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数字通信-基础与应用(2-1)
第2章 格式化与基带调制 5. 过载噪声 若量化器输入的动态范围为:-VP X VP。 当 X -VP 或 X VP 时, 一般分别作 X=-VP 和 X = VP 处理,定义过载噪声为: 6. 总的量化噪声 7.非均匀量化的概念 根据信号的统计特性确定量化阶距,非均匀量化有可能获得比均匀量化更高的信噪比。 非均匀量化器的实现 变换 均匀量化 反变换 第2章 格式化与基带调制 8.最优非均匀量化 设量化前的(压缩)变换特性为:y=C(x),如下图所示 第2章 格式化与基带调制 8.最优非均匀量化 设信号变化范围: -VP X VP,如上图所示,有 变换后的均匀量化间隔数为L,当 L 1 时, 一般地有 利用上式,得 上式中,利用了均匀量化时?Y=q。 第2章 格式化与基带调制 8.最优非均匀量化(续) 可以证明,给定信号的幅度取值分布特性p(x),最佳的(压缩) 变换特性由下式确定: 问题:在实际应用中, 信号的p(x)是一个很难确定的和变化 的函数,当发生变化时导致量化器不匹配。 不匹配的量化器可能导致性能的严重下降。 最优非均匀量化通常只有理论的意义。 第2章 格式化与基带调制 9.对数(压缩)变换 通常量化器在小信号时信噪比会变差。 在信号p(x)未知情况下一般希望压缩特性与信号p(x)无关, 量化信噪比为常数。 假定信号均值 mX=0,信号的功率为: 量化信噪比: 显然,当取: 即: 时 量化信噪比为常数。 第2章 格式化与基带调制 *SCUT DTP Labs * 数字通信-基础与应用 (2-1) 第2章 格式化和基带调制 一. 消息、字符和码元 消息一般由字符序列组成; 字符通常被转化成二进制比特流; 比特流在传输前组成M=2K进制的码元; 码元被变化成特定的信号波形进行传输。 第2章 格式化与基带调制 消息 、 字符 、 码元 和 波形 示例 二. 格式化模拟信息 1.低通采样定理 若采用间隔TS小于等于1/(2fM),则频谱不超过fM赫兹的带限信号可由其等间隔的采样值惟一确定。 采用频率fS=2fM称为奈奎斯特频率。 2.采样方式 冲激采样xs(t) 定义冲激序列: 第2章 格式化与基带调制 第2章 格式化与基带调制 冲激采样示例 二. 格式化模拟信息 冲激采样xs(t)的傅氏变换: 当fS ? 2fM,无混叠现象,信号可无失真恢复 当fS ? 2fM,有混叠现象,信号难以无失真恢复 第2章 格式化与基带调制 第2章 格式化与基带调制 二. 格式化模拟信息 2.采样方式(续) 自然采样xs(t) 定义采样序列: 自然采用的傅氏变换: 采样序列确定后,cn为常数,可用滤波器无失真地恢复原信号。 第2章 格式化与基带调制 自然采样示例 第2章 格式化与基带调制 二. 格式化模拟信息 3.采样方式(续) 平顶采样xs(t): 一种物理上易于实现的方式 xs(t) x(t) 第2章 格式化与基带调制 二. 格式化模拟信息 3.采样方式(续) 平顶采样xs(t): 平顶采样的傅氏变换: 由于 ( )加权引入的失真称为“孔径失真”。 二. 格式化模拟信息 3.采样方式(续) 平顶采样“孔径失真”的校正: 接收信号输出端用滤波器PC(f)=1/P(f) 作补偿。 二. 格式化模拟信息 4.混叠及混叠的消除 混叠:由于抽样频率降低到fS 2fM 引起抽样信号复制频 谱产生重叠的现象称之。 第2章 格式化与基带调制 二. 格式化模拟信息 混叠失真的一个例子:信号的波形/频率发生变化。 第2章 格式化与基带调制 二. 格式化模拟信息 消除混叠的方法: (1)提高采用率,无失真,但采样的数据量增大。 第2章 格式化与基带调制 二. 格式化模拟信息 消除混叠的方法: (2)利用陡峭的截止频率滤波器在采样前使原信号频带变窄, 会导致信号的部分高频成分丢失。 第2章 格式化与基带调制 二. 格式化模拟信息 消除混叠的方法: (3)利用陡峭的截止频率滤波器在采样后滤除信号的混叠部分, 同样会导致信号的部分高频成分丢失。 第2章 格
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