通信原理-第9章PPT文档格式.ppt
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之间,如图所示。
即其频谱最低频率大于即其频谱最低频率大于fL,最高频率小于,最高频率小于fH,信号带宽,信号带宽B=fHfL。
可以证明,此带通模拟信号所需最小抽样频率。
可以证明,此带通模拟信号所需最小抽样频率fs等于等于式中,式中,B信号带宽;
信号带宽;
n商商(fH/B)的整数部分,的整数部分,n=1,2,;
k商商(fH/B)的小数部分,的小数部分,0k1。
按照上式画出的按照上式画出的fs和和fL关系曲线示于下图:
关系曲线示于下图:
fHf0fL-fL-fHB2B3B4B3BB2B4B5B6BfL0fs通信原理课件孙怡大连理工大学信息与通信工程学院二、抽样定理二、抽样定理带通模拟信号的抽样定理带通模拟信号的抽样定理由上图可见,当由上图可见,当fL=0时,时,fs2B,就是低通模拟信号的抽样情况;
,就是低通模拟信号的抽样情况;
当当fL很大时,很大时,fs趋近于趋近于2B。
fL很大意味着这个信号是一个窄带信号。
很大意味着这个信号是一个窄带信号。
许多无线电信号,例如在无线电接收机的高频和中频系统中的信号,许多无线电信号,例如在无线电接收机的高频和中频系统中的信号,都是这种窄带信号。
所以对于这种信号抽样,无论都是这种窄带信号。
所以对于这种信号抽样,无论fH是否为是否为B的整数的整数倍,在理论上,都可以近似地将倍,在理论上,都可以近似地将fs取为略大于取为略大于2B。
图中的曲线表示要求的最小抽样频率图中的曲线表示要求的最小抽样频率fs,但是这并不意味着用任,但是这并不意味着用任何大于该值的频率抽样都能保证频谱不混叠。
何大于该值的频率抽样都能保证频谱不混叠。
通信原理课件孙怡大连理工大学信息与通信工程学院三、模拟脉冲调制三、模拟脉冲调制模拟脉冲调制的种类模拟脉冲调制的种类周期性脉冲序列有周期性脉冲序列有4个参量:
脉冲重复周期、脉冲振个参量:
脉冲重复周期、脉冲振幅、脉冲宽度和脉冲相位(位置)。
幅、脉冲宽度和脉冲相位(位置)。
其中脉冲重复周期(抽样周期)一般由抽样定理决其中脉冲重复周期(抽样周期)一般由抽样定理决定,故只有其他定,故只有其他3个参量可以受调制。
个参量可以受调制。
3种脉冲调制:
种脉冲调制:
脉冲振幅调制脉冲振幅调制(PAM)脉冲宽度调制脉冲宽度调制(PDM)脉冲位置调制脉冲位置调制(PPM)仍然是模拟调制,因为其代表信息的参量仍然是可仍然是模拟调制,因为其代表信息的参量仍然是可以连续变化的。
以连续变化的。
通信原理课件孙怡大连理工大学信息与通信工程学院三、模拟脉冲调制三、模拟脉冲调制模拟脉冲调制波形模拟脉冲调制波形(a)模拟基带信号模拟基带信号(b)PAM信号信号(c)PDM信号信号(d)PPM信号信号通信原理课件孙怡大连理工大学信息与通信工程学院三、模拟脉冲调制三、模拟脉冲调制-自然抽样自然抽样PAM调制过程的波形和频谱图调制过程的波形和频谱图tAt(e)(c)0T2T3T-T-2T-3T(a)m(t)s(t)ms(t)fH-fHfM(f)(b)01/T0-1/Tfs|S(f)|(d)f(f)fs-fHf由上图看出,若由上图看出,若s(t)的周期的周期T(1/2fH),或其重复频率,或其重复频率fs2fH,则采用一个截止,则采用一个截止频率为频率为fH的低通滤波器仍可以分离出原模拟信号。
的低通滤波器仍可以分离出原模拟信号。
通信原理课件孙怡大连理工大学信息与通信工程学院三、模拟脉冲调制三、模拟脉冲调制-平顶抽样平顶抽样tH(f)m(t)T(t)mH(t)ms(t)Ms(f)MH(f)保持电路保持电路保持电路的单位冲击响应为脉冲,其频谱为保持电路的单位冲击响应为脉冲,其频谱为Sa(x)。
通信原理课件孙怡大连理工大学信息与通信工程学院四、量化编码四、量化编码-均匀量化均匀量化m1m2m4m3m5q5q4q3q2q1T2T3T4T5T6T7Tt量化误差量化误差信号实际值信号实际值信号量化值信号量化值m(t)m(6T)mq(6T)q6信号实际值信号实际值信号量化值信号量化值q1,q2,qi,为量化电平为量化电平m2,mi,m为为量化区间的端点量化区间的端点均匀量化过程示意图均匀量化过程示意图通信原理课件孙怡大连理工大学信息与通信工程学院四、量化编码四、量化编码-均匀量化均匀量化【例例9.1】设一个均匀量化器的量化电平数为设一个均匀量化器的量化电平数为M,其输入信号抽样值在区间,其输入信号抽样值在区间-a,a内具有均匀的概率密度。
试求该量化器的平均信号量噪比。
内具有均匀的概率密度。
【解解】因为因为所以有所以有通信原理课件孙怡大连理工大学信息与通信工程学院四、量化编码四、量化编码-PCM均匀量化编码均匀量化编码模拟信号抽样值模拟信号抽样值2.13.23.63.91.9-1.76量化电平量化电平2.253.253.753.751.75-1.75二进制编码二进制编码110011101111111110110100均匀量化编码均匀量化编码A/D变换变换通信原理课件孙怡大连理工大学信息与通信工程学院四、量化编码四、量化编码非均匀量化编码非均匀量化编码非均匀量化原理非均匀量化原理在非均匀量化时,量化间隔随信号抽样值的不同而变化。
信号在非均匀量化时,量化间隔随信号抽样值的不同而变化。
信号抽样值小时,量化间隔抽样值小时,量化间隔v也小;
信号抽样值大时,量化间隔也小;
信号抽样值大时,量化间隔v也变大。
也变大。
实际中,非均匀量化的实现方法通常是在进行量化之前,先将实际中,非均匀量化的实现方法通常是在进行量化之前,先将信号抽样值压缩,再进行均匀量化。
这里的压缩是用一个非线性信号抽样值压缩,再进行均匀量化。
这里的压缩是用一个非线性电路将输入电压电路将输入电压x变换成输出电压变换成输出电压y:
y=f(x)如右图所示:
如右图所示:
图中纵坐标图中纵坐标y是均匀刻是均匀刻度的,横坐标度的,横坐标x是非均是非均匀刻度的。
所以输入电匀刻度的。
所以输入电压压x越小,量化间隔也就越小,量化间隔也就越小。
也就是说,小信号越小。
也就是说,小信号的量化误差也小。
的量化误差也小。
通信原理课件孙怡大连理工大学信息与通信工程学院四、量化编码四、量化编码非均匀量化编码非均匀量化编码设此压缩器的输入和输出电压范围都限制在设此压缩器的输入和输出电压范围都限制在0和和1之间,即作归一之间,即作归一化,且纵坐标化,且纵坐标y在在0和和1之间均匀划分成之间均匀划分成N个量化区间个量化区间xx当输入当输入x0时,输出时,输出y-。
在实用中这个理想压缩特性的具体。
在实用中这个理想压缩特性的具体形式,按照不同情况,还要作适当修正,使当形式,按照不同情况,还要作适当修正,使当x0时,时,y0。
通信原理课件孙怡大连理工大学信息与通信工程学院四、量化编码四、量化编码非均匀量化编码非均匀量化编码A压缩律压缩律x压缩器归一化输入电压;
压缩器归一化输入电压;
y压缩器归一化输出电压;
压缩器归一化输出电压;
A常数,它决定压缩程度。
常数,它决定压缩程度。
取取87.6y1在在b点处点处2条线条线段斜率相等段斜率相等在切点在切点b处的第处的第2条曲线条曲线令1/x1=A通信原理课件孙怡大连理工大学信息与通信工程学院四、量化编码四、量化编码非均匀量化编码非均匀量化编码13折线压缩特性折线压缩特性A律的近似律的近似y1A律表示式是一条平滑律表示式是一条平滑曲线,用电子线路很曲线,用电子线路很难准确地实现难准确地实现通信原理课件孙怡大连理工大学信息与通信工程学院四、量化编码四、量化编码非均匀量化编码非均匀量化编码从表中看出,从表中看出,13折线法和折线法和A=87.6时的时的A律压缩法十分接近律压缩法十分接近y01/82/83/84/85/86/87/81A律的律的x值01/1281/60.61/30.61/15.41/7.791/3.931/1.98113折折线法的法的x=1/2i01/1281/641/321/161/81/41/21折折线段号段号12345678折折线斜率斜率161684211/21/4通信原理课件孙怡大连理工大学信息与通信工程学院四、量化编码四、量化编码语音信号的非均匀量化编码语音信号的非均匀量化编码段落码编码段落码编码-非均匀量化编码非均匀量化编码段落段落序号序号段落段落码c2c3c4段落范段落范围(量化(量化单位)位)811110242048711051210246101256512510012825640116412830103264200116321000016量化量化间隔隔段内段内码c5c6c7c815111114111014110112110011101110101091001810007011160110501014010030011200101000100000段段内内码码编编码码-均均匀匀量量化化编编码码通信原理课件孙怡大连理工大学信息与通信工程学院四、量化编码四、量化编码语音信号的非均匀量化编码语音信号的非均匀量化编码【例】设输入电话信号抽样值的归一化动态范围在设输入电话信号抽样值的归一化动态范围在-1至至+1之间,将此之间,将此动态范围划分为动态范围划分为4096个量化单位,即将个量化单位,即将1/2048作为作为1个量化单位。
当个量化单位。
当输入抽样值为输入抽样值为+1270个量化单位时,试用逐次比较法编码将其按照个量化单位时,试用逐次比较法编码将其按照13折线折线A律特性编码。
律特性编码。
【解解】设编出的设编出的8位码组用位码组用c1c2c3c4c5c6c7c8表示,则:
表示,则:
1)确定极性码确定极性码c1:
因为输入抽样值
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