第四章：模拟信号数字传输

nullnull第四章：模拟信号的数字传输重点：1.什么是抽样，量化和编码2.脉冲编码调制3.十三折线定律4.增量调制5.时分多路复用null数字通信系统可以传输两类数字信号，一类是数据信号，如两台计算机之间的数据传输，另一类是模拟信号数字化信号，也就是说模拟信号数字化后，也可以用数字通信的方式传输。 nullA/D和D/AA/D D/A mk(t) ≈m(t)m(t){sk}mk(t){sk}null波形编码：特点是利用抽样定理，恢复原始信号的波形。如PCM、等ADPCM 参数编码：提取语音的一些特征信息进行编码，在收端利用这些特征参数合成语声 混合型编码：波形编码和参数型编码方式的混合 信源编码方法实用的波形编码方法有PCM和ΔM两种方法 null4.1 脉冲编码调制抽样数字通信系统量化编码译码低通x(t)x(kTs)xq(kTs){Sk}{Sk}xq(kTs)x(t)模拟信号数字化传输方框图 nullnullnull4.1.1 抽样null抽样信号的波形null抽样过程的实现原理null抽样脉冲抽样抽样定理null冲激抽样null冲激抽样信号的频谱null抽样定理null抽样定理的全过程null抽样定理的三个要求null理想抽样与信号恢复null已知抽样后信号所以该式是重建信号的时域 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达式， 称为内插 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 。它说明以奈奎斯特速率抽样的带限信号m(t)可以由其样值利用内插公式重建。这等效为将抽样后信号通过一个冲激响应为Sa(ωHt)的理想低通滤波器来重建m(t)。 null 由图可见， 以每个样值为峰值画一个Sa函数的波形， 则 合成的波形就是m(t)。由于Sa函数和抽样后信号的恢复有密切的联系，所以Sa函数又称为抽样函数。  信号的重建 null带通抽样定理 实际中遇到的许多信号是带通型信号。如果采用低通抽样定理的抽样速率fs≥2fH，对频率限制在fL与fH之间的带通型信号抽样，肯定能满足频谱不混叠的要求， 如下图所示，但这样选择fs太高了，它会使0~fL一大段频谱空隙得不到利用，降低了信道的利用率。 为了提高信道利用率，同时又使抽样后的信号频谱不混叠，那么fs到底怎样选择呢？带通信号的抽样定理将回答这个问题。  null带通信号的抽样频谱（fs=2fH）null 带通均匀抽样定理：一个带通信号m(t)，其频率限制在fL与fH之间，带宽为B=fH-fL，如果最小抽样速率fs=2fH/m， m是一个不超过fH/B的最大整数，那么m(t)可完全由其抽样值确定。 下面分两种情况加以说明。  （1） 若最高频率fH为带宽的整数倍，即fH=nB。此时fH/B=n是整数，m=n，所以抽样速率fs=2fH/m=2B。下 画出了fH=5B时的频谱图，图中，抽样后信号的频谱Ms(ω)既没有混叠也没有留空隙，而且包含有m(t)的频谱M(ω)图中虚线所框的部分。显然，若fs再减小，即fs＜2B时必然会出现混叠失真。 nullfH=nB时带通信号的抽样频谱 null 由此可知： 当fH=nB时，能重建原信号m(t)的最小抽样频率为 fs=2B （2） 若最高频率fH不为带宽的整数倍，即 fH=nB+kB, 0＜k＜1 此时, fH/B=n+k，由定理知，m是一个不超过n+k的最大整数，显然，m=n，所以能恢复出原信号m(t)的最小抽样速率为null 带通抽样定理 B=fH-fL fH/B=n+k 0＜k＜1 2B＜fs＜4B 可见，低通抽样较为简单，对模拟信号处理尽可能按低通抽样定理处理null fs与fL关系null脉冲调制null脉冲调制波形示意图null自然抽样null自然抽样信号的波形及频谱null瞬时抽样（平顶抽样）null瞬时抽样信号的产生null从瞬时抽样信号的恢复原始信号null4.1.2 量化量化null量化过程示意图null量化噪声null均匀量化null均匀量化特性及量化误差曲线null均匀量化的噪声特性null 均匀量化器广泛应用于线性A/D变换接口，例如在计算机的A/D变换中，N为A/D变换器的位数，常用的有 8位、12位、 16位等不同精度。另外，在遥测遥控系统、仪表、图像信号的数字化接口等中，也都使用均匀量化器。  但在语音信号数字化通信（或叫数字电话通信）中，均匀量化则有一个明显的不足：量化噪比随信号电平的减小而下降。 null 产生这一现象的原因是均匀量化的量化间隔Δ为固定值量化电平分布均匀，因而无论信号大小如何，量化噪声功率固定不变，这样，小信号时的量化信噪比就难以达到给定的要求。通常，把满足信噪比要求的输入信号的取值范围定义为动态范围。因此，均匀量化时输入信号的动态范围将受到较大的限制。为了克服均匀量化的缺点，实际中往往采用非均匀量化。  null语音信号的幅度概率分布近似拉谱拉斯分布null非均匀量化null模拟压扩法null压扩特性曲线图nullA律压缩特性nullA律压缩特性曲线nullμ律压缩特性 归一化的μ压缩特性表示为 ln(1+ μ|x|)/ln(1+ μ) ·sgn(x), 0≤|x|≤1 null数字压扩法nullA律13折线 null13折线的取得null13折线及与A律压缩特性的比较null13折线的量化 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 null量化信噪比的改善nullPCM编码null三种编码方案的规律null自然码（NBC）null折叠码(FBC)null格雷码（RBC）nullA律PCM编码规则nullA律正输入值编码表（以Δ=Δ1为单位）null逐次比较型编码器原理图null 译码器原理框图nullPCM信号的码元速率和带宽 由于PCM要用N位二进制代码表示一个抽样值，即一个抽样周期Ts内要编N位码，因此每个码元宽度为Ts/N，码位越多， 码元宽度越小，占用带宽越大。显然，传输PCM信号所需要的带宽要比模拟基带信号m(t)的带宽大得多。null（1） 码元速率。设m(t)为低通信号，最高频率为fH， 按照抽样定理的抽样速率fs≥2fH，如果量化电平数为M， 则采用二进制代码的码元速率为 fb=fs·log2M=fs·N  式中， N为二进制编码位数。  null（2）传输PCM信号所需的最小带宽。抽样速率的最小值fs=2fH，这时码元传输速率为fb=2fH·N，所需传输带宽为 B=fb=N·fs 以常用的N=8，fs=8kHz为例，实际应用的B=N·fs=64 kHz，显然比直接传输语音信号m(t)的带宽（4kHz）要大得多。null例4.5-2 输入信号抽样值x=1260Δ（Δ=1/2048)，按照A律13折线编码，求编码码组C，解码输出ˆx和量化误差q。null（1）null（2）null(3)null4.2 增量调制(DM)nullDM原理图nullDM波形示意增量编码波形示意图null编码器工作过程nullDM原理框图之二简单ΔM系统框图null积分器译码示意nullDM的量化噪声nullDM量化噪声(a)一般量化噪声(b)过载量化噪声nullDM的采样频率null4.3 改进型增量调制简单增量调制的主要缺点是动态范围小和小信号时量化信噪比低。造成这些缺点的原因是量阶σ是固定不变的量，因此，改进是从改变量阶大小考虑的。null自适应增量调制(ADM)null数字压扩增量调制null差分脉冲编码调制（DPCM）nullDPCM原理图null预测编码null4.4 时分多路复用（TDM)nullnull三路TDM示意框图null三路TDM合路PAM波形Ts为抽样周期 τ= Ts /N为时隙nullPCM数字电话系统方框图null单路编译码器在PCM系统中的使用nullT1- 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 北美、日本 E1-标准 欧洲、中国、南美null 每125us为一个时间片，每时间片分为32个通道（供32个用户轮流使用）。 每通道占用125 us /32=3.90625 us 每通道一次传送8位二进制数据，即每个二进制位占用0.48828125 us，所以 E1速率 = 1/0.48828125=2.048Mb/s E1标准也可以这样计算E1速率 E1速率 = (32x8bit)/125 ms = 2.048 Mb/sE1-帧 格式 pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载 E1-帧格式125 ms = 32 时隙 = 2.048 Mbps帧同步信令信道30 路话音数据信道 + 2 路控制信道nullA律PCM基群帧结构nullA律PCM基群帧结构nullPCM基群的信息速率null数字复接系列null数字复接系列标准null准同步数字系列（PDH）null两种速率的数字复接等级null同步数字系列（SDH）