模拟信号的数字传输PPT课件

特点：每一抽样脉冲的幅度正比于瞬时抽样值，但形状都相同。
亦称平顶抽样。
xs(t) x(t)
0
Ts
t
m(t)
ms (t)
mH (t)
H(ω)
信道
h(t)
T (t)
ms (t)
1
m(t)
H ()
LPF
H(ω)：一个脉冲形成电路（保持电路）
抽样信号的量化
• 原因：模拟信号进行抽样以后，其抽样值还是随信号幅度 连续变化的。
量化间隔（量化台阶）：
ba Q
xi(kT S)ai
量化电平：
取在各量化区间的中点。
m i xi12 xi xi1 2xi 2
量化器输出：
Q7
x q (ks)T m i ,x i 1 x (ks)T x i
•量化误差
m(kT s)mq(kT s)ma x 1 2
绝对误差
1 v 2
相应的量化值 qi
1 自然抽样的PAM方式
特点：抽样信号ms(t)的顶部同于基带信号m(t)。亦称曲顶抽样。
模型：
m(t)
ms (t)
信道
ms (t)
理想 LPF
mˆ (t)
s(t)
h(t)
Ts
Ts
m(t)
t
s(t)
t
ms (t)
t
M ()
1
H 0 HS()2 源自 TsM s ( )
1/ Ts
H s
2
2 瞬时抽样的PAM方式（平顶抽样）
011
100
100
011 011
100
100 编码信号
t
模拟信号的抽样
低通模拟信号的抽样定理 一频带限制在(0, fH)赫内的时间连续信号
m(t)，若以fs≥2fH速率对m(t)等间隔（Ts＝ 1/fs≤1/2fH）抽样，则m(t)将被所得抽样函数 ms(t)完全确定。
fs=2fH－－奈奎斯特频率； Ts＝1/2fH－－奈奎斯特间隔。
广泛采用两种对数压缩律：
x
t μ压缩律（美国、日本和韩国）
x(t)
A压缩律（中国、欧洲）
t
y
• A律压缩特性
1
y
Ax 1 ln A 1 ln Ax 1 ln A
，0 x 1 A
，1 x 1 A
1/A
式中: x和y分别是归一化的压缩
0 -∞
1
x
输入和输出电压。
压 缩 器 的 输 入 电 压
A律压缩特性曲线
x压 缩 器 可 能 的 最 大 输 入 电 压
压 缩 器 的 输 出 电 压 y压 缩 器 可 能 的 最 大 输 出 电 压
A－－压扩参数，表示压缩的程度，实用中选A=87.6。
数字压扩技术 : A律压扩特性是连续曲线，A的取值不同其压扩特性亦不相同，而在 电路上实现这样的函数规律是相当复杂的。为此，人们提出了数字 压扩技术，其基本思想是这样的：利用大量数字电路形成若干根折 线，并用这些折线来近似对数的压扩特性，从而达到压扩的目的。
)
HL()1
0
, H
,其他
m(t)
M () 1
抽 样 定
t
H 0 H
T (t)
(s )
理
Ts
t
s
全 过 程
mn
Ts
ms (t)
t
M s () 1/ Ts
H
s
mn m(t)
Ts
t
模拟脉冲调制
➢模拟调制： 正弦信号作为载波，但载波也可选择其他形式的信号。
➢脉冲调制： 把在时间上离散的脉冲作为载波，这时的调制是用基带信号
抽样和恢复
ms(t)m(t)T(t)
TTtnTs
M
s ( )
1 Ts 1 Ts 1 Ts
1 2
n
M
M
M ( M ( ( ) ( )
) * T ( )
n s ) 1 M ( Ts n0 1 M ( Ts n0
n s ) 2n H
T2 T s nnnsss()
M ˆ()M S()H L()T 1 SM ()
第六章 模拟信号的数字传输
重点：模拟信号数字化（A/D）及反过程（D/A）。
模拟 信源
m(t)
T (t)
A/ D 模数转换
抽
量
编
样
化
码
数字通 信系统
ms (t) mq (t)
{sK }
{sK }
D/A 数模转换
译
低
码
通
模拟 信宿
mq (t)
m(t)
抽样 → 量化 → 编码
抽样 → 量化 → 编码
抽样信号 抽样信号 量化信号
去改变脉冲的某些参数而达到的。 分类：按基带信号改变脉冲参数（幅度、宽度、出现时间位
置）的不同，脉冲调制分为： 脉冲振幅调制（PAM） 脉冲宽度调制（PWM） 脉冲位置调制（PPM）
模拟调制还是数字调制？
PAM：脉冲载波幅度随基带信号变化的一种调制方式。 注意：若脉冲载波是由冲激序列组成的，则抽样定理就是PAM 的原理；一般研究窄脉冲作为载波的PAM方式。
•信号量噪比
Sq Nq
ExkET Sxq2kxqT SkT S2
N Sq qQ 21 12 2 1 22Q 21
N S q q d B 1l0 Q g22l0 Q g2l0 g 2 k2k0 lg 2 6 kdB
k是表示量化阶的二进制码元个数，从上式可以看到，量化阶的Q值越大， 用以表述的二进制码组越长，所得到的量化信噪比越大，信号的逼真度 就越好。
• 定义：用有限个电平表示模拟抽样值的过程称之为量化。 抽样：时间和幅度都连续→时间离散幅度连续； 量化：时间离散幅度连续→时间幅度都离散－－可用数字 信号表示。
x(kT)
时间离散幅度连续
量化器
xq(kT)
时间幅度都离散
•分类：均匀量化和非均匀量化
均匀量化
均匀量化：量化器的输入信号的取值域按等间隔划分xq(kTs) 量化时转换为Q个规定电平
均匀量化的主要缺点是，无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变。 因此，当信号x(t)较小时，则信号的量化信噪比也就很小，这样，对于弱信号时的 量化信噪比就难以达到给定的要求。
非均匀量化
➢思路： m(t)小时，∆亦小；－－量化误差
2
m(t)小时，∆亦大。 ➢ 实现方法：
将抽样值先压缩，再进行均匀量化。在收端，相应地加 有扩张器。
➢ 模型：
x(t) PAM
y(t)
压缩比
均匀量化
扩张器
➢压扩特性：
所谓压缩就是实际上是对大信号进行压缩而对小信号进行较大的放大的过程。信号经 过这种非线性压缩电路处理后，改变了大信号和小信号之间的比例关系，使大信号的 比例基本不变或变得较小，而小信号相应地按比例增大，即“压大补小”。
y(x)
y(t)
两种常用的数字压扩技术：
（1）13折线A律压扩，它的特性近似A＝87.6的A律压扩特性。
（2）15折线μ律压扩，其特性近似μ＝255的μ律压扩特性。
•13折线压缩特性——A律
y
y—均匀分8段 x—非均分8段
1
7/8
7
6/8
6
5/8
4/8
5
3/8