通信原理輔導(dǎo)-第9章模擬信號(hào)數(shù)字傳輸

第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳9.1

2t第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳9.2模擬信號(hào)的抽9.2.1抽樣定理：設(shè)續(xù)模擬信號(hào)m(t)中的最高頻率<fH，則以間隔時(shí)間為T1/2fH的周期性沖激脈沖對(duì)它【證】設(shè)有一個(gè)最高頻率小于fH的信號(hào)m(t)。將這個(gè)T，重復(fù)頻率為fs=1/T。乘積就是抽樣信號(hào)，它是一系列間隔為T秒的強(qiáng)度不等的沖激脈沖。這些沖激脈沖的強(qiáng)度等于相應(yīng)時(shí)刻上信號(hào)的抽樣值?，F(xiàn)用ms(tms(t)m(t)T用波形圖示出如下 第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳- -

4第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳頻率卷積定理，m(t)T(t)的變換等于M(f)和(f)的卷積因此，ms(t)的變換Ms(f)可以寫為：Ms(f)M(f)(f1而(f)是周期性單位沖激脈沖的頻譜，它可以求出等于1(f)T

(

nfs

fs1/

Ms(f)1Ms(f)1

M(f)(f ) ) 5第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳1Ms(f)1

M(f)(f ) ) f(t)(t)

)d

f1Ms(f)1

M(f)

(

1 nfs)1

M(

nfs上式表明，由于M(f-nfs)是信號(hào)頻譜M(f)在頻率軸上平移了6第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳

-

- 7第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳2fH，則Ms(f)中包含的每個(gè)原信號(hào)頻譜M(f)之間互不 fs2f 8第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳9.2.2B=fH－fL?？梢宰C明，此帶通模擬信號(hào)所需最小抽樣fs

2B(1kn

-

-

式中，Bn商(fHB)的整數(shù)部分，nk(fHB)的小數(shù)部分，0k1。9第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳 號(hào)帶寬B，所以當(dāng)0fL<B時(shí)，有BfH<2B。這時(shí)n=1，而上式變成了fs=2B(1+k)。故當(dāng)k從0變到1時(shí)，fs從2B變到4B，即圖中左邊第一段曲線。當(dāng)fL＝B時(shí)，fH＝2B，這時(shí)n=2。故當(dāng)k＝0時(shí)，上式變成了fs=2B，即fs從4B跳回2B。當(dāng)BfL<2B時(shí)，有2BfH<3B。這時(shí)，n=2，上式變成了fs=2B(1+曲線。當(dāng)fL＝2B時(shí)，fH＝3B，這時(shí)n=3。當(dāng)k＝0時(shí)，上式又變成了fs=2B，即fs從3B又跳回2B。依此類推。0第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳9.3模擬脈沖調(diào)3脈沖寬度調(diào)制脈沖位置調(diào)制第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳（a）模擬基帶信 (c)PDM信 (d)PPM信 第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳Ms(f)

M(

)S(f)

sinc(nf

)M(

2nfHsinc(nfHsin(nfH第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳-

b) - - - T |-0fs

t

第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳Ms(f

9.4量化過(guò)程圖M=2N。M個(gè)離散電平，它們稱為量化電平。這M個(gè)量化電平表示連續(xù)抽樣值的方法稱為量化信號(hào)實(shí)際qq6

q3

信號(hào)實(shí)際信號(hào)量化第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳9.4.2v

ba且量化區(qū)間的端點(diǎn)mia

i=0,1,…,qi

mi1,

i1,2,...,第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳均勻量化的平均信號(hào)量噪比【會(huì)計(jì)算bmbm

m)2]

(m

)2f

)dm

i

q

f

M M

Mmi

aqi

aiv2第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳22S0

E(mk )

f

b2b2第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳抽樣值在區(qū)間[-a,a]內(nèi)具有均勻的概率密度。試求該量化器

q

f

m m

q)2

1

i

i

2a

aiv

v)2

1

2a M1v2

M2a12

i1

MvNq

第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳 21

M S0

2admk

S0 MNqS0Nq

dB

20lg 第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳9.4.3 = =圖中縱坐標(biāo)y是均勻刻度的，橫坐標(biāo)x是非均

y1k第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳

0xy1ln1lnAx

A1x1ln 式中，x壓縮器歸一化輸入電壓；y壓縮器歸一化輸出電壓；A律是從前式修正而來(lái)的。它由兩個(gè)表示式組成。第一個(gè)第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳

1

1lnx就得到A律。此切點(diǎn)b的坐標(biāo)(x1,y1)為e1k （1/A,yy1，，選擇A等于87.6 第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳13A（掌握25第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳圖中縱坐標(biāo)y則均勻地劃分作8段。將與這8段相應(yīng)的座標(biāo)點(diǎn)(x,y)相連，就得到了一條折線。由圖可見(jiàn)，除第1和2段外，12345678 8421第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳1/2i(i=0,1,2,…,7)1表可見(jiàn)，當(dāng)僅要求滿足x=1/2i時(shí)，y=1i/81

得到： 2i 2i 1/eA1/

eA

28

第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳A256/ey1lnAxlneAx

1ln

若按上式計(jì)算，當(dāng)x=0時(shí)，y；當(dāng)y=0時(shí)，x=1/28。而我們的要求是當(dāng)x0時(shí)，y0，以及當(dāng)x1時(shí)，y1。為此，ln1255xy由上式可以看255當(dāng)x0時(shí)，y0；當(dāng)x1時(shí)，y1。1/128)時(shí)，才有稍大誤差。通常用參數(shù)表示上式中的常數(shù)第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳 第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳9.5脈沖編碼調(diào)二進(jìn)制數(shù)編碼后，量化值(zedvalue)就變成二進(jìn)制第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳3.1，3.95.0，6.386.8和6.，，，，和。在按照0110101、10、110。 6.80 3.96 345676第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳9.5.1脈沖編碼調(diào)制抽樣保抽樣保輸入

輸出

(a)輸入

輸出(b)圖9-17PCM原理方框 第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳9.5.28765876543210第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳對(duì)于折疊二進(jìn)制碼，除了其最符號(hào)相反外，其上下值。這就是說(shuō)，在用最表示極性后，雙極性電壓可第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳 用于表示量化值的絕對(duì)值。其中第2至4位(c2c3c4)是段落碼，共計(jì)3位，可以表示8種斜率的段落；其他4位(c5~c8)能表示27＝128種量化值。在下面的表中給出了段落碼和第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳段落序段落c2c3段落范（量化單位811711610510401301200100第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳cc5c6c7001011019106011501200110000000第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳 一小段的動(dòng)態(tài)范圍只有(1/128)(1/16)=1/2048。這就是最小第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳 上圖給出了用 原理方框圖。此 第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳比較此信號(hào)編的方框圖和前面的原理方框圖可見(jiàn)在電路后接一個(gè)7/11變換電路。其功能是將7位的第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳精通【例】設(shè)輸入信號(hào)抽樣值的歸一化動(dòng)態(tài)范圍在- 【解】設(shè)編出的8位碼組用c1c2c3c4c5c6c7c8表 1)確定極性碼c1：因?yàn)檩斎氤闃又禐檎龢O性，所以c1=1。 2)確定段落碼c2c3c4：由段落碼編碼規(guī)則＝1 第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳同理，在c2c3＝11的條件下，決定c4的權(quán)值電流Iw＝1024。將這樣，就求出了c2c3c4＝111，并且得知抽樣值位于第8段落第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳3)確定段內(nèi)碼c5c6c7c8：段內(nèi)碼是按量化間隔均勻編碼的，流值在量化間隔7和8之間，即有Iw=1536?，F(xiàn)在信號(hào)抽樣值Is1270，所以c5=0。同理，決定c6值的權(quán)值電流值在量化間隔3和4之間，故Iw=1280，因此仍有Is<Iw，所以c6＝0。如此繼續(xù)下去，決定c7值的權(quán)值電流Iw=1152，現(xiàn)在Is>Iw，所以c7=1。最后，決定c8值的權(quán)值電流Iw=1216，仍有Is>Iw，

抽樣 第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳這樣編碼得到的8位碼組為c1c2c3c4c5c6c7c8＝11110011，(1280-1216)/2=1248（量化單位）。將此量化值和信號(hào)抽樣值相比，得知量化誤差等于1270124822（量化單位） 第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳逐次比較法譯碼原理(掌握 在此圖中，本地譯的電路得到輸入c7值后，使恒流源產(chǎn)生為下次比較所需要的權(quán)值電流Iw。在編輸出第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳 c2~

第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳9.5.4PCMM

M 22

22N

22(N1)P

122(N1)

M＝2N，Pe第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳在大信噪比條件下，即當(dāng)22(N+1)Pe1S/N在小信噪比條件下，即當(dāng)22(N+1)Pe1S/N

MNq

22對(duì)于PCM系統(tǒng)，這相當(dāng)于要求傳輸速率至少為2NfHb/s。故要求系統(tǒng)帶寬B至少等于NfHHz。用B表示Nq上式表明/N2B/fH 頻率f給定時(shí)，PCM系統(tǒng)的輸qH第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳差分脈沖編碼調(diào)制

抽抽—

預(yù)量(a)預(yù)量

編編

預(yù)譯(b)預(yù)譯

假定量化器的量化誤差為零，即ekrk kk

''

上式表示

*就等于

*k化誤差的抽樣信號(hào)mk k第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳＋(a)

(b)過(guò)程，得出自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制(ADPCM)體制。它能大大第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳 3N(M1)2 f2ff2 2ff2Nq 第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳9.7增量調(diào)9.7.1第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳＋ ＋

低抽低抽＋m TT

積分(a)(a)(b) 輸入信號(hào)為m(t)，它與預(yù)測(cè)信號(hào)m(t)值相減，得 第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳波形 輸出二進(jìn)制波器平滑后，就得到十分接近編原輸入的模擬信號(hào)。第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳9.7.2化噪聲，又稱一般量化噪聲。它伴隨著信號(hào)存在，

過(guò)載量化噪 第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳在DPCM系統(tǒng)中，若M2,N1,則DPCM 3N(M f qff qff 2f

3

f f2ffff 2ffff

s

0.04 qfk qfk

fm

82

m 第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳9.8時(shí)分復(fù)用和復(fù)9.8.1基本概念(了解時(shí)分多路復(fù)用

低通低通

低通

m2

低通

低通

mN第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳標(biāo)準(zhǔn)：關(guān)于復(fù)用和復(fù)接，ITU對(duì)于TDM多路 第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳9.8.2準(zhǔn)同步數(shù)字體系 E體系T體系 第9章模擬信號(hào)的數(shù)字傳