第7章 模拟信号的数字传播.ppt

第7章模拟信号的数字传播 7.1引言 用数字通信系统传输模拟信号，在发送端需进行数模变换（ADC），在接收端需经过模数变换恢复信源信号。模数变换需经过三个步骤：抽样、量化、编码。 脉冲编码调制（PCM）：经过抽样量化编码后，在进行信道传送的通信体制。 除了（PCM）外，可用于传输模拟信号的通信体制还有：增量调制（DM）；差分脉冲编码调制（DPCM） 7.2 抽样定理 抽样（采样）:是把连续信号变换成时间上离散信号的过程。 抽样定理：一个有限频带信号 ，满足当 时， ，则当以 的频率进行等间隔抽样，原波形可被完全恢复，信息无损失。 奈奎斯特频率： 奈奎斯特周期： 抽样过程进行得变换： 时域：原始的连续信号和周期性冲激相乘 频域：连续信号频谱的周期性延拓 抽样信号的恢复：低通滤波器 从工程实现的角度，影响抽样质量的因素有： 时间有限信号其频谱是无限的。 理想低通滤波器通常是不可实现的。 采样脉冲宽度不能无限窄。 改善抽样及其恢复信号质量的措施： 1 在采样之前先进行抗混叠滤波（低通滤波） 2 提高抽样频率，通常取 为3–5倍的 3 加校正网络。  带通信号的抽样 设 n为整数，k是小数 只需保证 即可满足无失真恢复条件 当k=0时，即 时， 当n1 ， （窄带信号）恢复信号使用带通滤波器 7.3脉冲调制 脉冲调制（PM）：让脉冲的参数和抽样值保持线性关系，参数值反映抽样值变化。 载波：周期脉冲串。 PM分类： PAM（脉冲幅度调制）常规的抽样过程 PDM（脉冲宽度调制） PPM（脉冲位置调制） PFM（脉冲频率调制） PCM（脉冲编码调制） 7.4量化 量化：对抽样值进行离散化，即用有限个电平表示抽样信号的幅度。 量化的设计： 量化精度由量化器字长或级数决定，字长越长，量化精度越高。 字长越长，工艺越复杂，码宽越宽，占用的带宽越宽. 量化字长的选择应与背景噪声相匹配，如果噪声很大，即使量化精度很高，小信号也难以满足信噪比要求，甚至会被背景噪声淹没。 几个概念与术语： 满量程电平：Vm，电源电平决定归一化幅度Vm，当AVm时，限幅。 字长N与量化级数（电平数M）： 量化间隔（量化精度）Vq： 量化噪声（量化误差）： 截尾方式: 或 舍入方式： 动态范围：在满足给定的最低信噪比条件下所允许的最大信号强度与所要求的最小信号强度之比，通常用分贝数表示。 量化器的工作状态： ： 过载状态（限幅）： 空载： 工程量化的准则：尽量避免过载和空载，使信号工作在正常区，选择器件（字长）使其满足动态范围。速度满足采样率要求。 量化方式： 均匀量化：把输入信号的取值域按等间距分 割，它是等间隔的量化，存在着 量化误差与编码位数之间的矛盾， 也就是存在着动态范围与设备复杂 性及带宽之间的矛盾，对弱信号 传输不利。 非均匀量化：根据信号的不同区间、幅度大小 来确定量化间隔 实用通信系统通常采用非均匀量化，非均匀量化方式的实现如下： 压缩：发送端坐非线性变换，令弱信号的增益大，强信号的增益小，从而压缩了动态范围，然后再进行均匀量化和编码。 扩张：在接收端，先译码，再按强信号的增益大弱信号的增益小的规律作反变换 再通过低通滤波器恢复原信号。 非均匀量化的意义：