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1、第四章 模拟信号编码传输 主要内容 n模拟信号数字化传输 n抽样 n量化与编码 n数字语音PCM n差分脉码调制 n增量调制 模拟信号数字化传输 nA/D转换：把模拟信号变成数字信号的过程 ； nD/A转换：把数字信号变成模拟信号的过程 。 模拟信号数字化传输 n模拟信号离散化：对模拟信号按一定的时间间 隔进行抽样； n量化：将无限个可能的抽样值（不是指抽样点 的个数，而是每个抽样点的可能取值）变成有 限个可能取值； n量化后的抽样值用二进制（或多进制）码元进 行编码，就可得到所需要的数字信号。 n编码：用一组符号（码组）取代或表示另外一组符 号（码组或数字）的过程。 模拟信号数字化传输 n脉
2、冲编码调制(PCM)：模拟信号经过抽 样、量化、编码三个处理步骤变成数字 信号的A/D转换方式。 模拟信号数字化传输 模拟信号数字化传输 抽样 n抽样：不断地以固定的时间间隔采集模 拟信号当时的瞬时值。 抽样 n信号 n抽样脉冲序列 n抽样序列 抽样定理 n低通抽样定理 n带通抽样定理 抽样定理 n低通抽样定理 对于一个带限模拟信号f(t)，假设其频带 为（0，fH），若以抽样频率fs2fH对其 进行抽样的话（抽样间隔Ts1/fs）， 则f(t)将被其样值信号ys(t)=f(nTs)完全 确定。或者说，可从样值ys(t)=f(nTs) 中无失真地恢复出原信号f(t)。 抽样定理 n奈奎斯特间隔
3、：能够惟一确定信号f(t)的 最大抽样间隔，奈奎斯特间隔为1/2fH。 n奈奎斯特速率：能够惟一确定信号f(t)的 最小抽样频率，奈奎斯特速率为2fH。 抽样定理 抽样定理 频谱重叠示意图 抽样定理 抽样定理 n带通抽样定理 量化 n量化：把一个连续函数的无限个数值的 集合映射为一个离散函数的有限个数值 的集合。 n量化值（量化电平）：确定的量化后的取值 ； n量化级：量化值的个数； n量化间隔（量化台阶） ：相邻两个量化值 之差； n量化误差（量化噪声） 量化噪声与量化间隔成反比。 量化 n非均匀量化：对信号的不同部分用不同 的量化间隔，具体地说，就是对小信号 部分采用较小的量化间隔，而对大
4、信号 部分就用较大的量化间隔。 n实现方法：压缩与扩展法。 量化 量化 nA律特性输出y与输入信号x之间满足下 式： 量化 n律特性输出y与输入信号x之间满足下 式 量化 量化 A律/13折线示意图 编码 n涉及的问题主要有两个 n如何确定二进制码组的位数； n应该采用怎样的码型。 n码型：电脉冲的存在形式。 n常用的编码码型 n自然二进制码(NBC）； n折叠二进制码(FBC）； n格雷二进制码(RBC）。 编码 时分复用 n信道复用第二种方法时分复用法（ TDM） n对欲传输的多路信号分配以固定的传输时隙（ 时间），以统一的时间间隔依次循环进行断续 传输。 n时分复用的特点：各路信号在频谱
5、上是互相重 叠的，但在传输时彼此独立，任一时刻，信道 上只有一路信号在传输。 时分复用 时分复用 n传输时间间隔必须满足抽样定理； n收信端和发信端的转换开关必须同步动 作，否则信号传输就会发生混乱。 n“帧”就是传输一段具有固定数据格式数据所 占用的时间。 时分复用 1 2 3 t 4 1 2 3 4 1 2 3 41 2 3 4 T T 125 ms 复用信号 8位编码8位编码8位编码8位编码 时分复用帧结构示意图 时分复用 时分复用 n统计时分复用 n对复用的多路信号不再分配给固定的传输时 间，而是根据信号的统计特性动态分配传输 时间。 n统计时分复用的缺点：由于采用了流量控制 ，而对信
6、号的传输带来了延迟。 增量调制 增量调制 n增量调制（ DM或M调制） n只用一位二进制编码将模拟信号变为数字序 列的方法（过程）； n二进制码序列不是代表某一时刻的抽样值， 每一位码值反映的是曲线向上或向下的变化 趋势。 增量调制 nM的调制原理 n当f(it)f(it_)时，上升一个，发“1”码； n当f(it)f(it_)时，下降一个，发“0”码。 nf(it_)是第i个抽样时刻前一瞬间的量化值。 增量调制 增量调制 增量调制 增量调制的解调 nM的解调原理：解调过程就是一个积分 过程； n当积分器输入“1”码时，积分器输出产生一 个正斜变的电压并上升一个量化台阶； n当输入“0”码时，积分器输出电压就下降一 个量化台阶。 增量调制的解调 n对解码器的要求： n每次上升或下降的大小要一致，即正负斜率 大小一样； n解码器应具有“记忆”功能，即输入为连续 “1”或“0”码时，输出能连续上升或下降。 增量调制的解调 增量调制 n增量调制的不足 n一般量化噪声; n过载噪声。 增量调制 n最大跟踪斜率 n当信号斜率大于跟踪斜率时，称为过载条件 ，会出现过载现象； n当信号斜率等于跟踪斜率时，称为临界条件 ； n当信号斜率小于跟踪斜率时，称为不过载条 件。
