1、1第七章 模擬信號的數(shù)字傳輸7.1 引言7.2 抽樣定理7.3 脈沖振幅調(diào)制7.4 模擬信號的量化7.5 脈沖編碼調(diào)制7.6 增量調(diào)制27.1 引言 模擬信號的數(shù)字傳輸,從通信中的調(diào)制概念來看,可以認為是模擬信號調(diào)制脈沖序列,載波是脈沖序列 pam pulse amplitude modulation pdm pulse duration modulation ppm pulse position modulation pcm pulse code modulation37.2 抽樣定理 一個頻帶限制在（0，fh）內(nèi)，時間連續(xù)信號m（t），如果以不大于1/2fh秒的間隔對它進行等間隔抽樣，則m

2、（t）將被所得到的抽樣值完全確定。 帶通抽樣定理 信號頻譜范圍fl fh 抽樣頻率fs應滿足 fs =2b（1+k/n） b= fh fl n fh/b的最大整數(shù) k= fh/b n 0 k 14b2b4sflfb2bb3b41n2n3n4nfs =2b（1+k/n）fl 0b fh b2b n=1fl b2b fh 2b3b n=2帶通信號的抽樣頻率在2b至4b間變動 5 例 若fh = 3b 按低通抽樣定理,則要求 fs6b 若fs=2b, 怎樣? )(m)(sm)(sm帶通抽樣定理在頻域上的理解以 fs=2b抽樣,抽樣后,各段頻譜之間不會發(fā)生混疊,采用帶通濾波器,仍可無失真地恢復原始信號

3、6若fh =nb+kb 0k1時, 是壓縮后量化級精度提高的倍數(shù),也就是非均勻量化對均勻的信噪比改善程度 當=100 小信號 x0 qdb=26.7db 大信號 x=1 qdb=-13.3db2/2xyxyqdblg20191000183610203040-10-20-30-40-50 x(db)s/n(db)采用壓擴提高了小信號的信噪比,從而相當于擴大了輸入信號的動態(tài)范圍有無壓擴的比較曲線202 a壓縮律axaaxy10ln111ln1ln1xaaaxy8184861xy21418116.87a217.5 脈沖編碼調(diào)制 常用的二進制碼有自然二進碼和折疊二進碼兩種樣值脈沖極性 自然二進碼 折疊

4、二進碼 量化級 1 1 1 1 1 1 1 1 15 正 1 1 1 0 1 1 1 0 14 1 0 0 0 1 0 0 0 8 0 1 1 1 0 0 0 0 7 負 0 1 1 0 0 0 0 1 6 0 0 0 0 0 1 1 1 022從話音信號的可懂度來說,34位非線性編碼即可,78位通信質(zhì)量比較好. 碼位的安排: 在逐次比較型編碼中 極性碼 段落碼 段內(nèi)碼 c1 c2c3c4 c5c6c7c8非均勻量化 168=128個量化級相當于均勻量化的11位161+1+2+4+8+16+32+64=2048 23p209 圖7-21三個權(quán)值電流與樣值進行三次比較,可以確定段落碼c2c3c4

5、8184861xy21418111281wi5122wi322wi10243wi2563wi643wi163wi24為了進一步?jīng)Q定段內(nèi)碼,必須了解段落的起始電平和非均勻量化的量化臺階大段號 1 2 3 4 5 6 7 8量化單位數(shù)1 1 2 4 8 16 32 64 起始電平 0 16 32 64 128 256 512 102484起始電平wi5c45起始電平wi6c26起始電平wi7c 起始電平7wi8c25例：設輸入信號抽樣值為+1270個量化單位，采用逐次比較型編碼將它按照13折線a律特性編碼8位碼。 確定極性碼c1 抽樣值為正， c1 = 1 確定段落碼c2 c3 c4 is iw1

6、 =128 c2 =1 is iw2 =512 c3 =1 is iw3 =1024 c4 =1 確定段內(nèi)碼 iw4 =1024+8=1536is c5 =026iw5 =1024+4=1280is c6 =0iw6 =1024+2=1152is c7 =1iw7 =1152+=1216is c8 =1 量化誤差 1270-1216=54 個量化單位 7位非線性碼為 1 1 1 0 0 1 1 對應11位線性碼為1216個量化單位對應的二進制碼 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 027思考 一模擬信號被抽樣,量化編碼為pcm信號,量化電平級數(shù)為128,且另加1bit作為碼字的同步碼.該p

7、cm信號在滾降系數(shù)=1,帶寬b=24khz的信道中傳輸.試求: 通過信道碼元傳輸速率. 模擬信號的最高頻率是多少?解 1. 2.224)1 (ktsskbittrsb/241sbfr8khzfs3khzffs5 . 121max28pcm系統(tǒng)的抗噪聲抽樣量化編碼信道譯碼低通)(tm)(tms)(tmsq)(tmsq)( tm干擾)()()()(0tntntmtmeq輸出信號量化噪聲加性噪聲29系統(tǒng)輸出端總信噪比定義為 )()()(222000tnetnetmenseq)()(2200tnetmensqqnm222)()(2200tnetmenseeep41nenneppmns222200241

8、224130接收端大信噪比 即接收端小信噪比 即1242nepnns2002/1242nepepns4/ 1/00317.6 增量調(diào)制（m 或 dm）原理 m可視為pcm的特例，它只用一位編碼，表示抽樣時刻波形的變化趨向m獲得應用的主要原因1. 在比特率較低時， m量化信噪比高于pcm2. m的抗誤碼性能好3. m的編譯碼器比pcm簡單32相減器判決器+檢測器積分器低通本地譯碼器脈沖源)(tm)(tm)(teq)(tst)(0tp)(tn)( 0tp)(0tm)(tnq給定抽樣時刻反之it10)()(輸出iitttttmtm00)()(輸出iitttttmtm33本地譯碼器信號 應十分接近于前

9、一時刻的抽樣值 這一位碼反映了相鄰二抽樣值的近似差值，即增量。itttm)(1)(itttm)(1itm)(itm)(itm)(tm)(tm34當信號頻率過高，或者說信號斜率陡變時，會出現(xiàn)本地譯碼器信號 跟不上信號變化的現(xiàn)象，稱為“過載” 在給定量化間隔（也稱量階）的情況下，能跟蹤最大斜率為ssftk)(tm35m系統(tǒng)中的量化噪聲 在不過載的情況下， m的量化噪聲為 在（-，+）上均勻分布)(teq)(teqeefq21)(3)()(222deefeteeqq假定量化噪聲功率譜在（0，fs）頻帶內(nèi)均勻分布sseffffp03)(236在收端經(jīng)低通（截止頻率為fm）輸出的量化噪聲為 設輸入信號

10、為了不發(fā)生過載 臨界的過載振幅)(3)(2smmeqffffpntatmksin)(tadttdmkkcos)(skfaksfamax37在臨界條件下，系統(tǒng)將有最大的信號功率輸出 用db表示22222222max0822ksksfffasmksmksqffffffns23223004. 083/14lg10lg20lg30/0mksqfffns9db/倍頻程-6db/倍頻程38pcm和m的性能比較 無誤碼（或誤碼率極低）pcmmdbnnsnq62/20dbffffffnsmksmksq)04. 0lg(1004. 0/2323039相同的信道帶寬（相同的信道傳輸速率）fb 對于m fs = fb 對于pcm fb = 2n fm 取fk =1000hz fm =3000hz mdbnnsq42. 1lg30/0qns /0m pcmn 440例：設調(diào)制信號f（t）限帶為5khz，擬用圖a所示周期為 的三角形序列g(shù)（t）與之相乘，然后通過圖b所示的中心頻率為的理想帶通濾波器，得到輸出波形為： 試根據(jù)本題條件確定常數(shù)a的值。 00012ftkhzf1000ttafts0cos)()(41h（f）1g(t)1圖a圖b-10-0.250.2510t(s)10