通信原理第6章 模擬信號數(shù)字化與pcm

通信原理第6章模擬信號數(shù)字化與PCM4/22/20231.第6章模擬信號數(shù)字化與PCM模擬信號的數(shù)字化是通信與信息處理的基礎(chǔ)技術(shù)。電話通信系統(tǒng)主要采用PCM（脈沖編碼調(diào)制）技術(shù)實(shí)施語音信號的數(shù)字化。數(shù)字化過程由抽樣、量化與編碼三個基本環(huán)節(jié)組成：4/22/20232.第6章模擬信號數(shù)字化與PCM本章目錄：6.1模擬信號的抽樣6.2均勻量化與最佳量化6.3量化信噪比與對數(shù)量化6.4脈沖編碼調(diào)制6.5*差分脈沖編碼調(diào)制與增量調(diào)制6.6時(shí)分復(fù)用4/22/20233.6.1

模擬信號的抽樣4/22/20234.6.1模擬信號的抽樣4/22/20235.6.1模擬信號的抽樣4/22/20236.6.1模擬信號的抽樣4/22/20237.6.1模擬信號的抽樣4/22/20238.6.1模擬信號的抽樣從抽樣信號中還原原始信號1、頻域法2、時(shí)域法

對上式兩邊進(jìn)行傅氏反變換，可得時(shí)域恢復(fù)法的表達(dá)式。4/22/20239.6.1模擬信號的抽樣4/22/202310.6.1模擬信號的抽樣時(shí)域恢復(fù)示意圖4/22/202311.6.1模擬信號的抽樣4/22/202312.6.1模擬信號的抽樣平頂采樣的數(shù)學(xué)模型：對于寬度為的方波函數(shù)孔徑失真4/22/202313.6.1模擬信號的抽樣4/22/202314.6.1模擬信號的抽樣4/22/202315.6.1模擬信號的抽樣4/22/202316.6.1模擬信號的抽樣4/22/202317.6.1模擬信號的抽樣對于理想采樣4/22/202318.6.1模擬信號的抽樣書上公式中的n相當(dāng)于

nmax＋1由公式可以看出：1、n＝0時(shí)，相當(dāng)于低通采樣定理。2、可用的采樣頻率范圍是不連續(xù)的。3、當(dāng)fL，fH是B的整數(shù)倍時(shí)，滿足2B<fs工程中常用幾何平均值：4/22/202319.6.1模擬信號的抽樣4/22/202320.6.1模擬信號的抽樣求上例中的可使用采樣頻率范圍。將n＝0，1代入公式4/22/202321.6.2

均勻量化與最佳量化4/22/202322.6.2均勻量化與最佳量化4/22/202323.6.2均勻量化與最佳量化4/22/202324.6.2均勻量化與最佳量化4/22/202325.6.2均勻量化與最佳量化注意：分層電平xi和輸出量化電平的取值空間。公式中的假設(shè)為：4/22/202326.6.2均勻量化與最佳量化4/22/202327.6.2均勻量化與最佳量化均勻量化器的量化誤差假設(shè)：輸入采樣電平在－V，V之間均勻分布。令：4/22/202328.6.2均勻量化與最佳量化均勻量化器是{－V，V}均勻分布信號的最佳量化器4/22/202329.6.2均勻量化與最佳量化均勻量化器對平坦非均勻分布輸入的量化噪聲功率

輸入進(jìn)入量化區(qū)間的概率為：量化噪聲功率為：4/22/202330.6.3

量化信噪比與對數(shù)量化4/22/202331.6.3量化信噪比與對數(shù)量化6.3.1量化信噪比信噪比定義對于均勻量化器而言，量化噪聲是常數(shù)，與信號無關(guān)。量化器設(shè)計(jì)時(shí)，-V，V盡可能接近信號的最小、最大值。4/22/202332.6.3量化信噪比與對數(shù)量化4/22/202333.6.3量化信噪比與對數(shù)量化對于{－A，A}上均勻分布的信號：4/22/202334.6.3量化信噪比與對數(shù)量化4/22/202335.6.3量化信噪比與對數(shù)量化假設(shè)信號為均勻分布4/22/202336.6.3量化信噪比與對數(shù)量化4/22/202337.6.3量化信噪比與對數(shù)量化信號的動態(tài)范圍是指最大信號功率與最小功率之比通常用dB值表示通?？紤]信號動態(tài)范圍時(shí)，量化器的設(shè)計(jì)要求為：1、最大信號不過載。2、最小信號滿足信噪比要求例：假設(shè)信號為正弦波，動態(tài)范圍為40dB。信噪比不低于25dB，設(shè)計(jì)均勻量化器。4/22/202338.6.3量化信噪比與對數(shù)量化設(shè)信號表達(dá)式為n必須是整數(shù)，進(jìn)位取整得n＝11如果沒有動態(tài)范圍要求，n＝4就能滿足信噪比要求4/22/202339.6.3量化信噪比與對數(shù)量化4/22/202340.6.3量化信噪比與對數(shù)量化4/22/202341.6.3量化信噪比與對數(shù)量化4/22/202342.6.3量化信噪比與對數(shù)量化4/22/202343.6.3量化信噪比與對數(shù)量化4/22/202344.6.3量化信噪比與對數(shù)量化4/22/202345.6.3量化信噪比與對數(shù)量化4/22/202346.6.4

脈沖編碼調(diào)制4/22/202347.6.4脈沖編碼調(diào)制4/22/202348.6.4脈沖編碼調(diào)制量化編碼實(shí)現(xiàn)方案4/22/202349.6.4脈沖編碼調(diào)制13比特均勻量化對數(shù)編碼4/22/202350.6.4脈沖編碼調(diào)制4/22/202351.13折線4/22/202352.已知量化器的特性及量化電平，求對數(shù)編碼問題對數(shù)編碼實(shí)際上是求采樣電平落于哪個段（段落碼），這個段的第幾個量化區(qū)間（段落碼），以及采樣電平的正負(fù)（符號碼）問題。1、首先根據(jù)電平的正負(fù)確定符號位。2、將電平絕對值歸一化。x=|s|/V。3、根據(jù)1/2分段確定段落碼。段節(jié)點(diǎn)為0,2-7,2-6,….,2-14、段內(nèi)碼為：（x-段起點(diǎn)）/段內(nèi)分段長度4/22/202353.6.4脈沖編碼調(diào)制4/22/202354.X軸上最小段長度為1/128，再分16等分，最小量化區(qū)間長度為1/2048，以此為單位表示x軸上的坐標(biāo)。注意：段內(nèi)量化區(qū)間長度=段起點(diǎn)/164/22/202355.4/22/202356.6.4脈沖編碼調(diào)制13比特線性碼

根據(jù)對數(shù)量化區(qū)間的分割，各分段的長度為：每分段等分16各區(qū)間，于是最小區(qū)間長度為考慮量化輸出電平位于量化區(qū)間的中間，若要描述輸出值，分辨率為，考慮正負(fù)極性，因此需13比特線性碼描述。4/22/202357.6.4脈沖編碼調(diào)制線性碼與對數(shù)碼的對應(yīng)關(guān)系4/22/202358.歸一化電平值，0.72、0.008、－0.003方法1方法24/22/202359.6.4脈沖編碼調(diào)制4/22/202360.6.4脈沖編碼調(diào)制4/22/202361.6.4脈沖編碼調(diào)制4/22/202362.6.4脈沖編碼調(diào)制4/22/202363.6.5

*差分脈沖編碼調(diào)制與增量調(diào)制4/22/202364.6.5*差分脈沖編碼調(diào)制與增量調(diào)制4/22/202365.6.5*差分脈沖編碼調(diào)制與增量調(diào)制4/22/202366.6.5*差分脈沖編碼調(diào)制與增量調(diào)制4/22/202367.6.5*差分脈沖編碼調(diào)制與增量調(diào)制4/22/202368.6.5*差分脈沖編碼調(diào)制與增量調(diào)制4/22/202369.6.5*差分脈沖編碼調(diào)制與增量調(diào)制4/22/202370.6.5*差分脈沖編碼調(diào)制與增量調(diào)制4/22/202371.6.5*差分脈沖編碼調(diào)制與增量調(diào)制4/22/202372.6.5*差分脈沖編碼調(diào)制與增量調(diào)制4/22/202373.6.5*差分脈沖編碼調(diào)制與增量調(diào)制4/22/202374.6.5*差分脈沖編碼調(diào)制與增量調(diào)制4/22/202375.6.6

時(shí)分復(fù)用4/22/202376.6.6時(shí)分復(fù)用4/22/202377.6.6時(shí)分復(fù)用4/22/202378.6.6時(shí)分復(fù)用4/22/202379.6.6時(shí)分復(fù)用4/22/202380.6.6時(shí)分復(fù)用4/22/202381.6.6時(shí)分復(fù)用