第3章模拟信号的数字编码.pptx

《数字通信原理》第三章 模拟信号的数字编码;第 3 章 模拟信号的数字编码;3.1 低通与带通信号的抽样定理;;;;;;; 抽样信号的频谱混叠现象与混叠失真 设信号的最高频率为 ；抽样频率为 若 ，则有 可见抽样值不能反映信号的变化；抽样信号的频谱发生混叠。 ; 抽样信号的频谱混叠现象与混叠失真(续) 混叠造成的信号失真： 原信号(实线)； 发生混叠时重建的信号(虚线)。 ; 低通抽样定理 定理3.1.1 （低通抽样定理）对一个频带限定在 内的连续信号 ，如果以频率 的抽样脉冲序列 对 进行抽样，则由所得的抽样序列 ，可无失真地恢复原来的信号。 信号可无失真恢复的必要条件：抽样信号无频谱混叠; 低通抽样定理(续) 电话系统避免音频抽样信号频谱混叠的措施： 滤除部份对话音的理解不重要的高频成分后再进行抽样量化。 如图进行预滤波处理后，抽样频率可由40kHz(人耳可听到的最高的频率为20kHz)降低至普通电话系统中采用的8kHz。; 信号重建的时域表达形式 若低通滤波器具有特性 则显然有： 因为 所以有; 带通抽样定理 对于带宽为 的低通信号，所需的抽样频率 对于同样带宽的带通信号，若中心频率 若依据低通抽样定理，所需的抽样频率为 (1)如此高抽样频率的器件价格昂贵； (2)抽样所得的数据量巨大难以实时处理。 利用带通抽样定理，可大大降低对带通信号抽样所需的频率。; 带通抽样定理(续) 定理3.1.2（带通抽样定理）对一个频带限定在 内的窄带信号 ，记 ， （ 表示取整数部分）， ，则如果以抽样频率 对 进行抽样，则由抽样所得序列 ，可无失真地恢复原来的信号 。 因为当抽样频率满足上式中的条件时，抽样信号 不会发生混叠，因此由带通滤波器可无失真地恢复原来信号的频谱。 由此即可恢复原来的信号。; 带通抽样定理(续) 原信号 抽样信号 (频谱周期延拓) 信号恢复 ; 带通抽样定理(续) 带通信号抽样频率 其中 。 当;3.2 模拟信号的量化方法; 模拟信号的量化 抽样信号的样值是离散的模拟信号； 未经量化的模拟信号无法通过数字通信系统传输； 模拟信号的量化：将具有无限种可能取值的模拟信号变换成只有有限种取值的数字信号。 模拟信号的量化过程本身也是一种信号的“压缩过程”； 模拟信号的量化(压缩)过程在严格意义上来说是有损的，不可逆的过程； 量化的精度可以根据要求设定，使得量化对原来信号的损伤程度被控制在可以接收的范围内。 ; 标量量化 对抽样序列的每个样值独立地进行量化的操作称为标量量化。 标量量化方法： 其中分层电平： ，量化电平： ，量化阶距： 量化区间： ，量化级数： 一般地，取 其中 是正整数。 ; 标量量化的量化方式与量化误差 均匀量化：量化阶距为常数； 均匀量化一般较为简单，易于实现。 非均匀量化：量化阶距一般随输入信号的幅度而变化； 非均匀量化的较为复杂，但通常有量化信噪比。; 标量量化的量化方式与量化误差(续) ; 标量量化的量化噪声 量化误差一般为随机变量，通常用量化噪声描述； 量化噪声是量化误差的归一化功率(误差电压作用在1Ω电阻上)的统计平均值 来描述 是输入信号幅度取值的概率密度函数。; 标量量化的过载噪声 设量化器的允许输入的模拟信号的动态范围为 若输入信号出现 或 则称量化器出现过载。 一般量化器规定 因此过载失真大小为 过载失真的统计平均值定义为过载量化噪声;第3章 模拟信号的数字编码;第3章 模拟信号的数字编码;第3章 模拟信号的数字编码;第3章 模拟信号的数字编码;第3章 模拟信号的数字编码;第3章 模拟信号的数字编码;第3章 模拟信号的数字编码;第3章 模拟信号的数字编码;第3章 模拟信号的数字编码;第3章 模拟信号的数字编码;第3章 模拟信号的数字编码;第3章 模拟信号的数字编码;第3章 模拟信号的数字编码;第3章 模拟信号的数字编码;第3章 模拟信号的数字编码;第3章 模拟信号的数字编码;第3章 模拟信号的数字编码;第3章