通信原理樊昌信版第9章模拟信号的数字传输1.ppt

9.2 模拟信号的抽样 若频率间隔fs ? 2fH，则Ms(f)中原信号频谱M(f)之间互不重叠。这样就能够从Ms(f)中用一个低通滤波器分离出信号m(t)的频谱M(f)，也就是能从抽样信号中恢复原信号。 这里，恢复原信号的条件是： 即抽样频率fs应不小于fH的两倍。这一最低抽样速率2fH称为奈奎斯特速率。与此相应的最小抽样时间间隔称为奈奎斯特间隔。 从时域中看，当抽样脉冲序列经过理想低通滤波器时，滤波器的输出就是一系列冲激响应之和。这些冲激响应之和就构成了原信号。 实用滤波器的截止边缘不可能做到如此陡峭。所以，实用的抽样频率fs必须比2fH 大一些。例如，典型电话信号。 带通模拟信号的抽样定理 设带通模拟信号的频带限制在fL和fH之间，信号带宽B = fH－fL。可以证明，此带通模拟信号所需最小抽样频率fs等于 式中，B － 信号带宽； n － 商(fH / B)的整数部分，n =1，2，…； k － 商(fH / B)的小数部分，0 k 1。 由上图可见，当fL = 0时，fs ＝2B，就是低通模拟信号的抽样情况；当fL很大时，fs趋近于2B。fL很大意味着这个信号是一个窄带信号。许多无线电信号，都是这种窄带信号。所以对于这种信号抽样，无论fH是否为B的整数倍，在理论上，都可以近似地将fs取为略大于2B。 §9.3 模拟脉冲调制 1. 自然抽样的脉冲调幅 自然抽样又称曲顶抽样，它是指抽样后的脉冲幅度（顶部）随被抽样信号m(t)变化，或者说保持了m(t)的变化规律。 自然抽样的脉冲调幅原理框图: 2. 平顶抽样的脉冲调幅 平顶抽样又叫瞬时抽样，它与自然抽样的不同之处在于它的抽样后信号中的脉冲均具有相同的形状——顶部平坦的矩形脉冲，矩形脉冲的幅度即为瞬时抽样值。平顶抽样PAM信号在原理上可以由理想抽样和脉冲形成电路产生。 H(f) m(t) ?T(t) mH(t) ms(t) Ms(f ) MH(f) 保持电路 t * * 9.1 引言 9.2 模拟信号的抽样 9.4 抽样信号的量化 9.5 脉冲编码调制 第9章模拟信号的数字传输 9.3 模拟脉冲调制 9.6 差分脉冲编码调制 9.7 增量调制 9.8 时分复用和复接 9.1 引 言 数字通信系统具有许多优点而成为当今通信的发展方向。 利用数字通信系统传输模拟信号的步骤： 把模拟信号数字化， 即模数转换（A/D）; 进行数字方式传输； 把数字信号还原为模拟信号,即数模转换(D/A)。 发端的A/D变换称为信源编码，收端的D/A变换称为信源译码。 模拟信号数字化的方法：波形编码和参量编码两类。 波形编码：直接把时域波形变换为数字代码序列，接收端重建信号的质量好。用的最普遍的有脉冲编码调制(PCM)和增量调制(ΔM)。 参量编码：利用信号处理技术，提取语音信号的特征参量， 再变换成数字代码，但接收端重建(恢复)信号的质量不够好。 主要方法：脉冲编码调制(PCM)、差分脉冲编码调制(DPCM)和增量调制(DM) 。 模拟信号数字化经过“抽样、量化、编码”三个步骤实现的。 抽样是按抽样定理把时间上连续的模拟信号转换成时间上离散的抽样信号； 时间连续、幅度连续——时间离散、幅度连续 量化是把幅度上仍连续的抽样信号进行幅度离散，即指定M个规定的电平，把抽样值用最接近的电平表示； 时间离散、幅度连续——时间离散、幅度离散 编码：用二进制码组表示量化后的样值。 任务： 模拟信号的数字化，形成数字基带信号 数字基带信号的无失真传输 从接收数字信号中无失真的还原模拟信号 模拟 信息源 抽样 量化 和编码 数字 通信系统 译码 低通 滤波 m(t) {sk} 模拟随机信号 数字随机序列 数字随机序列 模拟随机信号 {sk} m(t) 抽样信号 量化信号 t 011 011 011 100 100 100 100 编码信号 由抽样定理可知，若要传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身，只需传输按抽样定理得到的抽样值即可。因此，抽样定理是模拟信号数字化的理论依据。 抽样的分类： 根据信号：低通抽样和带通抽样； 根据抽样脉冲序列：均匀抽样和非均匀抽样 根据抽样的脉冲波形：理想抽样和平顶抽样。 定义：频带限制在 fH 以下的连续信号m(t), 可唯一的用时间间隔 Ts≤1/(2fH)的抽样值序列来确定。 9.2.1 低通模拟信号的抽样定理 或：若连续信号 m(t) 的频带限制在 fH 以下，则当抽样信号频率满足 fs ≥2 fH，并对 m(t) 进行抽样，必能从所得样值序列中恢复 m(