第四章 模拟信号数字传输.ppt

第四章 模拟信号的数字传输 4.1 引言 4.2 抽样 4.3 量化 4.4 编码 4. 5 脉冲编码调制系统 4.6 语音压缩编码 4.7 图像压缩编码 4.1 引言 图4-1 PCM通信系统原理图 图4-2 PCM信号形成过程示意图 4.2 抽样 所谓抽样是把时间上连续的模拟信号变成一系列时间上离散的样值序列的过程，如图4-3所示。 4.2.1低通信号与带通信号的理想抽样 图4-4 理想抽样的原理图 一、低通信号的抽样定理 图4-5 理想抽样信号波形及其频谱 图4-6 抽样的恢复 [例4.2.1] 宽平稳随机信号的抽样定理 二、带通信号的抽样定理 [例4.2.2] 图4-8 带通信号的最小抽样频率 4.2.2实际抽样 图4-9 PAM、PDM、PPM信号波形 一、自然抽样 图4-10 自然抽样信号及其频谱 比较理想抽样和自然抽样的异同 二、平顶抽样 平顶抽样又称为瞬时抽样，从波形上看，它与自然抽样的不同之处在于抽样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，如图4-11（a）所示。在实际应用中，平顶抽样信号采用脉冲形成电路（也称为“抽样保持电路”）来实现，得到顶部平坦的矩形脉冲。 平顶抽样PAM信号在原理上可以看作由理想抽样和脉冲形成电路产生，如图4-11（b）所示。 图4-11 平顶抽样信号与产生原理 图4-12 平顶抽样信号的恢复 4.3 量化 图4-13 量化的输入和输出 4.3.1均匀量化 图4-14 量化过程及量化误差 [例4.3.1] 4.3.2非均匀量化 一、模拟压扩法 图4-15 非均匀量化的模拟压扩法 图4-16 压缩器和扩张器的特性 1、A律压扩特性 图4-17 A律压缩特性 2、μ律压扩特性 图4-18 μ律压缩特性 二、直接非均匀编解码法 为简便起见，以5折线压缩特性为例来说明如何对抽样值进行直接非均匀编码。5折线如图 4-20所示，压缩特性是关于原点奇对称的，图中只画出了第一象限的折线，考虑到第三象限内的折线，合起来共5段折线。 4.4 编码 4.4.2 A律13折线编码一、A律13折线的压缩特性 图4-21 A律13折线压扩特性 二、A律13折线的码字安排 [例4.4.1] [例4.4.2] 4.4.3. 逐次比较型编解码原理 [例4.4.3] 二、A律13折线解码器 图4-24 解码器的原理图 [例4.4.5] 4.5 脉冲编码调制系统 如上所述，PCM的产生包含抽样、量化、编码三个步骤。它的功能是完成模/数变换，实现模拟信号的数字化。应当强调指出，抽样过程中，在满足抽样定理时，PCM系统能够做到无失真的重建。而量化过程始终存在量化误差，只不过误差的大小可以通过选择合适的量化方法和量化级数来控制。 图4-25 PCM系统的原理图 4.5.2 PCM信号的码元速率和带宽 [例4.5.1] 4.5.3 PCM系统的抗噪声性能分析 4.6 语音压缩编码 通常，人们把话路速率低于64kb/s的语音编码方法，称为语音压缩编码技术。常见的语音压缩编码有差值脉冲编码调制（DPCM）、自适应差值脉冲编码调制（ADPCM）、增量调制（DM或M）、自适应增量调制（ADM）、参量编码、子带编码（SBC）等。 4.6.2差分脉冲编码调制 4.7 图像压缩编码 4.7.2模拟图像的数字化 4.7.3图像压缩编码技术 几种常用的图像压缩编码方法 4.6.1语音压缩编码技术的概念 4.5.1 脉冲编码调制（PCM）原理 4.4.1常用的二进制码型 《通信原理课件》 * 图4-3 抽样的输入与输出