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1、第 九 章 模拟信号的数字传输,主要内容： 抽样定理 模拟信号的数字化技术 脉冲编码调制 时分复用系统,重点： 抽样定理 抽样、量化、编码的概念 PCM 信号 时分复用的概念 时分复用系统结构,9.1 引言,9.2 模拟信号的抽样,9.3 模拟脉冲调制,9.4 抽样信号的量化,9.8 时分复用,9.5 脉冲编码调制,9.1 引 言,特点：用数字通信系统传输模拟信号,任务： 模拟信号的数字化，形成数字基带信号,数字基带信号的无失真传输,从接收数字信号中完整无失真的还原模拟信号,9.2 模拟信号的抽样,一、 低通模拟信号的抽样定理,二、 带通模拟信号的抽样定理,定义：一个频带限制在 fm 以下的连
2、续信号 m( t )，可以唯一的用时间间隔 的抽样值序列来确定。,一、 低通模拟信号的抽样定理,或：若连续信号 m( t ) 的频带限制在 fm 以下，则当抽样信号频率满足 fs 2 fm ，并对 m( t ) 进行抽样，必能从所得样值序列中恢复 m( t ) 。,抽样：每隔一定的时间间隔 TS ，抽取模拟信号的一个瞬时幅度值（样值）。,概念,抽样频率 fs ： fs 不是越高越好，与数字基带信号的带宽有关。,ms( t ),0,时域图,频谱图,m ( t ),讨论：,结论： fs 的值必须满足抽样定理,二、 带通模拟信号的抽样定理,定义：若模拟信号 m( t ) 的频率范围为 fL fH,带
3、宽 B = fH - fL,概念：带通型信号的 fH 很高，若仍按 fs 2 fH 抽样，虽能满足样值序列频谱不产生重叠以确保恢复 m( t ) 的要求，但将降低信道频带利用率。,结论：,kfH/B的小数部分 nfH/B的整数部分,0fLB fL =B BfL2B fL =2B 2BfL3B 3BfL4B . . .,讨论：,令 抽样频率 fs = 2B， 带通信号 fH = 6B,fH = nB,M( f ),fL,fH,fs,- fs,0,- fL,- fH,B,- B,讨论：,结论：若限制 fs =4,C1=1;否则,C1=0.,自然二进制码 折叠二进制码,二、 码型的选择,发,发,收
4、0 1 1,收 0 1 1,收 0 0 0,收 0 0 0,发,发,折叠码优点：1）只需对单极性信号进行，再增加最高位来表示信号的极性。,2）小信号的抗噪性能强，大信号的抗噪性能弱。,PCM 信号参数：,fs = 8 KHz、混合量化方法、二进制折叠码、M = 256、 N = 8,一个码组：C1C2C3C4C5C6C7C8,C1 ：极性码,C2C3C4：段落码,C5C6C7C8 ：段内码,三、 电话信号的编译码器（A律13折线编译码）,1. 编码,三、 电话信号的编译码器,量化区间的划分,1,非均匀量化： M1 = 8，分为 8 个段落,均匀量化： M2 = 16，每段分为 16 级,第一、
5、二段,依此类推：,第三段,M = M0 M1 M2 =,整个x区间（0，1）共2048个,编码方法,对应的编码范围为02048，采用均匀编码时需要11位，因此，采用非均匀量化在大信号时量化粗糙，省了4比特码,例：已知输入信号的一个抽样值为 +1270 个量化单位，采用13 折线 A 率压缩。求 PCM 编码码组和量化误差。,解：1）确定 C1, C1 = 1, + 1270 个量化单位 = + 1270 v 0,2）确定 C2C3C4, 第 8 段的起始电平为 1024, 1024 1270 f(it_)时，上升一个，发“1”码；当f(it)f(it_)时，下降一个，发“0”码。f(it_)是
6、第i个抽样时刻前一瞬间的量化值。,二、M系统的噪声性能,1、基本量化噪声 e(t)=m(t)-m(t),2、过载量化噪声 e(t)=m(t)-m(t),K为阶梯波一个台阶的斜率,该斜率被称为最大跟踪斜率。当信号斜率大于跟踪斜率时，称为过载条件，此时就会出现过载现象；当信号斜率等于跟踪斜率时，称为临界条件；当信号斜率小于跟踪斜率时，称为不过载条件。,不过，利用增大抽样频率（即减小抽样时间间隔t），既能减小过载噪声，又可降低一般量化噪声。因此，实际应用中，M系统的抽样频率要比PCM系统高得多,通过增大量化台阶（增量）进而提高阶梯波形的最大跟踪斜率，就可以减小过载噪声；而降低则可减小一般量化噪声。,
7、9.8 时分复用,一、 基本概念,二、 数字电话系统帧结构,一、 时分复用 ( TDM ) 的基本概念,多路复用：使多路信号沿同一信道传输而互不干扰。,时分多路复用：使各路信号在信道上占有不同的时间间隔同时传输而互不干扰。,帧周期：抽样周期 Ts 。,路时隙：每路信号的一个样值占有的时间 TC 。,位时隙：码组中一个码元占有的时间 TB 。,第一路信号,第二路信号,复用信号,Ts,Ts,TC,TC,Ts,Ts,量化 编码 译码,K2,量化 编码 译码,K1,特征：将各路信号的抽样时间错开,TDM 原理框图：,要求：收、发两端开关K1 、K2 完全同步。保证开关K1 、K2 旋转一圈的频率（即抽样频率）满足抽样定理，即可实现收发一致。,PCM 30/32 路复用系统,帧周期 Ts = 125s,二、 数字电话系统帧结构,基群信号：包含 30 路用户信号和 2 路信令信号,每路信号的采样频率 fs = 8000 KHz,奇帧 TS0,帧同步码,偶帧 TS0,125 s,
