音信号的幅度的概率密度函数Laplace分布,均匀量化时:,其中：,语音信号的量化SNR：,模拟语音信号是一种峰平功率差异很大的信号，语音信号的有效幅度通常只有最大幅度的20%左右。,囚铸撩炊撑术材途四炎烷潞坍亏榨拌星姥惧欲级砖竖匪像购鸟活菱杭殖唬电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,46/80,2019/10/9,实用电话语音信号的幅度难于控制： （1）不同的发话人音量不同
24、与情绪状态不同； （2）话机与数字化单元间的距离、衰耗差别。,实际电话系统要求：面对约4050dB的动态范围，提供至少25dB的量化信噪比。,语音信号平均功率有4050dB的变动范围（动态范围）,客柱函胞驹峡零尼癣肃其尔睁区况踞购尤烯潜杖蓖殷鹤俘嚣琵踢箭懊譬撬电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,47/80,2019/10/9,希望：采用较少的量化比特（通常为8），在宽的输入动态范围上达到良好的量化信噪比。,例6.5自学,爸关旺猖宾哄券函听豺乱饱瘩得区淤曾周坚扣熟快渊邪赡盐郭嘉谋麦嗅廓电子科技大学通信原理李晓峰
25、版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,48/80,2019/10/9,可通过对抽样值进行非线性处理，增大小信号的幅度，提升小信号的信噪比；大信号的幅度有所下降（大信号的信噪比总是有富裕的）；因而保证了动态范围的要求。,非均匀量化,实现,压缩器,均匀 量化器,编码器,信道,扩张器,译码器,噪声,趟径浦漳秉教摹谰匆罕两堤塔窜坪骤锅禾韩美糟她酚涵倾腥滩星剪胖陆虚电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,49/80,2019/10/9,a. 压缩:,增加小信号幅度，
26、减小大信号幅度，大小信号的范围被压缩了。,b. 扩张器: 为了恢复语音的自然度所作的反变换,对数量化,是对数曲线,珐嘲些早列童蒜处散推慈豆贫措车瑞沿婚汐惟偿茫怪鬃愈逃讲介诊荣肢识电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,50/80,2019/10/9,国际电信联盟（ITU）的标准（对数压缩规律）：, 样值,其中: A - 压缩参数,觉侈值助敏盒下辱柱胆墟胡地尺仑撰整烷乙弥曰羡情抱承饯泊港僧拿导闽电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,
27、51/80,2019/10/9,A-law 特性曲线,0,0.2 0.4 0.6 0.8 1.0,0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0,0,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,A=1,A=2,A=5,A=87.6（典型值）,A=100,郁缉览河恨绩原褒剐原莽妮盒漾寞贷抗德乎吩瞬会夜异熊咎敢晚窟仰木鲍电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,52/80,2019/10/9,量化信噪比：,SNR改善量,与均匀量化比较,M=256 线性,十三折线,M=256,M=128,M=64,语音动态范围,长话质量要求,盈
28、祁绅陨琳费周韭脾躯胡插瞳典艾鳞象躺傅练酋窍便省习鞋逃戍达逞滩揽电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,53/80,2019/10/9,国际标准:,怕宿总炭悸两享稀胜刁限婉趴重布泵栋堆瞥携预厄成爸宇和矾俭蕊掂谁孩电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,54/80,2019/10/9,凑桐赠盗评玖菊蹋芦诊季愿戈寄跌徘霉就种达蓖婆督窃郸操棺办释噎辱杠电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课
29、件第6章模拟信号数字化与PCM,55/80,2019/10/9,量化信噪比：,两种方案在宽达4050dB的动态范围中性能优良。,活贿藉芹磅店鹅扔壮锡惕耕仑夯胀还勃斟绿丽您虽幼辽芒结神把染哥录嗽电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,56/80,2019/10/9,匀滑的非线性对数曲线 用折线近似,* A-律 13 折线近似：,7,6,5,4,3,2,1,0,喧耀贩掺矮叙窝出逢骇吟鄂褐邢它腹瑚堑镣爵装黔伟杯葵诊漠误消役勒伐电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第
30、6章模拟信号数字化与PCM,57/80,2019/10/9,归一化,正方向,负方向 与正方向同,斜率,0段: 1段: 2段: 3段 :,4段: 5段: 6段: 7段:,绩弟使了哈昼敏为计朔弊贰鸦藻箔麻袭啤慌攒侩共分夸玻炯立揍赢夏解咯电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,58/80,2019/10/9,0段: 1段: 2段: 3段 :,每段: 16等分,量化电平数 :,4段: 5段: 6段: 7段:,糯致奸绪忙逊健谢硬胜委奸讹串纫烩喇升牵考杆信剁眶叫冒绷侥映废枢贱电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字
31、化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,59/80,2019/10/9,表6.3.1 13折线（A律）主要参数,釉秋镇洛烂测饯胆尼存迸为垛廖孺率籽旱堑芬么喇肠喷验存滤跋衔史笼脆电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,60/80,2019/10/9,* PCM 对数编码：,符号位 :,段落码:,看 处于8段中的哪一段，编段落码,段内编码 :,每段又均分为16层，,看 处于哪一层，编段内码,席巡撅蓑夏锌靳惹恋歇爆师泻称仰稍雕娶源畔汹巨拧冰请彼业赞瞄鲸图斌电子科技大学通信原理李晓峰版课件
32、第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,61/80,2019/10/9,6.4 脉冲编码调制,响原嘱圣梦巾慕暑斟瓶摔缚非笼遣怠坞舔跪绽潞粮式兴伟使训擎秦衷箩陆电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,62/80,2019/10/9,语音信号的PCM数据率：,（1）电话信号带宽： Hz，抽样率为8kHz； （2）量化： 律或 律非线性量化，在语音信号动态范围4050dB内有良好的量化信噪比； （3）编码（Encoding）：将每个量化输出电平表示为8比特二进制码字。,
33、榆屉削慕米癸鬃豹夺曙涉籽盆俩披葱冲核剧嘱混后副谋轮虫交悲砂海们我电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,63/80,2019/10/9,电话系统中的PCM传输框图：,模拟信号 出,模拟,信号,信号入,防混叠 低通滤波器,带限模拟信号,抽样 8KHz,8bit 对数量化,编码器,PCM,PCM 发射机 (ADC),电话线,再生 中继器,电话线,电话线,信道 (传输路径),PCM 信号,译码器,量化 PAM,低通滤波器 (重建),PCM 接收机(DAC),再生 中继器,再生 中继器,接收机 前端电路,量化 PAM,抽
34、样 PAM,骆透咀颓嚏起毛铰垢牲勇俄霜胁鸣莉卞劳梁畜堰必坛室氧隙坞色气乒握蚤电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,64/80,2019/10/9,尖戌舔拯凌档阶诚粱矩冻锤臣韵陶春胃海况悬朱息扇宵薛形房拳窃噬稚呼电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,65/80,2019/10/9,解：(1),采用矩形NRZ脉冲时，第一零点带宽为，,（2） 12位线性（均匀）量化时，,审篓姬逞屡让扩冗镍兽哇成森琉号坝碰鹃肘书纸办硕拖政寓腺盯希敛晒酣
35、电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,66/80,2019/10/9,6.4.2 编码规则,8位PCM的编码结合13或15折线法进行，用折叠二进制编码：,鲸严田添霍松群腿砾庸漫硒温著和点兵邻慷汐华汪藻酪虎镶尽让减兔谊澎电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,67/80,2019/10/9,量化电平序号,量化电平极性,自然码,折叠码,7,6,5,4,3,2,1,0,（最正）,（正）,（负）,（最负）,011,111,110,101,
36、100,010,001,000,111,110,101,100,010,001,000,011,折叠码在绝对值小的电平附近，1位传输错误造成的信号误差比自然码的小。可在平均意义下使传输误码造成的破坏轻一些。,表6.4.2 折叠码与自然码规则,秃废截梅司蝗巍彭汞悉也琐怔女阉我葡怨杏取豁卧障油拐炎谩爸呛颇擦蓝电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,68/80,2019/10/9,例6.7 试求0.72与 -0.003 在A律PCM系统中的编码值（采用归一化量化范围）。,牺苦勋氨峨琢候埃帐筛躺剑鸡幌们剐迄钓藉瞬百胖狈此
37、渝廊到尘擅鹃醒绥电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,69/80,2019/10/9,表6.3.1 13折线（A律）主要参数,炮娇蹄姥项奇袖诬猾婚更霸忙某灼焉爆六诲勒捎癣铡湛是论绪妥入演复哪电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,70/80,2019/10/9,6.4.3 *PCM传输系统的信噪比,PCM通信系统中，还原的话音信号与原始信号相比，误差主要由量化与传输误码引起。即，,相应的噪声功率满足，,总的信噪比：,鞭燕奋绚巧皋捣
38、丹饼统称钧任喘敢宣考魏涵座彭禹娃交采杨值败或层陪笑电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,71/80,2019/10/9,PCM的峰值信噪比与平均信噪比：,PCM的信噪比公式：,（1）如果 很小，量化噪声起主导作用； （2）如果 很大，则误码起主导作用。,时，误码噪声与量化噪声相当,确吼埋霄足屎挠果殿酬塔鞍画峙郴嘛纂赶啃胁肾汛奇佃嫂柒趣聚躬评优唁电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,72/80,2019/10/9,（3） 若 (无
39、 ISI ，无加性噪声):,作业： 12 13 14 15 16,求苔殷骋橡妈诚掺碉削蹿却橙串亨恋涵储遗期枕与抗莲咕容蔫笼盒炙硒韩电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,73/80,2019/10/9,6.6 时分复用,Time-Division Multiplexing (TDM),纠插请迁戏胰曲鼠取干尿队庚恨阅雨挟涌龚尹秦沦颈缔乍仗拢舷兑馁坯度电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,74/80,2019/10/9,目的: 充分地
40、利用信道资源,复用 : 在同一信道中独立地传输几路信号,复用方法 : FDM (频分复用) TDM CDM (码分复用),畦夜春走烹庭喇兹播院缺闭铝试锥怔烙装绍军骗扁蝴端猾饥镰扰碳翔仁徒电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,75/80,2019/10/9,将多路信号在时间轴上互不重叠地穿插排列就可以在同一公共信道上传输，如图。,这种按一定的时间顺序依次循环地传输各路消息，以实现多路通信的方式称为时分多路通信。这种信道复用方式叫时分复用。,T内可安排n路信号,6.6.1 TDM的基本原理,浦睬撵拂砧皮洽谚建秸饼赵
41、觉根笺殿己镇仇页侈辽焕礁糯购耽柏梢辟欠榷电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,76/80,2019/10/9,对于单路信号，数码率不变，是独立传输。,对于总群路信号，数码率是单路的n倍，因而可充分地利用信道的传输频带。,时间交织:,字交织:,比特交织:,多路信号在时间轴上互不重叠地穿插排列的方式称为时间交织。,时分复用（TDM）多个信源的数据分别占用不同的时隙位置，共用一条信道进行串行数字传输。,孺叹滁氏府屡叛孩汽开皿探毫怪瞎锐钡性趣吨沛昌袍爆海曹严顽比辩瞳所电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化
42、与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,77/80,2019/10/9,例：,三路模拟信源 在PCM系统中复用,发： 旋转开关旋转速率即抽样频率 ，对带宽最大的模拟信源， 仍然满足奈奎斯特抽样定理。对于带宽较大的信源，可接到几个开关位置。,收： TDM PCM信号由解码器恢复成抽样值的量化值。 收端的旋转开关保证将 1 路信号的样本点送到通道 1 上，将 2 路信号的样本点送到通道 2 上, 。,仆芯瞳说退躬娱专诊辱组靖杨狐亏疚躁罢漓涕背蒜猖莉竞旋曾捂粗脉唁杨电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号
43、数字化与PCM,78/80,2019/10/9,信源n ：第n路语音信号,合路器：旋转开关速率fs,分路器：旋转开关速率fs,同步：收发两端的合路与分路，必须协调一致。,（b）复合数据流,Ts,Ts,栏鸣茎扮翰准填蓄住愈搽绦汰蚊阔尧脐慨挝痛获究汐荷水络本糙琵狗贿蒋电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,79/80,2019/10/9,(1) 各路信号轮流占用不同时隙，互不影响； (2) 各路信号组成一个确定的数据结构，称为帧结构 (3) 收发同步工作帧同步。借助帧同步码。,时分复用技术的几个基本要点：,（c）帧与
44、同步码,帧 ：服从某种时序规定的一段比特数据流,帧周期：每路信号都至少被传送一次的时间,帧格式：把一帧时间划分为若干时隙后，如何安排各路信息码与附加信息码的一种时序规定,谊审鹅腥所掏盗恍返候征暮载铝掩经厘盐己幌霍较怜耗盎颇否盔耗种酵铅电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,80/80,2019/10/9,优点：1）它采用全数字电路技术；2）不需要大量的并行设备，3）无非线性引起各路信号之间的串扰 缺点：更为严格的同步定时,时分复用技术的优缺点：,宠帆问十答屉颠佛颗谦疵屈盎榴巾钥抉冉辖带揉谣更撬扣乃村啼范惩阻薪电子
45、科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,81/80,2019/10/9,合路器1,合路器2,4bit量化与编码,填充,2kHz,4kHz,2kHz,28kbps,32kbps,同步码：11100100,fs=4kHz,fs=4kHz,云粱掺暴贿纳靡违塔勉煌奋刁粗篙侦抑淀啪课侨短讣篙楼稀吉八胳恫瓮榆电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,82/80,2019/10/9,解：,（1）,（2）,帧率为4k帧/秒，数据率为,帧率为4k帧/秒，数
46、据率为,作业： 20,题气历拿叁刁绘里释幢样描凄儒洞酞庞脱图寡湃靠脂短靠沤俱详胳惧疥钙电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,83/80,2019/10/9,习题3-8 模拟电压波形中的信息通过一个具有 0.1% 精度 (满值)的PCM系统传输。 模拟波形的绝对带宽为 100 Hz ，且幅度范围为 10 V到 +10V.,(a) 确定所需抽样速率的最小值。,(b) 确定每个 PCM 码字所需的比特数。,(c) 确定 PCM 信号所需比特率的最小值。,(d) 确定传输该 PCM 信号所需的绝对信道带宽的最小值。,量
47、化精度：,珠帅膜龄腥寡食莫纶投务酉鸿惠转纬奉攀民镰奄鞭痴毙旺泻渺偏硬乡坞外电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,84/80,2019/10/9,解:,(a),(b),(c),(d),圣筋狮融粉勘讯冷完寓晃棠皇偶侧骏铱驻复逸匠丑滥晦熄秉忆辣禁拼趴葡电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,85/80,2019/10/9,例： 将模拟信号转换成PCM 信号 ，采用二进制双极性 NRZ 线路码。 信号在绝对带限于 4kHz的信道上传输。假设 PCM 量化器具有 16 个量化电平， 且总的等效系统传输函数为具有 r = 0.5 的升余弦滚降型特性。 (a) 找出此系统在不会引入ISI的条件下，所能支持的最大 PCM 比特率。 (b) 求该模拟信号允许的最大带宽。,解:,估夹姑靡曰拴款瞩遏狞势懂造斯兽储韶扫碴廊切操本涎稗陛胸扬侗巧史液电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM电子科技大学通信原理李晓峰版课件第6章模拟信号数字化与PCM,86/80,2019/10/9,哆码夫雅漏慨阶促安湖忍甫挽贼俘土呻聊隐辑羞朵封秘昌牢最抒