9.4抽样信号的量化原因.PPT

第九章 模拟信号的数字传输 9.2 模拟信号的抽样 9.2.1 低通模拟信号的抽样定理 一频带限制在(0, fH)赫内的时间连续信号m(t)，若以fs≥2fH速率对m(t)等间隔（Ts＝1/fs≤1/2fH）抽样，则m(t)将被所得抽样函数ms(t)完全确定。 fs=2fH－－奈奎斯特频率； Ts＝1/2fH－－奈奎斯特间隔。 9.2.2 带通模拟信号的抽样定理 9.3 模拟脉冲调制 9.4 抽样信号的量化 原因：模拟信号进行抽样以后，其抽样值还是随信号幅度连续变化的。 定义：用有限个电平表示模拟抽样值的过程称之为量化。 抽样：时间和幅度都连续→时间离散幅度连续； 量化：时间离散幅度连续→时间幅度都离散－－可用数字信号表示。 分类：均匀量化和非均匀量化 量化误差 信号量噪比 例：设一个均匀量化器的量化电平数为M，其输入信号抽样值在区间[-a, a]内具有均匀的概率密度。试求该量化器的平均信号量噪比。 实现方法： 将抽样值先压缩，再进行均匀量化。在收端，相应地加有扩张器。 模型： A律压缩特性 13折线压缩特性——A律 μ律压缩特性 15折线 16段——15折线 以13折线为例比较非均匀量化和均匀量化 9.5 脉冲编码调制 编码方法： 按编码速度分：低速编码和高速编码 编码器类型： 编码器的种类大体分为：逐次比较型、 折叠级联型、混合型 常用方案：逐次比较法编码 编码码型选择： 自然二进制(8421)码 折叠二进制码 9.6 差分脉冲编码调制（DPCM） 预测编码目的： 降低数字电话信号的比特率。 预测编码的原理： 利用减少冗余度的方法来降低编码比特率。 线性预测编码原理框图 9.7 增量调制 原理： 用一位码却可以表示抽样值的相对大小，样值点比前一时刻的样值点有增加/减小两种可能，两种状态：“1”、“0”表示！ 特点： 编译码器原理框图 量化噪声 译码器的最大跟踪斜率K 信号最大功率: 式中 最大信号量噪比 9.8 时分复用和复接 TDM的原理 建立在抽样定理基础上的。连续的基带信号→时间上离散出现的抽样脉冲值。而抽样脉冲占据时间较短，之间就留有时间空隙。利用这种空隙便可传输其他信号的抽样值。 TDM的电路结构示意图 时分复用数字电话的几个基础概念 对于小容量、短距离脉码调制的多路数字电话，国际上有两种标准化制式： PCM30／32路（A律压扩特性－－A87.6／13）制式； PCM24路（μ律压扩特性－－μ225／15）制式。 国际通信时，以A律压扩特性为准，凡是两种制式的转换，其设备的接口均由采用μ律特性的国家负责解决。 信号最高频率是fh (0~fh) 则采样频率为fs=2fh 采样间隔T=1/fs N路信号复用时，每路占用时间为T1=T/N 进行M级量化M=2k，则每位码元占用时间为Tb=T1/k,码元速率为RB=1/Tb 若占空比为1，则每位码元的矩形脉冲宽度为x=Tb=T1/k 则该PCM信号的第一过零点频率为f=1/x 传输此PCM信号所需的奈奎斯特带宽（或最小信道带宽）为B=1/2x 编码位数N的确定 N——信号量噪比，信号的传输量和存储量 量化间隔越多，量化值也越多，编码位数也随之增多，量化噪声就越小，通信质量就更好，信号的传输量和存储量增大。 语音通信中，通常采用8位的PCM编码，能够保证满意的通信质量 A律13折线 8段×16级=128=27→加一位符号→8位。 码位的安排 　 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 极性码 段落码 段内码 C1=0---负极性 C1=1---正极性 ?Ui (?) 段落起始电平(?) 段落码 段落序号i 64 32 16 8 4 2 1 1 1/2 1024 1/4 512 1/8 256 1/16 128 1/32 64 1/64 32 1/128 16 0 0 111 110 101 100 011 010 001 000 8 7 6 5 4 3 2 1 C2C3C4 1111 1110 1101 1100 1011 1010