《通信与网络技术》课程电子教案（PPT教学课件）第二章 模拟信号的数字化传输

第二章模拟信号的数字化传输 21引言 2.2脉冲编码调制 23增量调制 24时分复用和多路数字电话系统 2021/2/21

2021/2/21 1 第二章 模拟信号的数字化传输 2.1 引言 2.2 脉冲编码调制 2.3 增量调制 2.4 时分复用和多路数字电话系统

21引言 通信系统可以分为模拟通信系统和数字通 信系统两类,本章在介绍抽样定理和脉冲振幅调 制的基础上,将着重讨论用来传输模拟语音信号 常用的脉冲编码调制(PCM)和增量调制(△M)原理 及性能,并简要介绍时分复用与多路数字电话系 统原理的基本概念

2 2.1 引言 通信系统可以分为模拟通信系统和数字通 信系统两类，本章在介绍抽样定理和脉冲振幅调 制的基础上，将着重讨论用来传输模拟语音信号 常用的脉冲编码调制(PCM)和增量调制(ΔM)原理 及性能，并简要介绍时分复用与多路数字电话系 统原理的基本概念

◆脉冲编码调制的概念是1937年,由法国工程 师 Alec reeres最早出来的。1946年美国Be实验室实 现了第一台PCM数字电话终端机。 ◆1962年,晶体管PCM终端机大量应用于市话网 中局间中继线,使市话电缆传输电话路数扩大24 30倍。 ◆70年代后期,超大规模集成电路的PCM编、解 码器的出现,使光纤通信、数字徼波通信、卫星通信 获得了更广泛的应用

3 ◆ 脉冲编码调制的概念是1937年，由法国工程 师Alec Reeres 最早出来的。1946年美国Bell实验室实 现了第一台PCM数字电话终端机。 ◆ 1962年，晶体管PCM终端机大量应用于市话网 中 局间 中继线，使市话电缆传输电话路数扩大24－ 30倍。 ◆ 70年代后期，超大规模集成电路的PCM编、解 码器的出现，使光纤通信、数字微波通信、卫星通信 获得了更广泛的应用

22脉冲编码调制 模数转换要经过抽样、量化和编码三个步骤。 抽样:时间离散化 量化:幅度离散化 编码:转换为二进制码 () 模拟信 抽样 编码 数字通 息源 化 信系统 译码 低通 ()}83} 模拟随机信号 AD模数转换 D/A数模转换

4 2.2 脉冲编码调制 模数转换要经过抽样、量化和编码三个步骤。 抽样：时间离散化 量化：幅度离散化 编码：转换为二进制码 模拟信 息源 抽 样 量 化 编 码 数字通 信系统 译 码 低 通 x(t) 模拟随机信号 (t) T  x (t) s x (t) q sk  sˆ k  x (t) q ˆ xˆ(t) A/D模数转换 D/A数模转换 图6-1 模拟信号的数字传输

电平x(yv x(t) 3.5 0.5 0.5 2.5 3.5 234 实际抽祥值1.3 2.3 2.4 3.4 量化抽样值1.5 3.5 2.5 0. 2.5 3.5 量化级数5 3 0 PCM码组101 110 100 011 01 000 PCM单路抽样、量化、编码波形图

5 PCM单路抽样、量化、编码波形图

抽样定理 抽样定理的具体内容如下: 个频带限制在(0,f内的时间连续信号x(), 如果以不大于(1/2f秒的间隔对它进行等间隔抽 样(也就是fs>),则x(将被所得到的抽样值完全 确定。 信号:最高频率f,限带(0,f)描述。 无失真恢复条件 f≥2f

6 一、抽样定理 抽样定理的具体内容如下： 一个频带限制在(0，fH)内的时间连续信号x(t)， 如果以不大于（1/2fH)秒的间隔对它进行等间隔抽 样(也就是fS≥2fH )，则x(t)将被所得到的抽样值完全 确定。 信号：最高频率fH ，限带(0，f H)描述。 无失真恢复条件： 2 s H f f 

Xlo f xla 2f f 抽样定理 FLASH演示

7 H − f H f X ()  () T () Xs s f s 2 f s − f s − 2 f H f s f s 2 f s − f s − 2 f H − f Ts 1 (a) (b) (c) 抽样定理FLASH演示

关于抽样的结论: (1)Xs(o)具有无穷大的带宽; (2)只要抽样频率f>2f,Xs(o)中n值不同的频谱 函数就不会出现重叠的现象; (3)Xs(o)中n=0时的成分是X(o/T,因此只要用 个带宽Bf≤B≤f-f满足的理想低通滤器 就可以取出的成分,以不失真地恢复x(t)的波形。 抽样定理仿真演示

8 关于抽样的结论： （1） XS (ω)具有无穷大的带宽； （2）只要抽样频率 fS≥2fH ， XS (ω) 中n值不同的频谱 函数就不会出现重叠的现象； （3） XS (ω) 中n = 0时的成分是 X (ω)/T ，因此只要用 一个带宽B 满足的理想低通滤器， 就可以取出的成分，以 不失真地恢复x(t)的波形。 H s H f  B  f − f 抽样定理仿真演示

二、脉冲振幅调制(PAM) 基带信号 PAM

9 二、脉冲振幅调制(PAM) t 0 x(t) t 0 基带信号 PAM t 0 PDM t 0 PPM

x() 脉幅调制的工作原理: 就是脉冲载波的幅度随 基带信号变化的一种调 T 制方式。 T x

10 x (t) s x(t) s(t) (a) t  x(t) s(t) x (t) s (b) (c) (d) X () S() () XS − 2  2   H  H 5  H − 5 Ts   H − 4  H t 4 t   脉幅调制的工作原理： 就是脉冲载波的幅度随 基带信号变化的一种调 制方式