西安电子科技大学：《通信原理》课程教学资源（课件讲稿）第6章 模拟信号的数字传输（1/3）6.1 抽样定理 超链接 6.2 脉冲幅度调制（PAM）超链接

通信原理多综体教索 西安电子科技大学 通信工程学院SN 第六章 模拟信号的数字传输 2012/10/29 第2页

西安电子科技大学 通信工程学院ISN 2012/10/29 通信原理多媒体教案 第 六 章 模拟信号的数字传输 第2页

第六章 国家重点实脸室 西安电子科技大学 通信工程学院SN 大纲要求 >低通信号和带通信号抽样定理： >脉冲振幅调制(PAM)原理， 自然抽样脉冲振幅调制，平 顶抽样脉冲振幅调制； >模拟信号的量化原理， 均匀量化，非均匀量化，量化噪声， 量化信噪比； >脉冲编码调制(PCM)原理，十三折线非均匀量化编码； 逐次比较型编码器原理，脉冲编码调制(PCM)系统抗噪 声性能； 2012/10/29 第3页

西安电子科技大学 通信工程学院ISN 2012/10/29 第六章 大纲要求  低通信号和带通信号抽样定理；  脉冲振幅调制（PAM）原理，自然抽样脉冲振幅调制，平 顶抽样脉冲振幅调制；  模拟信号的量化原理，均匀量化，非均匀量化，量化噪声， 量化信噪比；  脉冲编码调制（PCM）原理，十三折线非均匀量化编码； 逐次比较型编码器原理，脉冲编码调制（PCM）系统抗噪 声性能； 第3页

第六章 西安电子科技大学 通信工程学院SN >增量调制（△M)原理，增量调制系统最大跟踪斜率，一 般量化噪声，过载量化噪声，增量调制（△M)系统抗噪 声性能； >脉冲编码调制(PCM)系统与增量调制（△M)系统的比 较； >差分脉冲编码调制(DPCM)原理； >自适应差分脉冲编码调制（ADPCM)原理（自学）。 >时分复用(TDM) 2012/10/29 第4页

西安电子科技大学 通信工程学院ISN 2012/10/29 第六章  增量调制（△M）原理，增量调制系统最大跟踪斜率，一 般量化噪声，过载量化噪声，增量调制（ △M ）系统抗噪 声性能；  脉冲编码调制（PCM）系统与增量调制（ △M ）系统的比 较；  差分脉冲编码调制（DPCM）原理；  自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）原理(自学)。  时分复用 (TDM) 第4页

第六章 国家重点实脸室 西安电子科技大学 通信工程学院SN 数字通信系统具有许多优点而成为当今通信的发展方向。然而 自然界的许多信息经各种传感器感知后都是模拟量，例如电 话、电视等通信业务，其信源输出的消息都是模拟信号。 若要利用数字通信系统传输模拟信号，一般需三个步骤： >把模拟信号数字化，即模数转换(AD); >进行数字方式传输； >把数字信号还原为模拟信号，即数模转换(D/A)。 本章在介绍抽样定理和脉冲幅度调制的基础上，重点讨论模拟 信号数字化的两种方式，及PCM和△M的原理及抗噪声性能。 2012/10/29 第5页

西安电子科技大学 通信工程学院ISN 2012/10/29 第六章 数字通信系统具有许多优点而成为当今通信的发展方向。然而 自然界的许多信息经各种传感器感知后都是模拟量，例如电 话、电视等通信业务，其信源输出的消息都是模拟信号。 若要利用数字通信系统传输模拟信号，一般需三个步骤：  把模拟信号数字化，即模数转换（A/D）；  进行数字方式传输；  把数字信号还原为模拟信号，即数模转换（D/A）。 本章在介绍抽样定理和脉冲幅度调制的基础上,重点讨论模拟 信号数字化的两种方式,及PCM和△M的原理及抗噪声性能。 第5页

第六章 西安电子科技大学 通信工程学院SN 目前用的最普遍的波形编码方法有脉冲编码调制(PCM)和增 量调制（△M)。采用脉码调制的模拟信号的数字传输系统如 下图所示： 模拟 抽样量化 数字 译码和 信息源 和编码 通信系统 低通滤波 m() {Sk} {Sk} m(t) 模拟随机信号 数字随机系列 数字随机系列 模拟随机信号 2012/10/29 第6页

西安电子科技大学 通信工程学院ISN 2012/10/29 第六章 目前用的最普遍的波形编码方法有脉冲编码调制( PCM )和增 量调制（△M）。采用脉码调制的模拟信号的数字传输系统如 下图所示： 模拟 信息源 抽样,量化 和编码 m(t) 模拟随机信号 数字 通信系统 {Sk} 数字随机系列 译码和 低通滤波 {Sk} 数字随机系列 m(t) 模拟随机信号 第6页

第六章 国家重点实脸室 西安电子科技大学 通信工程学院ISN 6.1抽样定理 超链接 ·6.2脉冲幅度调制(PAM① 超链接 ·6.3脉冲编码调制(PCM) 超链接 ·6.4自适应差分脉冲编码 超链接 ·6.5增量调制（△M) 超链接 2012/10/29 第7页

西安电子科技大学 通信工程学院ISN 2012/10/29 第六章 • 6.1 抽样定理 超链接 • 6.2 脉冲幅度调制（PAM) 超链接 • 6.3 脉冲编码调制（PCM） 超链接 • 6.4 自适应差分脉冲编码 超链接 • 6.5 增量调制（△M） 超链接 第7页

6.1抽样定理 西安电子科技大学 通信工程学院ISN 抽样是把时间上连续的模拟信号变成一系列时间上离散的抽样 值的过程。能否由此样值序列重建原信号，是抽样定理要回答 的问题。 抽样定理的分类： >根据信号是低通型的还是带通型的，抽样定理分低通抽样定 理和带通抽样定理； >根据用来抽样的脉冲序列是等间隔的还是非等间隔的，抽样 定理分均匀抽样定理和非均匀抽样定理； >根据抽样的脉冲序列是冲击序列还是非冲击序列，抽样定理 分理想抽样定理和实际抽样定理。 返回目录 2012/10/29 第8页

西安电子科技大学 通信工程学院ISN 2012/10/29 6.1 抽样定理 抽样是把时间上连续的模拟信号变成一系列时间上离散的抽样 值的过程。能否由此样值序列重建原信号，是抽样定理要回答 的问题。 抽样定理的分类:  根据信号是低通型的还是带通型的，抽样定理分低通抽样定 理和带通抽样定理；  根据用来抽样的脉冲序列是等间隔的还是非等间隔的，抽样 定理分均匀抽样定理和非均匀抽样定理；  根据抽样的脉冲序列是冲击序列还是非冲击序列，抽样定理 分理想抽样定理和实际抽样定理。 返回目录 第8页

6.1抽样定理 国家重点实脸室 西安电子科技大学 通信工程学院ISN 6.1.1 低通抽样定理 +M(o) 定义：m0,0,fm] 一个频带限制在O,f)赫内的时间连续信号，如果以Ts/心2f) 秒的间隔对它进行等间隔（均匀)抽样，则m()将被所得到的 抽样值完全确定。 2012/10/29 第9页

西安电子科技大学 通信工程学院ISN 2012/10/29 6.1 抽样定理 6.1.1 低通抽样定理 定义: m(t) , [0, fH ] 一个频带限制在(0, fH )赫内的时间连续信号,如果以TS≤1/( 2 fH ) 秒的间隔对它进行等间隔（均匀）抽样,则m(t)将被所得到的 抽样值完全确定。 M ( ) ω f − fH fH 第9页

6.1抽样定理 西安电子科技大学 通信工程学院SN T=水2f)是抽样的最大时间间隔，它被称为奈奎斯特间隔。 此定理告诉我们，若m()的频谱在某一频率f以上为零，则 m()中的全部信息完全包含在其间隔不大于12∫秒的均匀抽样 序列里。 换句话说，在信号最高频率分量的每一个周期内起码应抽 样两次。或者说，抽样速率〔（每秒内的抽样点数）应不小于 2,若抽样速率f<2f,则会产生失真，这种失真叫混叠失 真。 2012/10/29 第10页

西安电子科技大学 通信工程学院ISN 2012/10/29 6.1 抽样定理 TS=1/( 2 fH ) 是抽样的最大时间间隔,它被称为奈奎斯特间隔。 此定理告诉我们,若m(t)的频谱在某一频率fH以上为零,则 m(t)中的全部信息完全包含在其间隔不大于1/2fH秒的均匀抽样 序列里。 换句话说，在信号最高频率分量的每一个周期内起码应抽 样两次。或者说，抽样速率fS(每秒内的抽样点数）应不小于 2fH，若抽样速率fs< 2fH ，则会产生失真，这种失真叫混叠失 真。 第10页

6.1抽样定理 国家重点实脸室 西安电子科技大学 通信工程学院ISN 原理： Hi(@) m(t)→ →…→ LPF +m(t) 6r(t) 假设采用周期为Ts的冲激函数序列δw,按抽样定理描 述的抽样间隔对(O,f)赫兹内的模拟信号m(①进行抽样，则已抽 样信号ms(①为 m,()=m(t)d(t)=∑m(nI)δt-nT,) 2012/10/29 第11页

西安电子科技大学 通信工程学院ISN 2012/10/29 6.1 抽样定理 原理: 假设采用周期为TS 的冲激函数序列δT(t)，按抽样定理描 述的抽样间隔对(0,fH)赫兹内的模拟信号m(t)进行抽样，则已抽 样信号ms(t)为 m t( ) × LPF δT ( )t HL ( ) ω m t ˆ( ) s T ss () () () ( ) ( ) n m t m t t m nT t nT δ δ ∞ =−∞ =⋅ = − ∑ 第11页