现代通信技术概论第2章选读.ppt

窄脉冲序列p(t) v(t)是待抽样的模拟电压信号 抽样后的离散信号k(t)的取值为 k(0)=0.2， k(Ts)=0.4， k(2Ts)=1.8，k(3Ts)=2.8， k(4Ts)=3.6，k(5Ts)=5.1， k(6Ts)=6.0，k(7Ts)=5.7， k(8Ts)=3.9，k(9Ts)=2.0， k(10Ts)=1.2。 取值在0～6之间是随机的， 即可以有无穷个可能的取值。 为了把无穷个可能取值变成有限个，须对k(t)的取值进行量化，得到m(t)。 m(0)=0.0，m(Ts)=0.0， m(2Ts)=2.0，m(3Ts)=3.0， m(4Ts)=4.0，m(5Ts)=5.0， m(6Ts)=6.0，m(7Ts)=6.0， m(8Ts)=4.0，m(9Ts)=2.0， m(10Ts)=1.0， 总共只有0、1、2、3、4、5、6等七个可能的取值。 从概念上讲，m(t)已经变成数字信号，但还不是实际应用中的二进制数字信号。 因此，对m(t)用3位二进制码元进行自然编码就得到数字信号d(t)，从而完成了A/D转换，实现了脉冲编码调制。 抽样——把模拟信号在时间上离散化，变为脉冲幅度调制（PAM）信号。 即将模拟信号转换为时间离散的样本脉冲序列。 量化——把PAM信号在幅度上离散化，变为量化值（共有N个量化值）。 即将离散时间连续幅度的抽样信号转换成为离散时间离散幅度的数字信号。 编码——用二进码来表示N个量化值。 即用一定位数的脉冲码组表示量化采样值。 假设一个模拟信号f(t)通过一个开关，则开关的输出与开关的状态有关。 当开关处于闭合状态，开关的输出就是输入，即y(t)=f(t)，若开关处在断开位置，输出y(t)就为零。 可见，如果让开关受一个窄脉冲串（序列）的控制，则脉冲出现时开关闭合，则脉冲消失时开关断开。 此输出y(t)就是一个幅值变化的脉冲串（序列），每个脉冲的幅值就是该脉冲出现时刻输入信号f(t)的瞬时值。 因此，y(t)就是对f(t)抽样后的信号或称样值信号。 奈奎斯特间隔：是能唯一确定信号f(t)的最大抽样间隔。 奈奎斯特速率：是能够唯一确定信号f(t)的最小抽样频率。 因此，奈奎斯特间隔=1/2fm 奈奎斯特速率=2fm 话音信号的抽样频率 话音信号频率范围：300～3400Hz，fm=3400Hz 这时满足抽样定理的最低的抽样频率应为 2×fm＝6800Hz 为了留有一定的防卫带，CCITT（ITU-T）规定话音信号的抽样频率为＝8000Hz （防卫带为8000－6800＝1200Hz），T＝125μs。 例题：12路载波电话信号的频带范围是60～108kHz，求其最低抽样频率fsmin=？ 解： 因为信号带宽B=fH-fL=108-60=48kHz， fH/B=2.25，所以N取2， 则M=2.25-2=0.25, 根据式可得：fsmin=2×48（1+0.25/2）=108kHz。 最低抽样频率fsmin=108kHz。 为了消除噪声积累，并且使得抽样值易于表示，我们要对幅度上连续的抽样值进行量化。 首先介绍三个概念： 量化值（量化电平）：确定的量化后的取值，比如上例中的量化值就是0、1、2、3、4、5、6七个。 量化级：量化值的个数。 量化间隔（量化台阶）：相邻两个量化值之差。 v(t)的样值信号k(t)和量化后的量化信号m(t)是不一样的。 具体地说，量化前后的样值有可能不同 比如k(0)=0.2，而m(0)=0.0。 收信端恢复的是量化后的信号m(t)，还是k(t)？ 恢复的是k(t)，这样就使得收、发的信号之间有误差。 这种存在于收、发信号之间的误差是由量化造成的，称其为 量化误差或量化噪声。 比如在上例中，量化间隔为1，由于采用“四舍五入”进行量化，因此量化噪声的最大值是0.5。 一般地说，量化噪声的最大绝对误差是0.5个量化间隔。这种量化间隔都一样的量化叫做均匀量化。 如果我们在一定的取值范围内把量化值多取几个（量化级增多），也就是把量化间隔变小，则量化噪声就会减小。 比如，把量化间隔取成0.5，则上例的量化值就变成14个，量化噪声变为0.25。 显然量化噪声与量化间隔成反比。 但是在实际中，我们不可能对量化分级过细. 因为过多的量化值将直接导致系统的复杂性、经济性、可靠性、方便性、维护使用性等指标的恶化。 比如，7级量化用3位二进制码编码即可； 若量化级变成128，就需要7位二进制码编码； 系统的复杂性将大大增加。 另外，尽管信号幅值大（大信号）和信号幅值小（小信号）时的绝对量化噪声是一样