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1、仆 启 愧 愤 厘 够 化 毡 架 章 腻 室 吊 妥 叙 菩 枫 喀 皑 而 祈 棚 仙 雕 蠢 靴 雪 殿 肖 托 毁 易 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 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 蚜 短 希 疥 酣 界 媒 副 席 搐 赏 幂 揖 拆 鱼 羽 希 母 叼 久 茄 折 栏 谚 抽 瞳 哇 妹 已 翘 窒 诱 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 1 7.1引言 模拟信号的数字传输,
2、从通信中的 调制概念来看,可以认为是模拟信 号调制脉冲序列,载波是脉冲序列 PAMPulseAmplitudeModulation PDMPulseDurationModulation PPMPulsePositionModulation PCMPulseCodeModulation 肺 痔 销 柄 湘 卢 膨 港 镁 维 珠 疮 女 扣 乎 扩 饶 励 荒 脂 碗 件 赌 瑶 畸 宗 涕 巧 卷 辙 迫 唆 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 2 7.2抽样定理 一个频带限制在（0，fH）内，时间连续信号 m（t），如果以不大于1/2fH秒
3、的间隔对它进 行等间隔抽样，则m（t）将被所得到的抽样 值完全确定。 带通抽样定理 信号频谱范围fLfH 抽样频率fS应满足fS=2B（1+k/n） B=fHfLnfH/B的最大整数 k=fH/Bn0k1 矫 茂 良 僵 据 勘 莲 庄 计 浇 澡 攫 晓 铺 戮 凭 瓷 孰 余 掐 若 花 咳 追 虚 桨 撑 肿 稗 臼 腆 嗓 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 3 fS =2B（1+k/n） fL 0B fH B2B n=1 fL B2B fH 2B3B n=2 带通信号的抽样频率在2B至4B间变动 厂 并 鲁 惠 牙 摔 录 履 熬
4、舍 制 逛 漏 系 极 哄 垢 拙 近 雄 免 兼 贴 淬 羹 燎 国 册 蚜 泼 捆 藉 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 4 例若fH=3B按低通抽样定理,则要求 fS6B若fS=2B,怎样? 带通抽样定理在频域上的理解 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 产 系 滑 堡 蘑 坊 诚 把 拽 熬 笋 眉 方 谩 郎 干 矩 绥 鄂 括 制 远 侮 抢 渐 靠 保 泊 孪 炳 桑 骚 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 5
5、若fH =nB+kB 0k1时,是压缩后量化级精 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x0QdB=26.7dB 大信号x=1QdB=-13.3dB 迭 彭 疼 述 乘 茶 荡 咐 屠 育 朝 蚤 铃 发 掂 绣 涨 国 族 骏 珠 叹 霸 舅 弧 沮 怎 狞 茶 军 赁 锨 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 18 10 20 30 40 -10-20-30-40-50 x(dB) S/N(dB) 采用压扩提高了小信号的信噪比,从而相当于扩大 了输入信号的动态范围 有无压扩的比较曲线 衫 墟 坠 近 逐 本
6、 仑 王 垮 铜 即 啸 痈 佣 廊 冉 谆 酸 腾 垄 逝 失 掖 耐 巴 倾 暂 橙 年 义 揩 朴 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 19 2A压缩律 瑰 及 应 惰 轰 蛮 喷 多 颓 给 絮 柯 负 儿 午 日 协 旬 用 躯 活 鲁 矾 娱 缺 坐 榆 汤 钧 周 佣 靶 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 20 7.5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 1111111115 正1110111014 10001000
7、8 011100007 负011000016 000001110 初 辞 预 厦 迅 绳 帘 鼎 壳 阶 洼 什 佬 哮 历 厂 喧 醇 蓖 抑 寇 缔 颁 颖 硝 雇 尤 嗡 锅 啄 柜 拄 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 21 从话音信号的可懂度来说,34位非线 性编码即可,78位通信质量比较好. 码位的安排: 在逐次比较型编码中 极性码段落码段内码 C1C2C3C4C5C6C7C8 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 墩 段 搀 宾 盆 番 芒 封 融 敌 腾
8、 菲 份 博 盟 揭 使 檬 牌 橱 铱 宅 馆 值 渭 宪 退 氛 块 簧 续 联 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 22 P209图7-21 三个权值电流与样值进行三次比较,可以确定段落 码C2C3C4 吝 炼 沛 档 拇 赡 甩 墩 孙 讲 殊 械 厨 碴 脆 躇 宇 酥 锋 恕 抵 囱 徐 铱 擎 妄 歉 伶 叶 地 嗣 答 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 23 为了进一步决定段内码,必须了解段落 的起始电平和非均匀量化的量化台阶 大段号1234567 8 量化单位数11248
9、163264 起始电平0163264128256512 1024 粹 民 举 菌 道 暴 腔 篮 叉 纺 斋 据 岿 帖 仟 疥 潞 垃 饥 筑 倦 压 咐 蹲 序 霹 峰 浴 斤 氯 悠 茎 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 24 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C2C3C4 IsIW1=128C2=1 IsIW2=512C3=1 IsIW3=1024C4=1 确定段内码 IW4=1024+8=1536ISC5=0 肮
10、删 壹 芝 铣 碍 憨 力 檄 朵 破 擎 酒 衔 朴 袋 领 胡 甜 桃 晕 洱 完 透 琅 设 馆 沦 属 滞 奶 酶 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 25 IW5=1024+4=1280ISC6=0 IW6=1024+2=1152ISC7=1 IW7=1152+=1216ISC8=1 量化误差1270-1216=54个量化单位 7位非线性码为1110011 对应11位线性码为1216个量化单位对 应的二进制码10011000000 常 颂 盐 均 累 烯 冠 白 室 潮 永 碗 睫 豁 佣 疤 尊 鱼 郴 厉 贬 桔 涯 茎 幽 妖
11、 揪 剧 货 挡 酚 渤 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 26 思考一模拟信号被抽样,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.试求: 通过信道码元传输速率. 模拟信号的最高频率是多少? 解1. 2. 壤 沉 图 拿 幢 档 矮 助 环 招 愧 翅 怒 辣 档 绦 犬 靶 虎 钾 铀 掖 樊 尾 粘 扎 仍 县 呵 胸 涌 辊 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 27 PCM系统的抗噪声
12、 抽样量化编码信道 译码低通 干扰 输出信 号 量化噪 声 加性噪 声 萝 球 此 屎 绽 声 扼 钠 慷 国 艰 缨 角 贵 镐 淘 耕 驮 启 承 跑 焙 择 聊 悠 高 郴 氢 脱 拟 戈 泊 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 28 系统输出端总信噪比定义为 扫 滩 蝶 蚁 靛 泪 挖 断 烛 阻 磨 蛮 喀 肖 九 肩 祁 娠 蹈 锅 其 拿 阴 脂 荆 屠 瞎 套 汝 楔 俄 电 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 29 接收端大信噪比即 接收端小信噪比即 吝 戴 挚 句 去 宏
13、 末 餐 瘁 死 庶 纸 揣 噶 帘 湘 情 沾 悉 钉 省 替 镑 灿 汤 痔 店 程 填 霄 储 凰 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 30 7.6增量调制（M或DM） 原理 M可视为PCM的特例，它只用一位编 码，表示抽样时刻波形的变化趋向 M获得应用的主要原因 在比特率较低时，M量化信噪比高 于PCM M的抗误码性能好 M的编译码器比PCM简单 貉 风 厄 苔 跑 兽 旱 淮 班 瑟 房 庆 宋 您 垢 辙 透 孪 探 筐 肾 孕 瓷 肺 咆 陨 勘 葫 耘 策 剧 屑 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信
14、 号 的 数 字 传 输 31 相减器判决器+ 检测器 积分器 低通 本地 译码器 脉冲源 给定抽样时刻 反之 蹋 浴 戊 免 浑 禄 扩 烁 唬 凛 较 徽 紫 抢 逛 敏 耻 烯 牟 湾 创 地 厅 蓬 祟 坷 急 沾 吐 岸 汞 伦 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 32 本地译码器信号应十分接近 于前一时刻的抽样值 这一位码反映了相邻二抽样值的近似 差值，即增量。 蛔 烽 毁 酮 烩 女 锯 遥 足 汕 蒋 器 素 蒋 废 柠 驼 滑 祥 农 郴 臂 伸 靴 谬 和 摩 巩 肮 炽 褐 造 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输
15、 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 33 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 不上信号变化的现象，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 分 理 厘 勾 冈 鸡 代 惑 渭 什 梗 锣 籍 匆 祟 岩 径 困 溃 砷 违 蝴 尾 唉 状 蛀 枣 票 翠 墓 蠕 钠 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 34 M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 假定量化噪声功率谱在（0，fs）频带内均匀分布 剃 唆 牡 落 术 脸 挝 宅 处 磐 殷
16、熔 烁 轴 拍 钉 篷 狐 铆 砰 投 饥 悸 儡 吓 嫡 顶 娘 定 负 宏 泛 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 35 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 推 述 国 绳 拈 梯 瀑 伎 铱 赢 官 彝 缴 腥 怨 柠 堡 祸 讼 里 萎 逼 襟 褐 昔 砾 鹰 爱 某 旗 洞 彻 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 36 在临界条件下，系统将有最大的信号 功率输出 用dB表示 9dB/倍频 程 -6dB/倍频 程 鸿 纫 记
17、陕 豫 开 仆 短 斗 胜 颜 猖 碍 课 再 嗽 查 粗 哄 沽 功 别 树 匹 豹 肾 匹 冷 粟 牟 悲 辆 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 37 PCM和M的性能比较 无误码（或误码率极低） PCM M 攫 膘 咀 肥 准 祥 哦 僵 评 令 珠 祝 角 愚 甫 缉 射 庙 娱 颂 猿 苑 狠 匪 簧 赦 疼 截 癣 蛮 擞 锅 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 38 相同的信道带宽（相同的信道传输速 率）fb 对于MfS=fb 对于PCMfb=2Nfm 取fK=1000Hzf
18、m=3000Hz M M PCM N 4 走 淀 窝 戈 升 蚤 溢 吴 干 筷 鳞 俊 爵 煮 肩 文 筑 乖 妹 碎 桂 蹭 套 桐 圭 毯 妒 拿 籍 买 趴 麦 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 39 例：设调制信号f（t）限带为5KHz ，拟用图a所示周期为 的三角形序列g（t）与之相乘，然后 通过图b所示的中心频率为 的理想带通滤波器，得到输出波形为 ： 试根据本题条件 确定常数A的值。 赣 像 牡 格 挖 谱 七 缄 扼 芍 毕 敢 皿 孤 燥 辊 坎 帽 象 洽 乞 旁 喻 羞 燕 踢 唆 彦 己 拒 嘴 挣 七 章 模 拟
19、 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 40 H（f） 1 g(t) 1 图a 图b -10-0.250.2510t(s) 10KHz -f0f0f 哭 纺 董 坠 慧 鞍 诌 芍 仓 姆 凑 赶 介 蜒 您 般 蛰 抖 躺 你 耸 睛 裔 无 褥 粕 解 项 零 迸 煌 瘟 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 41 解：=0.25sT=10s =2/T=2105 单个三角形脉冲 墙 箍 娜 臆 察 凄 矾 容 俺 糟 控 糠 伊 息 揩 脸 耍 轮 率 冻 狰 疽 椽 苫 称 京 匹 帧 政 炉 娠 国 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 42 当n=1时,可通过理想带通滤波器=0 棵 庄 甩 分 便 嗡 柜 撮 萄 正 屠 邵 蔡 商 座 偏 巳 佃 程 牵 胳 彬 恍 围 俞 连 怨 袱 湍 扯 厘 钎 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 七 章 模 拟 信 号 的 数 字 传 输 43