數(shù)據(jù)通信_(tái) 模擬信號(hào)的數(shù)字化技術(shù)02.

1、計(jì)算機(jī)學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字化技術(shù)模擬信號(hào)的數(shù)字化技術(shù)（2 2）數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院2復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)1 1、模擬信號(hào)、模擬信號(hào) 在時(shí)間上和幅度上是連續(xù)變化的信號(hào)。在時(shí)間上和幅度上是連續(xù)變化的信號(hào)。2 2、模擬信號(hào)的數(shù)字化、模擬信號(hào)的數(shù)字化 將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過程稱為模擬信將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過程稱為模擬信號(hào)的數(shù)字化。號(hào)的數(shù)字化。3 3、模擬信號(hào)數(shù)字化的過程、模擬信號(hào)數(shù)字化的過程 根據(jù)奈奎斯特采樣定理，包括采樣、量化和編根據(jù)奈奎斯特采樣定理，包括采樣、量化和編碼三個(gè)過程。碼三個(gè)過程。4 4、模擬信號(hào)數(shù)字化的方法、模擬

2、信號(hào)數(shù)字化的方法 波形編碼和參量編碼波形編碼和參量編碼 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院3復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)5 5、波形編碼方法波形編碼方法 脈沖編碼調(diào)制（脈沖編碼調(diào)制（PCMPCM）和增量調(diào)制（）和增量調(diào)制（M M）。）。6 6、數(shù)字信號(hào)、數(shù)字信號(hào) 在時(shí)間上和幅度上都離散的信號(hào)稱為數(shù)字信號(hào)。在時(shí)間上和幅度上都離散的信號(hào)稱為數(shù)字信號(hào)。7 7、采樣的定義采樣的定義 所謂采樣是指模擬信號(hào)在時(shí)間域上進(jìn)行離散化所謂采樣是指模擬信號(hào)在時(shí)間域上進(jìn)行離散化的過程，即把一個(gè)時(shí)間上連續(xù)、幅度上連續(xù)的模擬的過程，即把一個(gè)時(shí)間上連續(xù)、幅度上連續(xù)的模擬信號(hào)變換成時(shí)間上離散、幅度上連續(xù)的信號(hào)。信號(hào)變換成時(shí)間上離散、幅

3、度上連續(xù)的信號(hào)。8 8、采樣的分類采樣的分類 理想采樣、自然采樣、平頂采樣。理想采樣、自然采樣、平頂采樣。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院4復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)9 9、低通信號(hào)采樣定理、低通信號(hào)采樣定理 對于一個(gè)頻率在對于一個(gè)頻率在0,f0,fH H 內(nèi)的時(shí)間連續(xù)信號(hào)內(nèi)的時(shí)間連續(xù)信號(hào)x(t)x(t)，若以采樣頻率若以采樣頻率f fs s(f(fs s=2f=2fH H) )對其進(jìn)行等間隔采樣，則對其進(jìn)行等間隔采樣，則x(t)x(t)將被其采樣信號(hào)將被其采樣信號(hào)x xs s(nT(nTs s) )完全確定，或者說，可完全確定，或者說，可以從采樣信號(hào)以從采樣信號(hào)x xs s(nT(nTs s) )

4、中無失真地恢復(fù)出原信號(hào)中無失真地恢復(fù)出原信號(hào)x(t)x(t)。1010、低通信號(hào)、低通信號(hào) 低通信號(hào)是指信號(hào)的頻率在低通信號(hào)是指信號(hào)的頻率在0 0 f fH H范圍內(nèi)的信范圍內(nèi)的信號(hào)，其中號(hào)，其中fHfH是信號(hào)的上限截止頻率（最高頻率）。是信號(hào)的上限截止頻率（最高頻率）。1111、低通信號(hào)的帶寬、低通信號(hào)的帶寬 低通信號(hào)的帶寬低通信號(hào)的帶寬B=fB=fH H。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院5復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)1212、奈奎斯特間隔、奈奎斯特間隔 奈奎斯特間隔就是能夠唯一確定連續(xù)信號(hào)奈奎斯特間隔就是能夠唯一確定連續(xù)信號(hào)x(t)x(t)的最大的采樣間隔。即的最大的采樣間隔。即T TN N=1/

5、(2f=1/(2fH H) )。1313、奈奎斯特速率、奈奎斯特速率 奈奎斯特速率就是能夠唯一確定連續(xù)信號(hào)奈奎斯特速率就是能夠唯一確定連續(xù)信號(hào)x(t)x(t)的最小的采樣頻率。即的最小的采樣頻率。即f fN N=2f=2fH H。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院6復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)1414、采樣定理的實(shí)際應(yīng)用、采樣定理的實(shí)際應(yīng)用 理論上，理想的采樣頻率為低通信號(hào)帶寬理論上，理想的采樣頻率為低通信號(hào)帶寬f fH的的兩倍，即兩倍，即2f2fH。 如果采樣頻率如果采樣頻率f fs2f0 x(x0部分部分) )劃分為不均勻的劃分為不均勻的8 8段。第段。第一分點(diǎn)取在一分點(diǎn)取在V/2V/2處，然后每段

6、都是剩余部分的處，然后每段都是剩余部分的1/21/2。依次取第依次取第8 8段為段為V/2 V/2 V V，第，第7 7段為段為V/4 V/4 V/2V/2，第第1 1段為段為0 0 V/128V/128。 第二步：把每段均勻劃分為第二步：把每段均勻劃分為1616等份，每一份表等份，每一份表示一個(gè)量化級(jí)，示一個(gè)量化級(jí)，8 8段共段共1616* *8=128=28=128=27 7個(gè)量化級(jí)，需要個(gè)量化級(jí)，需要7 7位二進(jìn)制編碼表示。位二進(jìn)制編碼表示。 可以看出，每個(gè)量化級(jí)是不均勻的?？梢钥闯?，每個(gè)量化級(jí)是不均勻的。 在小在小 信號(hào)的量化臺(tái)階很小，使小信號(hào)的量化噪信號(hào)的量化臺(tái)階很小，使小信號(hào)的量化

7、噪聲減小。聲減小。 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院334.3 4.3 量化量化3 3、 A A律律1313折線壓縮特性折線壓縮特性 將將x x軸的軸的8 8段和段和y y軸的軸的8 8段各相應(yīng)段的交叉點(diǎn)連接段各相應(yīng)段的交叉點(diǎn)連接起來，就得到有起來，就得到有8 8段直線組成的折線。段直線組成的折線。 由于由于y y軸是均勻分成軸是均勻分成8 8段的，每段長度為段的，每段長度為1/81/8，而，而x x軸是不均勻分成軸是不均勻分成8 8段的，每段的長度不同，因此，段的，每段的長度不同，因此，可以分別求出可以分別求出8 8段的斜率。段的斜率。 分別將分別將x x取正值和負(fù)值時(shí)，壓擴(kuò)特性

8、呈奇對稱。取正值和負(fù)值時(shí)，壓擴(kuò)特性呈奇對稱。 在正在正8 8段和負(fù)段和負(fù)8 8段中，正負(fù)第一段和第二段斜率段中，正負(fù)第一段和第二段斜率相同合為一段，原來的相同合為一段，原來的1616段折線變成段折線變成1313段折線。段折線。 壓擴(kuò)編碼與線性編碼相比，不僅縮短了編碼位壓擴(kuò)編碼與線性編碼相比，不僅縮短了編碼位數(shù)，而且大大改善了信噪比特性，擴(kuò)大了編碼范圍。數(shù)，而且大大改善了信噪比特性，擴(kuò)大了編碼范圍。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院344.3 4.3 量化量化3 3、 A A律律1313折線壓縮特性折線壓縮特性 在實(shí)際計(jì)算的時(shí)候，仍然按照正、負(fù)方向各有在實(shí)際計(jì)算的時(shí)候，仍然按照正、負(fù)方

9、向各有8 8段來進(jìn)行計(jì)算。段來進(jìn)行計(jì)算。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院354.3 4.3 量化量化3 3、 A A律律1313折線壓縮特性折線壓縮特性 律壓縮特性采用律壓縮特性采用15折線來逼近折線來逼近=255的的律壓律壓縮特性曲線，其畫法與縮特性曲線，其畫法與A律律13折線類似。折線類似。 非均勻量化通常用于信號(hào)強(qiáng)度分布不均勻的情非均勻量化通常用于信號(hào)強(qiáng)度分布不均勻的情況下。況下。 例如，通信中的語音信號(hào)由于具有拉斯分布特例如，通信中的語音信號(hào)由于具有拉斯分布特性，即小信號(hào)出現(xiàn)概率大，大信號(hào)出現(xiàn)的概率小，性，即小信號(hào)出現(xiàn)概率大，大信號(hào)出現(xiàn)的概率小，為了減小量化噪聲平均功率，通

10、常采用非均勻量化為了減小量化噪聲平均功率，通常采用非均勻量化的方法來減小小信號(hào)的量化噪聲，而適當(dāng)提高大信的方法來減小小信號(hào)的量化噪聲，而適當(dāng)提高大信號(hào)的量化噪聲。號(hào)的量化噪聲。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院364.3 4.3 量化量化3 3、 A A律律1313折線壓縮特性折線壓縮特性 非均勻量化是根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)度不同來劃分量化非均勻量化是根據(jù)信號(hào)的強(qiáng)度不同來劃分量化間隔的，對于小信號(hào)，量化間隔??；對于大信號(hào)，間隔的，對于小信號(hào)，量化間隔??；對于大信號(hào)，量化間隔大。量化間隔大。 它和均勻相比，有兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：它和均勻相比，有兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)： 1 1、當(dāng)輸入信號(hào)的強(qiáng)度分布不均勻的時(shí)候，

11、非均、當(dāng)輸入信號(hào)的強(qiáng)度分布不均勻的時(shí)候，非均勻量化器的輸出有比較高的平均信號(hào)量化噪聲功率勻量化器的輸出有比較高的平均信號(hào)量化噪聲功率比；比； 2 2、非均勻量化的量化噪聲的強(qiáng)度基本上與信號(hào)、非均勻量化的量化噪聲的強(qiáng)度基本上與信號(hào)采樣值的幅度成比例關(guān)系，這就使得量化噪聲對大采樣值的幅度成比例關(guān)系，這就使得量化噪聲對大信號(hào)和小信號(hào)的影響大致相同，從而改善了小信號(hào)信號(hào)和小信號(hào)的影響大致相同，從而改善了小信號(hào)的量化信噪比。的量化信噪比。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院37課程總結(jié)課程總結(jié)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1 1、量化的定義、量化的定義2 2、量化的過程、量化的過程3 3、量化誤差、量化誤差4 4、量化的種類