1、本章主要內容本章初步介紹傅里葉變換方法應用于通信系統本章初步介紹傅里葉變換方法應用于通信系統中的幾個主要方面中的幾個主要方面濾波、調制和抽樣濾波、調制和抽樣。系統函數系統函數H(j)及傅里葉變換分析法；及傅里葉變換分析法；無失真傳輸條件；無失真傳輸條件；理想低通濾波器模型；理想低通濾波器模型；系統的物理可實現條件；系統的物理可實現條件；調制解調的原理與實現；調制解調的原理與實現；帶通系統的運用；帶通系統的運用；抽樣信號的傳輸與恢復；抽樣信號的傳輸與恢復；頻分復用與時分復用。頻分復用與時分復用。則依卷積定理有則依卷積定理有 te tr E R th H)(j)(j)(j HER )(j)(j)(

2、j ERH 所以所以傅里葉變換形式的系統函數設設),()( Ete若若)(j E或或),()( Rtr)(j R或或),()( Hth)(j H或或對于穩定系統對于穩定系統 jj ssHH)(je)(j)(j HH )()()(tethtr 頻率響應特性 de )()(j0 th de )(e00jj httH0j0e)(j ：系系統統的的幅幅頻頻特特性性 )(jH )(：相頻特性：相頻特性 ,e)( 0jtte 設設激激勵勵為為 則則系系統統的的零零狀狀態態響響應應為為)( te等于激勵等于激勵)(j0 H乘乘以以加加權權函函數數系統函數的物理意義系統可以看作是一個信號處理器系統可以看作是一

3、個信號處理器激勵激勵：E(j )響應：響應：H(j )E(j )(jee)(j)(j EE)(jhe)(j)(j HH)(j)(j)(j HER )()()(her 加加權權由由的的幅幅度度)()( HE 修正修正由由的相位的相位 E對于不同的頻率對于不同的頻率 ，有不同的加權作用，這也是信，有不同的加權作用，這也是信號分解，求響應再疊加的過程。號分解，求響應再疊加的過程。 對信號各頻率對信號各頻率分量進行加權分量進行加權5.2 利用系統函數求響應系統的頻響特性與系統的頻響特性與H(s)的關系的關系正弦信號激勵下的穩態響應正弦信號激勵下的穩態響應非周期信號激勵下系統的響應非周期信號激勵下系統的

4、響應一系統的頻響特性與H(s)的關系 在虛軸上有極點不同。在虛軸上有極點不同。當當極點：極點：在虛軸上及右半平面無在虛軸上及右半平面無當當)(j )(jsHsHHthFsHs ti tvC )()(thtvt即即時時，求求出出當當輸輸入入為為 ttuCttiCtvth)(1d)(1)()( j1)()(j1)()(thFHsthLsH例：例：1( )( )sjH Sj 二正弦信號激勵下系統的穩態響應 理效果。理效果。代表了系統對信號的處代表了系統對信號的處。加權，相移加權，相移頻率的信號，幅度由頻率的信號，幅度由與激勵同與激勵同作為激勵的穩態響應為作為激勵的穩態響應為正弦信號正弦信號 jjsi

5、n000HHt000( )() sin()r tHt ，系系統統的的頻頻率率響響應應為為設設激激勵勵信信號號為為)(j0e)()( sin HHt 則系統的則系統的穩態響應穩態響應為為三非周期信號的響應 傅氏分析從頻譜改變的觀點說明激勵與響應波形的差傅氏分析從頻譜改變的觀點說明激勵與響應波形的差 異，系統對信號的加權作用改變了信號的頻譜，物理異，系統對信號的加權作用改變了信號的頻譜，物理概念清楚。概念清楚。用傅里葉分析法求解過程煩瑣，不如拉氏變換容易。用傅里葉分析法求解過程煩瑣，不如拉氏變換容易。引出引出H(j)重要意義在于研究信號傳輸的基本特性，重要意義在于研究信號傳輸的基本特性，簡述濾波器

6、的基本概念，并理解頻響特性的物理意義，簡述濾波器的基本概念，并理解頻響特性的物理意義，這些理論內容在信號傳輸和濾波器設計等實際問題中這些理論內容在信號傳輸和濾波器設計等實際問題中具有十分重要的指導意義具有十分重要的指導意義。總結系統可以看作是一個信號處理器：系統可以看作是一個信號處理器： ， 是是一一個個加加權權函函數數， jH加權。加權。對信號各頻率分量進行對信號各頻率分量進行 )(j 加加權權，信信號號的的幅幅度度由由 H 修修正正。信信號號的的相相位位由由 對于不同的頻率對于不同的頻率 ，有不同的加權作用，這也是信，有不同的加權作用，這也是信號分解，求響應再疊加的過程。號分解，求響應再疊

7、加的過程。 失真失真無失真傳輸條件無失真傳輸條件利用失真利用失真波形形成波形形成一失真線性系統引起的信號失真由兩方面的因素造成線性系統引起的信號失真由兩方面的因素造成幅度失真：幅度失真：各頻率分量幅度產生不同程度的衰減；各頻率分量幅度產生不同程度的衰減；相位失真：相位失真：各頻率分量產生的相移不與頻率成正比，各頻率分量產生的相移不與頻率成正比，使響應的各頻率分量在時間軸上的相對位置產生變化。使響應的各頻率分量在時間軸上的相對位置產生變化。 信號經系統傳輸，要受到系統函數信號經系統傳輸，要受到系統函數 的加權，輸出的加權，輸出波形發生了變化，與輸入波形不同，則產生失真。波形發生了變化，與輸入波形

8、不同，則產生失真。 jH線性系統的失真線性系統的失真幅度，相位變化，不產生新的頻幅度，相位變化，不產生新的頻率成分；率成分；非線性系統產生非線性失真非線性系統產生非線性失真產生新的頻率成分。產生新的頻率成分。 對系統的不同用途有不同的要求：對系統的不同用途有不同的要求：無失真傳輸；無失真傳輸；利用失真利用失真波形變換。波形變換。二無失真傳輸條件幅度可以比例增加幅度可以比例增加可以有時移可以有時移波形形狀不變波形形狀不變h(t) te tr trot0t teot)j ()j ()j ( HER 因因為為)()( 0ttKetr 因為因為0je )j ()j ( tKER 所所以以0je)j (

9、)j ()j ( tKERH 所以所以),j ()( Hth已已知知系系統統 te 若若激激勵勵為為 tr 響響應應為為時時不不失失真真那那么么)()(0ttKetr 0)j (:tKH 即即頻譜圖幾點認識：幾點認識：要求要求幅度幅度為與頻率無關的為與頻率無關的常數常數K，系統的通頻帶為系統的通頻帶為無限寬。無限寬。相位特性與相位特性與 成正比成正比，是一條，是一條過原點過原點的的負斜率負斜率直線。直線。 不失真的線性系統其沖激響應也是不失真的線性系統其沖激響應也是沖激函數沖激函數。 O jH KO 0t 相位特性為什么與頻率成正比關系？ thttKKHt 0j0e)j ( 只有只有相位相位與

10、頻率與頻率成正比成正比，方能保證各諧波有相同的，方能保證各諧波有相同的延延遲時間遲時間，在延遲后各次諧波疊加方能不失真。，在延遲后各次諧波疊加方能不失真。 延遲時間延遲時間t0 是相位特性的斜率：是相位特性的斜率： 0ddt 群時延群時延或稱群延時或稱群延時 dd 在滿足信號傳輸不產生相位失真的情在滿足信號傳輸不產生相位失真的情況下，系統的群時延特性應為常數。況下，系統的群時延特性應為常數。 例 信號傳輸后失真信號傳輸后失真此系統不滿足此系統不滿足0ddt tsintOtOt 2sintOtt2sinsin 2sin ttOtO 32sin ttO 32sin2sin tt輸入輸入輸出輸出三利

11、用失真波形形成 t 1j E jH tr jjHR 總結系統的無失真傳輸條件系統的無失真傳輸條件)()(:0ttKth 時域時域0je)j ( :tKH 頻頻域域0)(,)j (tKH 即即均均為為實實常常數數和和0tK理想低通的頻率特性理想低通的頻率特性理想低通的沖激響應理想低通的沖激響應理想低通的階躍響應理想低通的階躍響應理想低通對矩形脈沖的響應理想低通對矩形脈沖的響應 ccj 0e1j0 tH一理想低通的頻率特性c c O )(j H1 的低頻段內，傳輸信號無失真的低頻段內，傳輸信號無失真 ( ) 。c0 在在0 t只只有有時時移移 為截止頻率，稱為理想低通濾波器的通頻帶，簡為截止頻率，

12、稱為理想低通濾波器的通頻帶，簡稱頻帶。稱頻帶。 c 0t 即即 cc01j HO c c )(j)( Hth因因為為 de )(j21)(j)( j1tHHFth所以所以 cc0cc0j0)(jej121de121 tttttt二理想低通的沖激響應 cctt dee121jj0 0c0cjj0eej2111tttttt 0c0ccsintttt 0ccSatt )(tht0tc c 0ccSattth 波形t 1 t 由對稱性可以從矩形脈由對稱性可以從矩形脈沖的傅氏變換式得到同沖的傅氏變換式得到同 樣的結果。樣的結果。1 1比較輸入輸出，可見嚴重失真；比較輸入輸出，可見嚴重失真；2 2理想低通

13、濾波器是個物理不可實現的非因果系統理想低通濾波器是個物理不可實現的非因果系統幾點認識 當當 經過理想低通時，經過理想低通時， 以上的頻率成分都衰以上的頻率成分都衰 減為減為0，所以失真。，所以失真。 t c 信號頻帶無限寬信號頻帶無限寬， 1t 而理想低通的通頻帶而理想低通的通頻帶( (系統頻帶系統頻帶) )有限有限 c0 系統為全通網絡，可以系統為全通網絡，可以 無失真傳輸無失真傳輸。時，時，當當 c ( )( )h tt原因：從原因：從h(t)看，看，t0時已有值。時已有值。 ccj 0e1j)(0 tHth 0jej1 tR 所以所以)(cc c0deej1)(21)()(jj1 ctt

14、RFtr三理想低通的階躍響應 dje21de21cc0cc0jj tttt dsin2221c00 tt 0ttx 令令 xxxttdsin1210c0 激勵激勵 j1)()( t=ute系統系統響應響應)()()(thtutr xxsinx1O234 ySiyO22 1. 下限為下限為0；2. 奇偶性：奇函數。奇偶性：奇函數。正弦積分 yxxxy0dsin=)Si(3 . 最大值出現在最大值出現在 最小值出現在最小值出現在 x x 0cSi121tttr 階躍響應波形tO tu1 trtO210trtc c 2階躍響應的上升時間階躍響應的上升時間tr 與網絡的截止頻率與網絡的截止頻率B（帶寬

15、）（帶寬） 成反比成反比 。 1r tBBt12cr cc2fB B是將角頻率折合為頻率的濾波器帶寬（截止頻率）。是將角頻率折合為頻率的濾波器帶寬（截止頻率）。幾點認識1 1上升時間：輸出由最小值到最大值所經歷的時間，上升時間：輸出由最小值到最大值所經歷的時間， ： r t記記作作ct 0 最大值位置：最大值位置：ct 0 最小值位置：最小值位置： 0為系統延遲時間為系統延遲時間t1 trtO210trtc c )()()( 1 tutute因因為為四理想低通對矩形脈沖的響應 )(Si )(Si1)( 0c0c1 tttttr所以所以t te1O tr1t0t 0t20 tO121吉布斯現象吉

16、布斯現象 ：跳變點有跳變點有9%的上沖。的上沖。改變其他的改變其他的“窗函數窗函數” 有可能消除上沖。有可能消除上沖。（例如：升余弦類型）（例如：升余弦類型）21 1 時，才有如圖示，近似矩形脈沖的響時，才有如圖示，近似矩形脈沖的響 cr21t應。如果應。如果 過窄或過窄或 過小，則響應波形上升與下降時過小，則響應波形上升與下降時間連在一起完全失去了激勵信號的脈沖形象。間連在一起完全失去了激勵信號的脈沖形象。 c 討論 5.5 系統的物理可實現性、佩利維納準則一種可實現的低通一種可實現的低通佩利維納準則佩利維納準則理想低通濾波器在物理上是理想低通濾波器在物理上是不不可實現的，近似理想可實現的，

17、近似理想低通濾波器的實例低通濾波器的實例)(1tvCRL)(2tv LCCLR1c 時，且令時，且令一一種可實現的低通)()()(tuthth Ot thc c2 Oc c 22 1 jH Oc c 公式推導公式推導二佩利維納準則物理可實現的網絡物理可實現的網絡 滿足平方可積條件滿足平方可積條件頻率特性頻率特性因果條件因果條件時域特性時域特性 j dj )()()( 2HHtuthth 佩利維納準則佩利維納準則系統可實現的必要條件。系統可實現的必要條件。 d1)(jln2H說明對于物理可實現系統對于物理可實現系統,可以允許可以允許H(j) 特性在某些特性在某些不連續的頻率點上為零，但不允許在一

18、個有限頻帶不連續的頻率點上為零，但不允許在一個有限頻帶內為零。內為零。按此原理，按此原理， 理想低通、理想高通、理想帶通、理想低通、理想高通、理想帶通、理想帶阻等理想濾波器都是不可實現的；理想帶阻等理想濾波器都是不可實現的；佩利佩利-維納準則要求可實現的幅度特性其總的衰減維納準則要求可實現的幅度特性其總的衰減不能過于迅速；不能過于迅速；佩利佩利-維納準則是系統物理可實現的必要條件，而維納準則是系統物理可實現的必要條件，而不是充分條件。不是充分條件。 希爾伯特變換的引入希爾伯特變換的引入可實現系統的網絡函數與希爾伯特變換可實現系統的網絡函數與希爾伯特變換一由傅里葉變換到希爾伯特變換已知符號函數的

19、傅里葉變換已知符號函數的傅里葉變換 j2sgn tF根據對稱性得到根據對稱性得到 t j221sgn 則則 sgnj1t 為奇函數為奇函數 sgn sgnj1 t若系統函數為若系統函數為 090 j0 90jsgnj)j ( H則沖激響應則沖激響應 tHFth1j1 系統框圖系統框圖: 系統的零狀態響應系統的零狀態響應 tf ttfthtftf1 th Ftf Ftf sgnj 利用卷積定理利用卷積定理 0 j0 jsgnj FFFFtfF 具有系統函數為具有系統函數為 sgnj 的網絡是一個使的網絡是一個使相位滯相位滯 后后 2弧度的弧度的寬帶相移全通網絡。寬帶相移全通網絡。 同理可得到同理

20、可得到: 若系統沖激響應為若系統沖激響應為 tth1 其網絡的系統函數為其網絡的系統函數為 j 90 0( )jsgnj -900HF h t該系統框圖為該系統框圖為 th Ftf Ftf sgnj ttfthtftf1輸出信號輸出信號具有系統函數為具有系統函數為 的網絡是一個使的網絡是一個使相位滯后相位滯后 弧度的弧度的寬帶相移全通網絡。寬帶相移全通網絡。 利用卷積定理利用卷積定理 0 j0 jsgnj FFFF sgnj2希爾伯特變換 d1 tftftfH ttftf1 d11 tftftfH ttftf1二 可實現系統的網絡函數與希爾伯特變換可實現系統是因果系統，其沖激響應可實現系統是因

21、果系統，其沖激響應 tuthth 00 tth即即:其傅里葉變換其傅里葉變換 j1j21jHH )j (jjej)j (j XRHH 又又則則 jj)j (XR j1jjj21XR 1jj21XR 1jj2jRX dj21j21jjj XRXR所以所以 dj212jjRX根據實部與實部相等，虛部與虛部相等，解得根據實部與實部相等，虛部與虛部相等，解得 dj1)j ( XR dj1j RX因果系統系統函數因果系統系統函數 )j ( H的實部與虛部滿足希爾的實部與虛部滿足希爾 伯特變換約束關系。伯特變換約束關系。 三常用希爾伯特變換對 tf tft0cos t0sin t0sin t0cos t0

22、je t0jje ttm0je ttm0jej 對于任意因果函數，傅里葉變換的實部與虛部都滿足對于任意因果函數，傅里葉變換的實部與虛部都滿足希爾伯特變換的約束關系，希爾伯特變換作為一種數希爾伯特變換的約束關系，希爾伯特變換作為一種數學工具在通信系統中得到了廣泛的應用。學工具在通信系統中得到了廣泛的應用。 調制原理調制原理調幅、抑制載波調幅及其解調波形調幅、抑制載波調幅及其解調波形在通信系統中，信號從發射端傳輸到接收端，為實現在通信系統中，信號從發射端傳輸到接收端，為實現信號的傳輸，往往要進行調制和解調：信號的傳輸，往往要進行調制和解調：高頻信號容易以電磁波形式輻射出去高頻信號容易以電磁波形式輻

23、射出去多路信號的傳輸多路信號的傳輸頻分復用頻分復用相關課程中講解相關課程中講解“調制與解調調制與解調”的側重點不同：的側重點不同：“信號與系統信號與系統”應用傅里葉變換的性質說明搬應用傅里葉變換的性質說明搬移信號頻譜的原理；移信號頻譜的原理；“通信原理通信原理” 研究不同的調制方式對系統性研究不同的調制方式對系統性能的影響；能的影響；“通信電子電路通信電子電路”調制解調電路的分析。調制解調電路的分析。一調制原理1調制調制：調制：將信號的頻譜搬移到任何所需的較高頻段將信號的頻譜搬移到任何所需的較高頻段上的過程。上的過程。調制的分類調制的分類按載波按載波正弦型信號作為載波正弦型信號作為載波脈沖串或

24、一組數字信號作為載波脈沖串或一組數字信號作為載波連續性連續性模擬（連續）調制模擬（連續）調制數字調制數字調制模擬調制是數字調制的基礎。模擬調制是數字調制的基礎。幅度調制（抑制載波的振幅調制，AM-SC）相乘)(tgt0cos ttgtf0cos)()( 調調制制信信號號:)(tg：已已調調信信號號)(tf ：載波信號：載波信號t0cos ：載波角頻率：載波角頻率0 頻譜結構tO tgtOt0cos tO ttg0cos ttgtf0cos)()( 0)(m G時時， )()(21)(00 GGFO )( Gm m A tF0cos 0 0 )() ( O )( F0 0 m0 m0 2A2AO

25、m0 )()()(21 cos)()(000 Gttgtf卷積定理卷積定理分析 ttgtf0cos)()( )()(21)(00 GGF tttg00jjee)(21 歐拉公式歐拉公式 t0cos F頻移性質頻移性質2解調相乘 ttg0cos)( t0cos tg0理想低通)(tg)( Hc c O2 將已調信號恢復成原來的調制信號的過程。將已調信號恢復成原來的調制信號的過程。本地載波，本地載波，與發送端載波與發送端載波同頻同相同頻同相 ttgttgtg00202cos1)(21cos)()( 000111( )( )(2)(2)244GGGG)()()(0 GHG m0cm2 頻譜O tF0

26、cos 0 0 (O 0 0 m0 m0 2A )( F( O02 02 2A c m )(0 G4AOA m )( G二調幅、抑制載波調幅及其解調波形t tgt t0cos t ttg0cos 載波反相點載波反相點t ttgA0cos t tgA 調制信號調制信號載波信號載波信號抑制載波調幅抑制載波調幅調幅調幅解調解調利用包絡檢波器解調tx(t)r(t)w(t)Or(t)：半波整流信號：半波整流信號w(t)：圖中得到的包絡：圖中得到的包絡x(t)：實際包絡，即：實際包絡，即A+g(t)CR tf twD tr調幅信號作用于帶通系統調幅信號作用于帶通系統頻率窗函數的運用頻率窗函數的運用前言本節

27、研究兩個問題：本節研究兩個問題：首先討論調制信號經帶通濾波器傳輸的性首先討論調制信號經帶通濾波器傳輸的性能分析，這是通信系統中經常遇到的能分析，這是通信系統中經常遇到的實際實際問問題；題；第二部分研究一個第二部分研究一個理論理論問題，這就是用帶問題，這就是用帶通濾波構成頻率窗函數以改善信號局部特性通濾波構成頻率窗函數以改善信號局部特性的分辨率，這是信號處理技術中一些新方法的分辨率，這是信號處理技術中一些新方法的重要理論基礎。的重要理論基礎。 一調幅信號作用于帶通系統如果調制信號具有多個頻率分量，為保證傳輸波形如果調制信號具有多個頻率分量，為保證傳輸波形的包絡不失真，要求的包絡不失真，要求理想理

28、想帶通濾波器：帶通濾波器：幅頻特性在通帶內為常數幅頻特性在通帶內為常數; ;相頻特性應為通過載頻點的直線相頻特性應為通過載頻點的直線用帶通系統傳輸調幅波的過程中，用帶通系統傳輸調幅波的過程中，只關心包絡波形只關心包絡波形是否產生失真是否產生失真，并不注意載波相位如何變化，因為，并不注意載波相位如何變化，因為在接收端經解調后得到所需的包絡信號，載波本身在接收端經解調后得到所需的包絡信號，載波本身并未傳遞消息并未傳遞消息 。二頻率窗函數的運用在許多實際問題中往往需要研究信號在某一時間間在許多實際問題中往往需要研究信號在某一時間間隔或某一頻率間隔內的特性，或者說希望觀察信號隔或某一頻率間隔內的特性，

29、或者說希望觀察信號在時域或頻域的局部性能。這時可以利用在時域或頻域的局部性能。這時可以利用“窗函數窗函數”對信號開窗。在時間域稱為時域（時間）窗函數，對信號開窗。在時間域稱為時域（時間）窗函數，在頻率域稱為頻域（頻率）窗函數在頻率域稱為頻域（頻率）窗函數 。由抽樣信號恢復原信號由抽樣信號恢復原信號零階抽樣保持零階抽樣保持理想低通濾波器理想低通濾波器濾除高頻成分，即可恢復原信號濾除高頻成分，即可恢復原信號 ccs0 TH thtftfHFF ss 一由抽樣信號恢復原信號o HC C STo Fm m 1 o SFS1Tm S S mS mS2 從從時域運算時域運算解釋解釋時域運算以以理想抽樣理想

30、抽樣為例為例 nnTtnTfttftf)()()()()( ssTs 時域：時域： nnFTPFFsSs1 21 頻域：頻域：理想低通濾波器：理想低通濾波器： ccs0 TH頻域：頻域： tTthccsSa 時域：時域： tTnTtnTfthtftfnccssssSa)()()( scscsSa)(nTtnTfTn 連續信號連續信號f(t)可以展開成可以展開成Sa函數函數的無窮級數，級數的系的無窮級數，級數的系數等于抽樣值數等于抽樣值f(nTs)。 也可以說在抽樣信號也可以說在抽樣信號fs(t)的每個抽樣值上畫一個峰值的每個抽樣值上畫一個峰值為為f(nTs) 的的Sa函數波形，由此合成的信號就

31、是函數波形，由此合成的信號就是fs(t) 。 cssmcm2,2 Ts，則有，則有當當 scsSa)(nTtnTftfn 此時此時 scscsSa)(nTtnTfTtfn 說明二零階抽樣保持1M2M tf tf0s tp1在實際電路與系統中，要在實際電路與系統中，要產生和傳輸接近產生和傳輸接近函數的函數的時寬窄且幅度大的脈沖信時寬窄且幅度大的脈沖信號比較困難。為此，在數號比較困難。為此，在數字通信系統中經常采用其字通信系統中經常采用其他抽樣方式，如他抽樣方式，如零階抽樣零階抽樣保持保持。 O tfst1O tf0st1sTsTO tpt1sTh0(t) 性時不變系統：性時不變系統：的頻譜，構造

32、一個線的頻譜，構造一個線為求得為求得 0stf 積分器積分器sT tfs tf0s th0 ss0dTtututTtttht 2jss0s2SaTeTTH 波形及頻譜圖O th0t1sTOO tft1O tfst1O tf0st1 sT 0Hs2TO Fm m O sFm m s s 1s1TO 0sFm m 1sTsT補償低通濾波器 nTTnssTnFTTnFTHFF2js2jssss00ssse2Sae2Sa1 補償低通濾波器補償低通濾波器 2 02 e2Sa1ss 2jsr0s TTH信號的恢復O jr0H2s 2s O 2s 2s O 0sFm m 1O Fm m 1補償低通濾波器補償

33、低通濾波器 2 02 e2Sa1ss 2jsr0s TTH此濾波器的相位超前，此濾波器的相位超前，無法實現，實際中允許無法實現，實際中允許延時存在，但要求系統延時存在，但要求系統為線性相位。為線性相位。 5.10 脈沖編碼調制(PCM) PCM通信系統簡化框圖通信系統簡化框圖量化量化編碼原理示意圖編碼原理示意圖PCM的優缺點的優缺點引言 利用脈沖序列對連續信號進行抽樣產生的信號稱利用脈沖序列對連續信號進行抽樣產生的信號稱為為脈沖幅度調制（脈沖幅度調制（PAM）信號，這一過程的實質是信號，這一過程的實質是把連續信號轉換為脈沖序列，而每個脈沖的幅度與各把連續信號轉換為脈沖序列，而每個脈沖的幅度與各

34、抽樣點信號的幅度成正比。抽樣點信號的幅度成正比。 在實際的數字通信系統中，除直接傳送在實際的數字通信系統中，除直接傳送PAM信信號之外，還有多種傳輸方式，其中應用最為廣泛的一號之外，還有多種傳輸方式，其中應用最為廣泛的一種調制方式稱為種調制方式稱為脈沖編碼調制（脈沖編碼調制（PCM）。 在在PCM通信系統中，把連續信號轉換成數字（編通信系統中，把連續信號轉換成數字（編碼）信號進行傳輸或處理，在轉換過程中需要利用碼）信號進行傳輸或處理，在轉換過程中需要利用PAM信號。信號。PCM通信系統簡化框圖抽樣抽樣D/A量化編碼量化編碼補償補償)Sa(1x tf tf0s tfD tfD tf0s tf t

35、p發發送送端端接接收收端端至至數數字字信信道道自自數數字字信信道道終終端端信信源源A/D量化ST1 . 02 . 03 . 04 . 05 . 06 . 07 . 08 . 09 . 00 . 11 . 12 . 13 . 14 . 15 . 1 Vtf1 . 006. 0 3 . 034. 0 9 . 087. 0 5 . 146. 1 5 . 152. 1 2 . 122. 1 9 . 089. 0 5 . 046. 0 2 . 022. 0 量化的過程是將信號轉換成離散時間離散幅度的多電平信號。量化的過程是將信號轉換成離散時間離散幅度的多電平信號。編碼原理示意圖數字數字二進制等效數字二進

36、制等效數字脈沖編碼波形脈沖編碼波形00000100012001030011401005010160110701118100091001101010111011121100131101141110151111PCM的優缺點提高了信噪比：提高了信噪比：模擬通信系統模擬通信系統中繼器中繼器噪聲累加；噪聲累加；PCM數字通信系統數字通信系統再生器再生器噪聲不會累加；噪聲不會累加；合理設計合理設計A/D,D/A變換器可將量化噪聲限制在相當微弱變換器可將量化噪聲限制在相當微弱的范圍內。的范圍內。組合多種信源傳輸時具有靈活性；組合多種信源傳輸時具有靈活性；便于實現各種數字信號處理功能。便于實現各種數字信號處理功能。缺點：缺點： PCM信號傳輸時占用頻帶加寬，例如信號傳輸時占用頻帶加寬，例如語音信號語音信號3003400Hz 4kHz抽樣率抽樣率8kHz8位脈沖編碼位脈沖編碼64kHz頻分復用頻分復用時分復用時分復用防止碼間串擾的方法防止碼間串擾的方法一頻分復用復用：復用：在一個信道上傳輸多路信號。在一個信道上傳輸多路信號。頻分復用頻分復用 （FDM）時分復用時分復用 （TDM）碼分復用（碼分多址）碼分復用（碼分多址） （CDMA）波分復用波分復用（WDM）頻分復用：頻分復用：就是以頻段分割的方法在一個信道內就是以頻段分割的方法在一個信道內實現多路通信的