燕山大学信息科学与工程学院：《通信原理》 第七章 模拟信号的数字传输

第7章模拟信号的数字传输 §7.1引言 ●§7.2抽样定理 ●§7.3脉冲振幅调制 ●§7.4模拟信号的量化 ●§7.5脉冲编码调制 ●§7.6差分脉冲编码调制 ●§7.7增量调制 §78DPCM中的量化噪声 §7.9时分复用和多路数字电话系统

第 7 章 模拟信号的数字传输 § 7.1 引言 § 7.2 抽样定理 § 7.3 脉冲振幅调制 § 7.4 模拟信号的量化 § 7.5 脉冲编码调制 § 7.6 差分脉冲编码调制 § 7.7 增量调制 § 7.8 DPCM中的量化噪声 § 7.9 时分复用和多路数字电话系统

§7.1引言 ◆目的:数字通信系统传输可靠、是发展方 向;然而自然界的许多信号都是模拟的,将 模拟信号转化为数字信号传输可以利用数字 传输的的优点。 ◆模拟信号转化为数字信号又称为A①D变换 传输到接收端在转换为模拟信号称为DA变 换 发端的AD变换称为信源编码,收端的D/A 变换称为信源译码

§ 7.1 引言 目的：数字通信系统传输可靠、是发展方 向；然而自然界的许多信号都是模拟的，将 模拟信号转化为数字信号传输可以利用数字 传输的的优点。 模拟信号转化为数字信号又称为A/D变换， 传输到接收端在转换为模拟信号称为D/A变 换。 发端的A/D变换称为信源编码，收端的D/A 变换称为信源译码

模拟信号数字化的方法:波形编码和参量编 码两类。 ◆波形编码是直接把时域波形变换为数字代 码序列,比特率通常在16kb/s~64kb/s范围 内,接收端重建信号的质量好 ●参量编码是利用信号处理技术,提取语音 信号的特征参量,再变换成数字代码,其 比特率在16kb以下,但接收端重建(恢复) 信号的质量不够好。 主要方法:脉冲编码调制(PCM)、差分脉冲 编码调制(DPCM)和增量调制(DM

模拟信号数字化的方法：波形编码和参量编 码两类。 波形编码是直接把时域波形变换为数字代 码序列，比特率通常在16 kb/s~64 kb/s范围 内，接收端重建信号的质量好。 参量编码是利用信号处理技术，提取语音 信号的特征参量， 再变换成数字代码，其 比特率在16 kb/s以下，但接收端重建(恢复) 信号的质量不够好。 主要方法：脉冲编码调制(PCM)、差分脉冲 编码调制(DPCM)和增量调制(DM)

模拟 抽样、量化 数字 译码和低通 信息源 和编码「不通信系统 滤波 m(t) {S} m(t) 模拟随机信号数字随机序列数字随机序列模拟随机信号

模拟 信息源 抽样、量化 和编码 数字 通信系统 译码和低通 滤波 m(t) {s k } {s k } m(t) 模拟随机信号 数字随机序列 数字随机序列 模拟随机信号

§7.2抽样定理 ●理想低通信号的抽样定理 ●抽样信号的频谱 ●抽样信号的恢复 ●理想带通信号的抽样

§7.2 抽样定理 理想低通信号的抽样定理 抽样信号的频谱 抽样信号的恢复 理想带通信号的抽样

分类: ●根据信号分为:低通抽样定理和带通 抽样定理; ●根据抽样脉冲序列分:均匀抽样定理 和非均匀抽样 ●根据抽样的脉冲波形:理想抽样和实 际抽样

分类： l 根据信号分为：低通抽样定理和带通 抽样定理； l 根据抽样脉冲序列分：均匀抽样定理 和非均匀抽样 l 根据抽样的脉冲波形：理想抽样和实 际抽样

理想低通信号的抽样定理 ●定理:频带限制在(0,f)的时间连续信号 m(t),如果以T<1/2f1秒的间隔对它进彳 等间隔抽样,则m(t)将被所得到的抽样值 完全确定。 ●意义:若要传输模拟信号,不一定要传 输模拟信号本身,可以只传输按抽样定理 得到的抽样值。因此,抽样定理为模拟 信号的数字传输奠定了理论基础 证明:

理想低通信号的抽样定理 定理：频带限制在(0，fh)的时间连续信号 m(t)，如果以T<1／2 fh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。 意义：若要传输模拟信号，不一定要传 输模拟信号本身,可以只传输按抽样定理 得到的抽样值。因此，抽样定理为模拟 信号的数字传输奠定了理论基础。 证明：

设:被抽样的信号是m(t),它的频谱表达式是 M(O),频带限制在(O,f)内。理想的抽样就 是用单位冲击脉冲序列与被抽样的信号相乘, m(t=m(t)δn(t) 这里的抽样脉冲序列是一个周期性冲击序列, 它可以表示为 δ1(t)=>6(t-nTs)

设：被抽样的信号是m(t),它的频谱表达式是 M(ω)，频带限制在（0，fH)内。理想的抽样就 是用单位冲击脉冲序列与被抽样的信号相乘， 即 ms(t)=m(t) δT (t) 这里的抽样脉冲序列是一个周期性冲击序列， 它可以表示为 δT (t)= δ(t-nTs  )  

由于81(t)是周期性函数,它的频谱81)必 然是离散的,不难求得 2丌 (0)=况0)-nO 2rf。=2T/T 所以,根据冲击函数性质和频率卷积定理, (O)=[M(o)*7(o 2 2丌 M(0)*∑b(O-nOs) 2丌 ∑M(O-ns)

由于δT (t)是周期性函数，它的频谱δT (ω) 必 然是离散的，不难求得 δT (ω)= δ(ω-nωs), ωs =2πfs = 2π/Ts 所以，根据冲击函数性质和频率卷积定理，   Ts  2           s n n s T M ( ) 2 ( ) 2 1         ( )  ( )  2 1 ( )     M s  M T   n s s M n T ( ) 1  

(t) AMO) 0,O0 (b) 2π C △A H 00 H 2π

m ( t ) t M(  ) －  O H  H   T ( t ) t   T (  ) T2 t m s ( t ) O  Ms (  )  H  H T2 ( a ) ( b ) ( c ) ( d ) ( e ) (f )