第五章数字信号频带传输的重点知识第6章模拟信号的数字传输6.1引言在数字通信系统中，信源和信宿都是模拟信号（模拟信息），而信道传输的却是数字信号。A/D转换与D/A转换波形编码：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。模拟信号的数字传输01101010011111110101000m(t)(V)m(t)(V)量化－幅度离散化76543210Ts:抽样间隔6.2模拟信号的抽样抽样概念示意图一、低通抽样定理对于一个带限模拟信号m(t)，其频带为（0，fH），若以抽样频率fs≥2fH对其进行抽样的话（抽样间隔Ts≤1/2fH秒），则m(t)将被其样值信号ms(t)=m(nTs)完全确定。定理的证明与理想抽样抽样定理的全过程f若不满足ωs≥2ωH的条件，则Ms(ω)中的M(ω)就会出现重叠，以致于无法用滤波器提取出一个干净的M(ω)。习题6-1[解答]f(Hz)二、带通抽样定理在实际工程中经常遇到带通型信号，即频谱不是从直流开始，而是在fL～fH的一段频带内。那么对带通信号是否也要求按fs≥2fH的条件进行抽样？如果不是的话，它与低通信号有何区别呢？2、一般情况（fH不一定为带宽B的整数倍）fH=nB+kB，fs=2B，n=5，0<k<12移n次后由于“2”移到2n，共移n次，所以，每次只需比2B多移即可。可得带通信号的最小抽样频率为：已知信号，对进行理想抽样。(1)如果将当作低通信号处理，则抽样频率如何选择？(2)如果将当作带通信号，则抽样频率如何选择？6.3脉冲振幅调制PAM脉冲调制波形示意图脉冲振幅调制：脉冲载波的幅度随基带信号变化的一种调制方式。自然抽样的PAM波形及频谱自然抽样的PAM原理框图平顶抽样抽样信号及其产生原理平顶抽样恢复原始信号自然抽样和平顶抽样均能构成PAM通信系统，也就是说可以在信道中直接传输抽样后的信号，但由于它们抗干扰能力差，目前很少实用。它已被性能良好的脉冲编码调制(PCM)所取代。6.4模拟信号的量化量化过程示意图量化电平q：确定的量化后的取值叫量化电平（也称量化值）。下面讨论量化方法：均匀量化、非均匀量化均匀量化：把输入信号的取值域按等距离分割的量化，即量化间隔相等。非均匀量化：是根据信号的不同区间来确定量化间隔，对信号取值小的区间，量化间隔也小，反之，量化间隔也大。1、均匀量化每个量化区间的量化电平均取在各区间的中点。量化间隔＝（输入信号的最大值－最小值）/量化电平数若最大值b、最小值a、量化电平数M，量化间隔为：量化过程示意图量化器输出为：mq=qi,mi-1≤m≤mimi是第i个量化区间的终点mi=a+iΔvqi是第i个量化区间的量化电平，可表示为量化误差或量化噪声：量化是用离散随机变量来近似连续随机变量，量化前后的样值有可能不同，这样就使得信号之间有误差。均匀量化的量化间隔相等，如果在一定的取值范围内把量化值多取几个（量化级增多），也就是把量化间隔变小，则量化噪声就会减小。量化过程示意图量化噪声分析例6-4-1设一均匀量化器具有M个量化电平，其输入信号在区间[-d,d]具有均匀概率密度函数，试求该均匀量化器平均信号功率与量化噪声功率比（信号量噪比）。习题6-3非均匀量化根据信号的不同区间来确定量化间隔。对信号取值小的区间，其量化间隔也小，反之，量化间隔就大。x非均匀量化-压缩扩张特性压缩：用一个非线性变换电路将输入变量x变换成另一变量yy=f(x)对y进行均匀量化。接收端采用一个传输特性为x=f-1(y)的扩张器恢复。广泛采用的两种：μ压缩律（美国）A压缩律（欧州、中国）压扩特性为：μ为确定值的压缩特性2）A压缩律压缩特性具有如下特性的压缩律：A律对数压缩特性实际中，都采用近似于A律函数规律的13折线（A=87.6）的压缩特性，便于用数字电路实现。6.5脉冲编码调制（PCM）PCM举例一、脉冲编码调制原理编码：把量化后的信号变换成代码的过程。译码：编码的相反过程。按编码的速度来分，编码器的种类大致分为：逐次比较型、折叠级联型、混合型。常用的码型有：自然二进码、折叠二进码自然二进制码优点：与普通的二进制数相对应，不仅编码操作简单，而且译码也可逐位进行，可简化译码器的结构。缺点：无论哪一位错，都可能产生较大误差。折叠二进制码优点：对双极性信号可采用单极性编码，简化编码电路；出现误码，对小信号影响小。缺点：误码对大信号影响大。码位的选择：关系到通信质量的好坏，而且涉及到设备的复杂程度。码位安排：在逐次比较法编码方式中，无论采用几位码，一般均按极性码、段落码、段内码的顺序排列。A律13折线的