模拟信号的数字传输.doc

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1、模拟信号的数字传输1．引言本章将讨论如何利用数字通信系统来传输模拟消息，并着重分析模拟话音信号的数字传输。要求掌握：抽样定理，脉冲编码调制(PCM>。掌握TDM。2．抽样定理1．低通抽样定理：一个频带限制在(0,fh>赫内的时间连续信号m(t>，如以l／2fh秒的间隔对它进行等间隔抽样，则m(t>将被所得到的抽样值完全确定。b5E2RGbCAP2．证明抽样定理：时域：频域：该式表明：ms(t>的频谱是无穷多个间隔为的16/16相迭加而成——中包含全部信息。用图解法也可以证明抽样定理的正确性。结论：(1>只要Ws＞2Wh或Ws=2Wh，就周期性地重复而不重

2、叠。中包含全部信息。(2>Ws<2Wh，中相邻周期内的频谱互相重叠——混迭。不能从中恢复的全部信息。(3>T=1/2fh是抽样的最大间隔——称为奈奎斯特间隔。(4>Ws=2Wh是抽样的最小速率——称为奈奎斯特速率。3.恢复原基带信号m(t>频域：已抽样信号ms(t>经理想LPF<0——16/16fh）可恢复原基带信号m(t>。时域：m(t>由其抽样值构成，即将每个抽样值和一抽样函数相乘后得到的所有波形相加为(t>。4.带通信号的抽样定理定义带通信号：m(t>——频谱为频带限制在

3、号的频谱不发生重叠。*fs=2B，已抽样信号的频谱出现重叠*,频谱不发生重叠*得出带通信号的最小抽样频率：fs＝2B(1十k/n>*用带通滤波器就可以准确地恢复m(t>。*fs＝2B(1十k/n>画出的曲线如图所示可以看出：fs在(4B，2B>范围内变化，当fL增大时不论fL是否为B的整数倍fs趋近于2B。结论：（1）实际中广泛应用的窄带(带宽为B>高频信号，其fs近似等于2B。16/16（1）抽样定理是模拟信号数字化，TDM，信号分析处理的理论基础，是通信原理中最重要的定理之一。2．脉冲振幅调制(PAM>正弦型信号并非是唯一的载波形式。脉冲串同样可作为

4、载波。*定义：脉冲调制-----用基带信号去改变脉冲的某些参数。*分类：基带信号改变脉冲参数---幅度，为脉幅调制(PAM>。基带信号改变脉冲参数---宽度，为脉宽调制(PDM>。基带信号改变脉冲参数---时间位置，为脉位调制(PPM>。]PAM——脉冲载波的幅度随基带信号变化的调制方式。<1）脉冲振幅调制的实现·理想抽样--------抽样定理载波是冲激脉冲，抽样定理就是PAM的原理。·自然抽样-------曲顶脉冲调幅窄脉冲作为脉冲载波的PAM方式。设：脉冲幅度:A，宽度：τ，码元宽度：T时域：频域：窄脉冲序列：该式表明：16/16用矩形窄脉冲抽样的

5、频谱与采用冲激脉冲抽样(理想抽样>的频谱很类似，区别仅在于其包络按Sa(>函数逐渐衰减。p1EanqFDPw脉冲载波的波形及频谱·平顶抽样-------瞬时抽样自然抽样已抽样信号脉冲“顶部”是随m(t>变化的。。顶抽样信号及其产生原理如图所示：设：脉冲形成电路的传输特性为H<ω），输出信号频谱MH<ω）为：上式看出：平顶抽样的16/16PAM信号的频谱MH<ω）是由H<ω）加权后的周期性重复的M<ω）组成。（2）脉冲振幅调制的解调*理想抽样——直接使用低通滤波器滤出所需信号。*自然抽样——直接使用低通滤波器滤出所需信号。*平顶抽样——不能直接从低通滤波器

6、中滤出所需基带信因为H<ω）不是常系数，而是ω的函数。平顶抽样时PAM信号的解调原理方框图平顶抽样的PAM信号先进行修正，再通过低通滤波器便能无失真地恢复财m(t>。*在实际中，平顶油样的PAM信号常常采用抽样保持电路来实现，得到的脉冲为矩形脉冲。原理上，只要能够反映瞬时抽样值的任意脉冲形式都是可以被采用的。DXDiTa9E3d模拟信号的量化1．概述：抽样——时间连续信号变换成时间离散的信号。量化——用预先规定的有限个电平表示抽样值。<将取值连续的抽样变成取值离散的抽样。）*量化器的输出是一个阶梯电压mq(t>，量化后的信号mq(t>与原信号m(t>近似

7、。*随机过程m(t>抽样值量化的方法：(1>假设m(t>是均值为零、概率密度为16/16f(x>的平稳随机过程。(2>用简化符号m表示m(kTs>，mq表示mq(kTs>。(3>量化问题实际上是用离散随机变量mq(kTs>来近似连续随机变量m(kTs>，故采用均方误差来量度量化误差。这种误差的影响相当于干扰或噪声，故又称其为量化噪声。RTCrpUDGiT*近似程度的好坏，用信号量化噪声功率比来衡量。*信号量化噪声功率比定义为：2．均匀量化：定义：把输入信号的取值域按等距离分割的量化称为均匀量化。<1）在均匀量化中，每个量化区间的量化电平均取在各区间的中点

8、，<2）量化间隔(量化台阶>Δv取决于输入信号的变化范围和量化电平数设：输入信号