第五讲+模拟信号数字化.ppt

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主要内容 5-1 抽样定理 5-2 量化理论 5-3 PCM编码原理 5-4 增量调制(?M或DM ) 作业: 教科书P224页: 5-2,5-5,5-6,5-9,5-12,5-14 抽样:把时间连续的模拟信号转换 为时间离散幅度连续的抽样信号。 量化:把时间离散和幅度连续的抽样信号转换为时间和幅度离散的数字信号。 编码:将量化后的信号编码形成一个二进制码组,即形成数字信号。 5-1 抽样定理 抽样定理:若一个信号x(t)的频谱限制在 (0,fH)之内,则这个信号可以由该信号在间隔为Ts?1/(2 fH )的各时刻的抽样值完全确定。 2 fH称为x(t)的柰奎斯特(Nyquist)频率 从已抽样信号x*(t)恢复原有信号x(t) 5-1-2 带通抽样定理 若带通信号的上限频率为fH,下限频率为fL 带通信号抽样频率的选择: 1 fH =NB,N为整数, 信号带宽B= fH - fL , fs =2B 2 fH =NB+KB,0K1,N为小于fH/B的最大整数 1) fs =2B,有明显混叠现象; 5-1-3 实际抽样 平顶抽样:在脉冲持续期?中幅度不变, 自然抽样 平顶抽样 脉冲调制 x(t):输入模拟信号;x(kTs)(k=0,1,2,???):抽样后的抽样值; xq(kTs):量化后的输出,为Q个可允许电平(m1, ???, mQ )之一.x1, x2, ???, xQ为量化 区间的端点. 5-2-1 均匀量化 均匀量化:把输入信号的变化范围分成Q个相同的区域,每个区域的宽度即预定电平的间隔称为量阶,用符号?表示。 量化噪声功率 语音信号分析 均匀量化的主要缺点: 信号的动态范围受到较大限制,小信号时,Sq/Nq小,要满足条件,则编码位数多,设备复杂. 5-2-2 非均匀量化 ?压缩律 A压缩律 13折线各段的斜率 5-3 PCM编码原理 分类 低速编码 高速编码 线性编码 非线性编码 逐次反馈型 级联型 混合型 单路编码器 群路编码器 5-3-1 二进制码型 一般二进制码(自然码) 折叠二进制码 循环码(格雷码) 一般二进制码:A=an2n-1+ an-12n-2+???+ a120 an——最高位码元;n——码组中码元的各数; 5-3-2 非线性编码 A律13折线编码,采用逐次反馈编码原理 7位线性编码规则 逐次反馈型编码器框图 编码规则 1 极性码的判决:样值Is0,b1=1; Is0,b1=0; 2 幅度码的判决; 1)段落码比较三次( b2 b3 b4 ) Iw2=128; Iw3=512或32; Iw4=1024或256或64或16 Is Iwi ,bi=1; 否则,bi=0 2)段内码比较四次(b5 b6 b7 b8) Iwi=段落的起始电平+8?i 例 采用13折线A律编码,设最小量化级为1?,已知取样值为-95 ?,试求此时编码器输出码组。 解: (1)极性码:-950, ?b1=0; (2)段落码 : Is=95128, ?b2=0;(位于前4段) Is=95 32, ?b3=1; (位于第3、4段) Is=95 64, ?b4=1; (位于第4段) 译码 接收端要把代码恢复成十进制样值,译码规则如下: (1)判断极性: b1=1,则样值为正, b1=0,则样值为负。 (2)计算译码值:先根据b2 b3 b4码元判断在哪一段,找出起始电平IBi,再求译码值为: 5-3-3 PCM系统的抗噪声性能 信道噪声 5-4 增量调制(?M或DM ) 5-4-1增量调制原理 积分器的两种形式 设抽样周期为,则一个量阶上的最大斜率K为: K= ? / Ts = ? fs (译码器最大跟踪斜率) 5-4-2 ?M系统的量化噪声 5-4-3 PCM系统与?M系统的性能比较 ?M系统缺点 容易过载,动态范围小等 5-4-4 改进型?M系统 1 数字检测自适应?M系统 特点: (1)可防止过载,加大输入的动态范围; (2)平均斜率信息从调制输出的数字序列中提取; (3)控制信号是反馈式的; (4)初始状态为1010 ???码型。 增量脉冲编码调制(DPCM)系统 DPCM系统性能分析 5-4-5 单片?M系统 c(n) x(n) Q[ ] Z-1 xe(n) e(n) 数码形成 c’(n) 解码 Z-1 ?M原理图 c(n)=1 c(n)=0 ? -? 0 e(n) x(n):x(t)的第n个抽样值; xe(n):第n时刻的重建样值; :x(n)在第n时刻的重建样值; Z-1:一阶预测器; e(n):差值信号,e(n)=x(n)- xe(n) Q[ ]:量化器 x(t) 判决器 (比较器) 积分器 xl(t) e(t) 脉冲

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