第4章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸

1、第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-101第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸 第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1024.1 4.1 引言引言 通信系統(tǒng)可以分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)通信系統(tǒng)可以分為模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)兩類，本章在介紹字通信系統(tǒng)兩類，本章在介紹抽樣定理抽樣定理和和脈沖振幅調(diào)制（脈沖振幅調(diào)制（PAMPAM）的基礎(chǔ)上，將著重討的基礎(chǔ)上，將著重討論用來傳輸模擬語音信號(hào)常用的論用來傳輸模擬語音信號(hào)常用的脈沖編碼脈沖編碼調(diào)制調(diào)制(PCM)(PCM)和和增量調(diào)制增量調(diào)制(M)(M

2、)原理及性能，原理及性能，并簡要介紹并簡要介紹時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用與多路數(shù)字電話系統(tǒng)與多路數(shù)字電話系統(tǒng)原理的基本概念。原理的基本概念。 第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-103 模數(shù)轉(zhuǎn)換要經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換要經(jīng)過抽樣、量化和編碼抽樣、量化和編碼三步三步 模擬信息源抽樣量化編碼數(shù)字通信系統(tǒng)譯碼低通x(t)模擬隨機(jī)信號(hào) tT txs txq ks ks txq tx A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換圖6-1 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸?shù)诘? 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理 典型案例： PCM時(shí)分多路復(fù)用通信系統(tǒng)（3路復(fù)用）第第4 4章章 模擬

3、信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理 我國采用的是30/32路PCM基群結(jié)構(gòu)，即在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)先傳第1路信號(hào)，然后傳第2路信號(hào)，第3路信號(hào)直到傳完第32路，再傳第1路，第2路如此循環(huán)下去。 在32路PCM系統(tǒng)中，只計(jì)話音信息碼，它有30路，當(dāng) ，k8時(shí)，話音信息的碼元速率為：30880001920千波特。但是，當(dāng)考慮振鈴碼和同步碼后2048千波特，也就是相當(dāng)于32個(gè)話路。帶寬為2MHz。第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-10632路PCM的幀結(jié)構(gòu)12340TS5678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2

4、1 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F1516幀、2ms32時(shí)隙256bit、125s1 0 0 1 1 0 1 10 0 0 0 11 11 101011 1 1 1 1幀定位時(shí)隙復(fù)幀定位碼組保留給國際用(目前固定為1)保留給國內(nèi)用奇幀識(shí)別碼幀對(duì)告碼奇幀TS0偶幀TS0TS1TS15用于話路標(biāo)志信號(hào)時(shí)隙x1x2x3x4x5x6x7x8段內(nèi)碼極性碼復(fù)幀定位碼組復(fù)幀對(duì)告和備用比特a b c d a b c d第1路第16路a b c d a b c d第2路第17路a b c d a b c d第15

5、路第30路F15F2F1F0段落碼TS17TS30用于話路TS31用于話路(目前固定為1)第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-107PCM的高次群 30430路2.048Mb/s120路8.448Mb/s16480路34.386Mb/s1920路139.264Mb/s7680路565Mb/s444基 群二次群三次群四次群五次群第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1084.4.2 2 抽樣定理抽樣定理抽樣定理的具體內(nèi)容如下：一個(gè)頻帶限抽樣定理的具體內(nèi)容如下：一個(gè)頻帶限制在制在(0(0，f fH H) )內(nèi)

6、的時(shí)間連續(xù)信號(hào)內(nèi)的時(shí)間連續(xù)信號(hào)x x( (t t) )，如果以，如果以不大于不大于1/(21/(2f fH H) )秒的間隔對(duì)它進(jìn)行等間隔抽樣秒的間隔對(duì)它進(jìn)行等間隔抽樣( (也就是也就是 ) )，則，則x x( (t t) )將被所得到的抽將被所得到的抽樣值完全確定。樣值完全確定。 數(shù)學(xué)描述：數(shù)學(xué)描述： 時(shí)域：時(shí)域： Hsff2 ttxtxTs ksTkTtt第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-109頻域：頻域： TsXX21 nsnssnXTnXTX11HfHf X T sXsfsf2sfsf2Hfsfsf2sfsf2HfsT1(a)(b)(c)

7、第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1010關(guān)于抽樣的結(jié)論：關(guān)于抽樣的結(jié)論： （1 1） 具有無窮大的帶寬；具有無窮大的帶寬；（2 2）只要抽樣頻率）只要抽樣頻率 ， 中中n n值不值不同的頻譜函數(shù)就不會(huì)出現(xiàn)同的頻譜函數(shù)就不會(huì)出現(xiàn)重疊重疊的現(xiàn)象；的現(xiàn)象；（3 3） 中中n = 0n = 0時(shí)的成分時(shí)的成分是是 ，因此只要用一個(gè)帶寬，因此只要用一個(gè)帶寬B B滿足滿足 的理想低通濾波器，就可以的理想低通濾波器，就可以取出的成分，以不失真地恢復(fù)取出的成分，以不失真地恢復(fù)x x(t)(t)的波形。的波形。 sXHsff2 sX sX)()1 (sXTHsH

8、ffBf第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1011 4.4.3 3 脈沖振幅調(diào)制脈沖振幅調(diào)制(PAM)(PAM) t0 txt0基帶信號(hào)PAMt0PDMtt0PPM第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1012 脈幅調(diào)制脈幅調(diào)制(PAM)(PAM)的工作原理：就是脈沖載的工作原理：就是脈沖載波的波的幅度幅度隨基帶信號(hào)變化的一種調(diào)制方式。隨基帶信號(hào)變化的一種調(diào)制方式。 txs tx ts(a)t tx ts txs(b)(c)(d) X S SX22HH5H5sTH4H4tt第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字

9、傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1013 比較采用比較采用矩形窄脈沖矩形窄脈沖抽樣與采用抽樣與采用沖激脈沖激脈沖沖抽樣抽樣( (理想抽樣理想抽樣) )的過程和結(jié)果，可得：的過程和結(jié)果，可得： （1 1）它們調(diào)制）它們調(diào)制( (抽樣抽樣) )與解調(diào)與解調(diào)( (信號(hào)恢復(fù)信號(hào)恢復(fù)) )過程過程相同，差別只是采用的相同，差別只是采用的抽樣信號(hào)不同抽樣信號(hào)不同。（2 2）矩形窄脈沖抽樣的包絡(luò)的總趨勢是隨）矩形窄脈沖抽樣的包絡(luò)的總趨勢是隨 上升而下降，因此帶寬是有限的；而理想抽上升而下降，因此帶寬是有限的；而理想抽樣的帶寬是無限的。樣的帶寬是無限的。（3 3）的大小要兼顧通信中對(duì)的大小

10、要兼顧通信中對(duì)帶寬帶寬和和脈沖寬脈沖寬度度這兩個(gè)互相矛盾的要求。這兩個(gè)互相矛盾的要求。 f第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1014 平頂抽樣的平頂抽樣的PAMPAM方式：方式： txs tx tT脈沖形成電路h(t) txH txHtsT(a)(b)第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1015 4.4.4 4 模擬信號(hào)的量化模擬信號(hào)的量化定義：用定義：用有限個(gè)電平有限個(gè)電平來表示模擬信號(hào)抽樣值來表示模擬信號(hào)抽樣值被稱為量化。被稱為量化。 量化器的輸出是階梯形波：量化器的輸出是階梯形波： 量化后的信號(hào)

11、和原來信號(hào)存在誤差，這量化后的信號(hào)和原來信號(hào)存在誤差，這種誤差被稱為種誤差被稱為量化誤差量化誤差。因此，量化信噪功。因此，量化信噪功率比為：率比為： SSSqqTktkTkTxtx1當(dāng),22SqSSqqqkTxkTxEkTxENS第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1016ty6y5y4y3y2y1x(t)量化誤差量化誤差Q(nTQ(nTs s) )：量化信號(hào)樣值：量化信號(hào)樣值量化間隔量化間隔k1kkkxxxQyx xk k: : 分層電平分層電平x(nTx(nTs s) )：第：第n n個(gè)抽樣值個(gè)抽樣值y yk k：量化電平：量化電平y(tǒng)(t)x6

12、x5x4x3x2x1x7x(4Ts)量化原理量化原理0Ts2Ts3Ts4Ts5Ts6TsQ(4Ts)量化間隔相等稱量化間隔相等稱均勻量化均勻量化量化間隔不相等稱量化間隔不相等稱非均勻量化非均勻量化第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1017 1 1、均勻量化和量化信噪功率比、均勻量化和量化信噪功率比定義：把原來信號(hào)的值域按定義：把原來信號(hào)的值域按等幅值分割等幅值分割的量的量化過程被稱為均勻量化。那么均勻量化時(shí)的化過程被稱為均勻量化。那么均勻量化時(shí)的量化間隔為：量化間隔為：量化后信號(hào)功率為：量化后信號(hào)功率為：量化噪聲功率為：量化噪聲功率為： Qab

13、QiixixxiqqdxxfmxES1122 QiixixxiqqdxxfmxxxEN1122第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1018經(jīng)計(jì)算量化信噪比為：經(jīng)計(jì)算量化信噪比為： 如果用分貝表示：如果用分貝表示：k k是表示量化階的二進(jìn)制碼元個(gè)數(shù)，從上式可是表示量化階的二進(jìn)制碼元個(gè)數(shù)，從上式可以看到，量化階的以看到，量化階的Q Q值越大值越大，用以表述的二進(jìn)，用以表述的二進(jìn)制碼組越長，所得到的量化信噪比越大，制碼組越長，所得到的量化信噪比越大，信信號(hào)的逼真度就越好號(hào)的逼真度就越好。 1121212222 QQNSqqdBkkQQdBNSkqq622

14、022020102lglglglg第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-10192 2、非均勻量化、非均勻量化 非均勻量化是根據(jù)信號(hào)的不同區(qū)間來確非均勻量化是根據(jù)信號(hào)的不同區(qū)間來確定量化間隔的。對(duì)于信號(hào)定量化間隔的。對(duì)于信號(hào)取值小的區(qū)間，其取值小的區(qū)間，其量化間隔也小量化間隔也小，反之，量化間隔就大。這樣，反之，量化間隔就大。這樣可以可以提高小信號(hào)時(shí)的量化信噪比提高小信號(hào)時(shí)的量化信噪比，適當(dāng)，適當(dāng)減小減小大信號(hào)時(shí)的信噪功率比大信號(hào)時(shí)的信噪功率比。優(yōu)點(diǎn)：。優(yōu)點(diǎn)：適合于非均勻分布信號(hào)情況；量化噪聲對(duì)大、適合于非均勻分布信號(hào)情況；量化噪聲對(duì)大、小信號(hào)的影響

15、大致相同，即小信號(hào)的影響大致相同，即改善了小信號(hào)時(shí)改善了小信號(hào)時(shí)的量化信噪比的量化信噪比。 第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1020 （1 1）壓縮律壓縮律 對(duì)于小信號(hào)的情況有：對(duì)于小信號(hào)的情況有： 在大信號(hào)時(shí)，也就是在大信號(hào)時(shí)，也就是x x1 1，那么，那么 （2 2） A A壓縮律壓縮律 1011xxy,lnln 62111100.lnlnxxxdxdy 2140100110011001111.lnlnxxxdxdy1111101xAAAxAxAAxy,lnln,ln1118270110161xAxAxAAAxAAdxdy,.ln,ln第第

16、4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1021200100300(a)y1y1b1ax1A1y11lnA1y1lnA1lnAx(b)x小信號(hào)區(qū)域大信號(hào)區(qū)域0 xy011403020100-10-20-30-40-5018Q036Q00100改善量x / dB/ dBSNq（3 3）數(shù)字壓擴(kuò)技術(shù)）數(shù)字壓擴(kuò)技術(shù)基本思想：利用大量數(shù)字電路形成若干根折基本思想：利用大量數(shù)字電路形成若干根折線，并線，并用這些折線來近似對(duì)數(shù)的壓擴(kuò)特性用這些折線來近似對(duì)數(shù)的壓擴(kuò)特性，從而達(dá)到壓擴(kuò)的目的。從而達(dá)到壓擴(kuò)的目的。 第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信

17、系統(tǒng)原理2022-5-1022 兩種常用的數(shù)字壓擴(kuò)技術(shù)：兩種常用的數(shù)字壓擴(kuò)技術(shù)： （1 1）1313折線折線A A律壓擴(kuò)，它的特性近似律壓擴(kuò)，它的特性近似A A87.687.6的的A A律壓擴(kuò)特性。律壓擴(kuò)特性。 （2 2）1515折線折線律壓擴(kuò)，其特性近似律壓擴(kuò)，其特性近似255255的的律壓擴(kuò)特性。律壓擴(kuò)特性。 13 13折線折線A A律壓擴(kuò)特性各段落的斜率：律壓擴(kuò)特性各段落的斜率： 折線段折線段落落12345678斜率斜率161684211/21/4第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1023y1786858483828181011281641

18、161321181412x斜率：1段162段163段84段45段26段17段1/28段1/4234567第8段未壓縮第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-10241313折線法進(jìn)行壓擴(kuò)和量化后，可以做出量化折線法進(jìn)行壓擴(kuò)和量化后，可以做出量化信噪比與輸入信號(hào)間的關(guān)系曲線：信噪比與輸入信號(hào)間的關(guān)系曲線：-10-30-50-7010305070 x / dB/ dBSNq13 折線12位均勻編碼第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-10254.5 A律律PCM編碼原理編碼原理一、二進(jìn)制碼一、二進(jìn)制碼第第4 4章

19、章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1026第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1027二、A律PCM編碼規(guī)則第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1028圖5-21 A律13折線壓擴(kuò)特性第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1029二、A律13折線的碼字安排量化間量化間隔越小隔越小量化級(jí)量化級(jí)數(shù)越多數(shù)越多 信號(hào)量信號(hào)量噪比越大噪比越大 碼組中的二進(jìn)碼組中的二進(jìn)制碼元個(gè)數(shù)越多制碼元個(gè)數(shù)越多 傳輸量和存儲(chǔ)量傳輸量和存儲(chǔ)量越大，編碼

20、器越復(fù)雜越大，編碼器越復(fù)雜優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1030第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1031第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1032第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1033第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1034例5.4.1 例：例：第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-10

21、35第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1036第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-10375.4.3. 逐次比較型編解碼原理第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1038 解碼器的原理圖第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1039例5.4.2 例：例：第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-10404.5.5 PCM信號(hào)的碼元速率和帶寬信號(hào)的碼元速率和帶寬第第4 4章章

22、模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-10412skfB skfB 2.傳輸PCM信號(hào)所需的最小帶寬 理想低通傳輸系統(tǒng)： 升余弦傳輸系統(tǒng)：第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1042例第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-10434.4.6 6 增量調(diào)制增量調(diào)制 增量調(diào)制獲得廣泛應(yīng)用的主要原因：增量調(diào)制獲得廣泛應(yīng)用的主要原因： (1) (1) 在比特率較低時(shí)，增量調(diào)制的在比特率較低時(shí)，增量調(diào)制的量化信量化信噪比高噪比高于于PCMPCM的量化信噪比；的量化信噪比； (2) (2)

23、 增量調(diào)制的增量調(diào)制的抗誤碼性能好抗誤碼性能好。能工作于。能工作于誤碼率為誤碼率為1010-2-2-1010-3-3的信道中，而的信道中，而PCMPCM要求誤碼要求誤碼率通常為率通常為1010-4-4-1010-6-6； (3) (3)增量調(diào)制的增量調(diào)制的編譯碼器編譯碼器比比PCMPCM簡單簡單。第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1044 4.4.6 6.1 .1 簡單增量調(diào)制簡單增量調(diào)制 1 1、編碼的基本思想、編碼的基本思想 m(t)0010101111110tt12t11t10t9t8t7t6t5t4t3t2t1t tx tx tx0第第4

24、 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1045 2 2、譯碼的基本思想、譯碼的基本思想 收到收到“1”“1”碼上升一個(gè)量化階碼上升一個(gè)量化階( (跳變跳變) )，收，收到到“0”“0”碼下降一個(gè)量化階碼下降一個(gè)量化階( (跳變跳變) )，這樣就可，這樣就可以把二進(jìn)制代碼經(jīng)過譯碼變成以把二進(jìn)制代碼經(jīng)過譯碼變成 這樣的階這樣的階梯波。另一種的編碼思路如圖所示：梯波。另一種的編碼思路如圖所示： txp(t)1010111OTs2Ts3Ts4Ts7Tst積分器OTs2Ts3Ts4Ts7Tstp(t) tx0 tx0第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳

25、輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1046 3 3、簡單增量調(diào)制系統(tǒng)框圖、簡單增量調(diào)制系統(tǒng)框圖判決器(比較器)消息信號(hào) -e(t)積分器脈沖發(fā)生器發(fā)送端編碼器抽樣定時(shí)增量調(diào)制信號(hào)輸出脈 沖發(fā)生器積分器EE低 通濾波器消息信號(hào)接收端譯碼器 tx0 tx0 tx tx tp tp 第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-10474.64.6.2.2增量調(diào)制的過載特性與編碼的動(dòng)態(tài)范圍增量調(diào)制的過載特性與編碼的動(dòng)態(tài)范圍 1 1、增量調(diào)制系統(tǒng)的量化誤差、增量調(diào)制系統(tǒng)的量化誤差增量調(diào)制系統(tǒng)中量化噪聲有兩種形式，增量調(diào)制系統(tǒng)中量化噪聲有兩種形式，一般一般量化噪聲和量化

26、噪聲和過載過載量化噪聲。量化噪聲。 (a)tt(b) tx tx tx tx te te第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1048 一般量化噪聲：一般量化噪聲： 過載量化噪聲：發(fā)生在模擬信號(hào)斜率陡過載量化噪聲：發(fā)生在模擬信號(hào)斜率陡變時(shí)，由于量化階是固定的，而且每秒內(nèi)臺(tái)變時(shí)，由于量化階是固定的，而且每秒內(nèi)臺(tái)階數(shù)也是確定的，因此，階數(shù)也是確定的，因此，階梯電壓波形就有階梯電壓波形就有可能跟不上信號(hào)的變化可能跟不上信號(hào)的變化，這樣的失真稱為過，這樣的失真稱為過載現(xiàn)象，也稱過載噪聲。載現(xiàn)象，也稱過載噪聲。 2 2、過載特性、過載特性 當(dāng)出現(xiàn)過載時(shí)，量化噪

27、聲將急劇增加，因此當(dāng)出現(xiàn)過載時(shí)，量化噪聲將急劇增加，因此在實(shí)際應(yīng)用中要盡量防止出現(xiàn)過載現(xiàn)象在實(shí)際應(yīng)用中要盡量防止出現(xiàn)過載現(xiàn)象。 txtxte0第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1049譯碼器的最大跟蹤斜率：譯碼器的最大跟蹤斜率： 當(dāng)信號(hào)實(shí)際斜率超過這個(gè)最大跟蹤斜率當(dāng)信號(hào)實(shí)際斜率超過這個(gè)最大跟蹤斜率時(shí)，則將造成過載噪聲。即有如下要求：時(shí)，則將造成過載噪聲。即有如下要求： 3 3、動(dòng)態(tài)范圍、動(dòng)態(tài)范圍 當(dāng)系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)確定以后，信號(hào)能夠當(dāng)系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)確定以后，信號(hào)能夠進(jìn)行正常編碼的幅度范圍，就是系統(tǒng)編碼的進(jìn)行正常編碼的幅度范圍，就是系統(tǒng)編碼的動(dòng)態(tài)范圍

28、。動(dòng)態(tài)范圍。 sftK maxdttdxftKs第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1050 設(shè)輸入信號(hào)為設(shè)輸入信號(hào)為 ，此時(shí)信號(hào)的斜率為：此時(shí)信號(hào)的斜率為：不過載且信號(hào)幅度又是最大值的條件為：不過載且信號(hào)幅度又是最大值的條件為：開始編碼正弦信號(hào)振幅：開始編碼正弦信號(hào)振幅：系統(tǒng)編碼的動(dòng)態(tài)范圍可以定義為：系統(tǒng)編碼的動(dòng)態(tài)范圍可以定義為：以以 正弦波值為標(biāo)準(zhǔn)，上式就變?yōu)椋赫也ㄖ禐闃?biāo)準(zhǔn)，上式就變?yōu)椋?tAtxksin tAdttdxkkcosksksfAAftmax2minAdBfffffAADksksksClg2022lg202lg20lg20minm

29、axHzfk800dBfDsC800lg20第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1051HfHsff2 增量調(diào)制與增量調(diào)制與PCMPCM比較比較 抽樣頻率：抽樣頻率： 信號(hào)最高頻率為 ，則 ,一般最高頻率不會(huì)太高，所以PCM的抽樣頻率也不會(huì)很高。 增量調(diào)制為了避免過載現(xiàn)象，抽樣頻率較高，一般為PCM的兩倍。 帶寬：帶寬：sPCMmssPCMmsBBff第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1052 設(shè)備復(fù)雜度：設(shè)備復(fù)雜度： 單路傳輸中：增量調(diào)制簡單 多路傳輸中：PCM優(yōu)于增量調(diào)制第第4 4章章 模擬信號(hào)的

30、數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-10534.7 時(shí)分復(fù)用和多路數(shù)字電話系統(tǒng)時(shí)分復(fù)用和多路數(shù)字電話系統(tǒng) 所謂多路復(fù)用所謂多路復(fù)用是指在同一個(gè)信道上同時(shí)傳輸多路信號(hào)而互不是指在同一個(gè)信道上同時(shí)傳輸多路信號(hào)而互不干擾的一種技術(shù)。干擾的一種技術(shù)。 最常用的多路復(fù)用方式是頻分復(fù)用（最常用的多路復(fù)用方式是頻分復(fù)用（FDM）、時(shí)分復(fù)用（）、時(shí)分復(fù)用（TDM）和碼分復(fù)用（）和碼分復(fù)用（CDM）。）。按頻段區(qū)分信號(hào)的方法叫頻分按頻段區(qū)分信號(hào)的方法叫頻分復(fù)用復(fù)用；按時(shí)隙區(qū)分信號(hào)的方法叫時(shí)分復(fù)用按時(shí)隙區(qū)分信號(hào)的方法叫時(shí)分復(fù)用；按相互正交的碼字按相互正交的碼字區(qū)分信號(hào)的方法叫碼分復(fù)用區(qū)分信號(hào)的

31、方法叫碼分復(fù)用。 傳統(tǒng)的模擬通信中都采用頻分復(fù)用；隨著數(shù)字通信的傳統(tǒng)的模擬通信中都采用頻分復(fù)用；隨著數(shù)字通信的發(fā)展，時(shí)分復(fù)用和碼分復(fù)用通信系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛。發(fā)展，時(shí)分復(fù)用和碼分復(fù)用通信系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛。 第第4 4章章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸現(xiàn)代通信系統(tǒng)原理2022-5-1054 時(shí)分復(fù)用（時(shí)分復(fù)用（TDM）是建立在）是建立在抽樣定理抽樣定理基礎(chǔ)上的。抽樣定理基礎(chǔ)上的。抽樣定理指明：滿足一定條件下，時(shí)間連續(xù)的模擬信號(hào)可以用時(shí)間上指明：滿足一定條件下，時(shí)間連續(xù)的模擬信號(hào)可以用時(shí)間上離散的抽樣脈沖值代替。因此，如果抽樣脈沖占據(jù)較短時(shí)間，離散的抽樣脈沖值代替。因此，如果抽樣脈沖占據(jù)較短時(shí)間，在抽樣脈沖之間就留出了在抽樣脈沖之間就留出了時(shí)間空隙時(shí)間空隙，利用這種空隙便可以傳，利用這種空隙便可以傳輸其它信號(hào)的抽樣值。時(shí)分復(fù)用就是利用各路信號(hào)的抽樣值輸其它信號(hào)的抽樣值。時(shí)分復(fù)用就是利用各路信號(hào)的抽樣值在時(shí)間上占據(jù)不同的時(shí)隙，來達(dá)到在同一信道中傳輸多路信在時(shí)間上占據(jù)不同的時(shí)隙，來達(dá)到在同一信道中傳輸多路信號(hào)而互不干擾的一種方法。號(hào)而互不干擾的一種方法。 與頻分復(fù)用相比，時(shí)分復(fù)用具有以下的主要優(yōu)點(diǎn)：與頻分復(fù)用相比，時(shí)分