通信原理第九章课件电子教案

通信原理第九章课件

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第九章模拟信号的数字传输

１．模拟信号数字化传输的系统框图

模拟信号数字化传输的系统框图如图９－１所示。

Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ转换的步骤及其作用如表９－１所示。

表９－１Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ转换的步骤及其作用

典型考研题１（北京科技大学２０１２年）

，若以ｆｓ２ｆＨ的速率对ｍ(ｔ)等间（Ｔｓ＝１／ｆ

ｓ

简述模拟信号的数字化过程的几个步骤，为什么？

答案：模拟信号的数字化的目的是将模拟信号变为二进制数字信号，其步骤是抽

样、量化、编码。通过抽样将取值和时间都连续的模拟信号变换为时间离散，取值仍连续的抽样信号；通过量化将时间离散，取值连续的ＰＡＭ信号变为时间和取值均离散的量化信号，通过编码将时间和取值均离散的量变换为二进制数字信号。

４．模拟脉冲调制（ＰＡＭ）

模拟脉冲调制（ＰＡＭ）如表９－３所示。

（图表见视频）

４．脉冲编码调制（ＰＣＭ）和ＤＰＣＭ

脉冲编码调制（ＰＣＭ）和ＤＰＣＭ如表９－４所示。

（图表见视频）

典型考研题２（西安电子科技大学２０００年）

均匀量化ＰＣＭ中，抽样速率为８ＫＨｚ，当输入信号为零均值且服从均匀分布

时，若编码后比特率由16Kb/s 增加到64Kb/s ，则信噪比增加多少dB 。

答案：36

对于均匀量化的信号量噪比

220020lg 6(),2N q q dB

S S M N dB M N N ⎛⎫==== ⎪ ⎪⎝⎭其中，Ｍ是量化电平数，Ｎ是编码位数，故编码位数每增加一位，信噪比改善６ｄＢ，均匀量化出来的信号是二进制信号，传码率在数值上等于传信率，故当采样速率是８０００Ｈｚ，编码后比特率由 １６ｋｂ／ｓ增加到６４ｋｂ／ｓ时，编码位数从２位增加到８位，增加了６位，故信噪比改善了３６ｄＢ。

典型考研题２（西安电子科技大学２００９年）

在模拟信号的数字传输中，对话音信号采用１３折线Ａ率编码，设最小量化间隔为１个量化单位Δ。

（１）分析第２段和第７段的量化间隔∆∆２７ｖ和ｖ；

（２）计算压扩参数Ａ；

（３）若编码器的某个输入抽样脉冲幅度为７１９Δ，求这时ＰＣＭ编码器输出的ＰＣＭ码组。

解：（１）Ａ率１３折线的划分结果是，第一段和第二段的长度相等，均为１６

Δ ，从第三段开始每段长度是前一段的２倍，各段段内又均匀分成１６ 分，故量化间隔的规律跟各段长度的规律是一样的。由于第二段的长度是１６Δ，故量化间隔为Δ；

第七段长度是１０２４Δ，故量化间隔为３２Δ。

（２）Ａ率压扩特性曲线是

101ln 1ln 1,11ln {Ax x A A Ax x A A

y <≤++≤≤+=， 很显然，当 1/A ≤０＜ｘ，是线性的，由于１３折线的第１，２段斜率相同，故第１，２段与 1/A ≤０＜ｘ对应，其压扩参数保持不变。 将第二段的终点坐标（１／６４，１／４）代入

1ln Ax y A

=+ 可得Ａ＝８７．６。

（３）

∆１

７１９＞０ｃ＝１ ∆∆∆∆∆∆２

３

４

７１９＞１２８ｃ＝１７１９＞５１２ｃ＝１７１９＜１０２４ｃ＝０ 段落码为１１０，故该抽样值位于第六段，段落起始电平为５１２

Δ，量化间隔为３２Δ．

8

∆∆⨯∆∆∆∆⨯∆∆∆∆⨯∆⨯∆∆∆∆⨯∆⨯∆⨯∆∆３２２１２１０７１９＜５１２＋２３２＝７６８ｃ５＝０７１９＞５１２＋２３２＝６４０ｃ６＝１７１９＞５１２＋２３２＋２３２＝７０４ｃ７＝１７１９＜５１２＋２３２＋２３２＋２３２＝７３６ ｃ＝０所以，传输码组为：１１１００１１０，编码器输出电平为７０４Δ 。

典型考研题３（西安电子科技大学２０１０年）

已知最高频率为４ＫＨｚ的模拟信号ｍ(ｔ)在（ ＋１．０～ －１．０伏）量化范围内服从均匀分布，若采用ＰＣＭ系统对其进行抽样、均匀量化和编码。试问：

（１）若要量化信噪比大于３０ｄＢ，求均匀量化器的量化间隔；

（２）该ＰＣＭ信号的传码率和最小传输带宽；

（３）传输中产生的误码率－２ｅ

Ｐ＝１０，计算ＰＣＭ系统输出端的平均信号噪声功率比(００Ｓ／Ｎ)。

典型考研题４（东北大学２００２年）

ＰＣＭ和ΔＭ的量化噪声与哪些因素有关？用何方法可以防止或减小ΔＭ的过载？ 答案：ＰＣＭ的量化噪声与量化间隔有关，ΔＭ的量化噪声分一般量化噪声和过载量化噪声，跟译码器的最大跟踪斜率有关。 为了防止或减小ΔＭ的过载，要求译码器的最大跟踪斜率满足

max

()s dm t f dt σ≤⋅ 典型考研题５（西安电子科技大学２００７年）

某简单增量调制系统输入信号 ωｍｍ（ｔ）＝Ａｃｏｓｔ，判决器的抽样速率为ｓｆ，

量化台阶为σ。

（１）画出该增量调制系统的原理框图；

（２）求该增量调制系统的最大跟踪斜率Ｋ和正常编码时输入信号ｍ（ｔ） 的幅度范围；

（３）若本地译码器采用理想积分器，该增量调制系统输出信号Ｐ（ｔ）为１１－１－１－１１１１－１１，试画出本地译码器输出信号ｍ′（ｔ） 的波形（设初始电平为零）；

（４）若抽样速率ｆｓ＝６４ｋＨｚ，采用１６ＱＡＭ方式传输，试求１６ＱＡＭ信号频谱的主瓣宽度。

解：（１）增量调制系统框图

（2）最大跟踪斜率

max ()/s m K f dm t dt Aw σ=≥=

故正常编码时输入信号的幅度范围是

2s

m f A w σ

σ≤≤

(3)本地译码器输出信号波形

（４）增量调制输出信号传码率

ＢｓＲ＝ｆ＝６４Ｋｂａｕｄ

该信号为二进制信号，故传信率

ｂＲ＝６４Ｋｂ／ｓ