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1、通信原理课件通信原理课件第四章第四章 模拟信号的数字传输模拟信号的数字传输4.1 4.1 引言引言4.2 4.2 抽样抽样4.3 4.3 量化量化 4.4 4.4 编码编码4. 5 4. 5 脉冲编码调制系统脉冲编码调制系统 4.6 4.6 语音紧缩编码语音紧缩编码4.7 4.7 图像紧缩编码图像紧缩编码 通信原理课件通信原理课件4.1 引言引言 通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图4-1 PCM通讯系统原理图通讯系统原理图通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图4-2 PCM信号构成过程表示图信号构成过程表示图通信原理课件通信原理课件通信原
2、理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件4.2 抽样抽样所所谓谓抽抽样样是是把把时时间间上上延延续续的的模模拟拟信信号号变变成成一一系系列列时时间间上上离离散散的的样样值值序序列列的的过过程程，如图如图4-3所示。所示。图图4-3 抽样的输入与输出抽样的输入与输出 通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件4.2.1低通讯号与带通讯号的理想抽样低通讯号与带通讯号的理想抽样通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图4-4 理想抽样的原理图理想抽样的原理图通信原理课件通信原理课件一、低通讯号的抽样定理一、低通讯号的抽样定理通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图4-5
3、 理想抽样信号波形及其频谱理想抽样信号波形及其频谱通信原理课件通信原理课件图图4-6 抽样的恢复抽样的恢复通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件例例4.2.1通信原理课件通信原理课件宽平稳随机信号的抽样定理宽平稳随机信号的抽样定理通信原理课件通信原理课件二、带通讯号的抽样定理二、带通讯号的抽样定理通信原理课件通信原理课件例例4.2.2 通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图4-8 带通讯号的最小抽样频率带通讯号的最小抽样频率 通信原理课件通信原理课件4.2.2实践抽样实践抽样通信原理课件通信原理课件图图4-9 PAM、PDM、PPM信号波形信号波形通信原理课件通信原理课
4、件一、自然抽样一、自然抽样通信原理课件通信原理课件图图4-10 自然抽样信号及其频谱自然抽样信号及其频谱通信原理课件通信原理课件比较理想抽样和自然抽样的异同比较理想抽样和自然抽样的异同 通信原理课件通信原理课件二、平顶抽样二、平顶抽样平平顶抽抽样又称又称为瞬瞬时抽抽样，从波形上看，它与自然抽，从波形上看，它与自然抽样的不同的不同之之处在于抽在于抽样信号中的脉冲均具有一信号中的脉冲均具有一样的外形的外形顶部平坦的矩形部平坦的矩形脉冲，矩形脉冲的幅度即脉冲，矩形脉冲的幅度即为瞬瞬时抽抽样值，如，如图4-114-11a a所示。在所示。在实践运用中，平践运用中，平顶抽抽样信号采用脉冲构成信号采用脉冲
5、构成电路也称路也称为“抽抽样坚持持电路来路来实现，得到，得到顶部平坦的矩形脉冲。部平坦的矩形脉冲。平平顶抽抽样PAMPAM信号在原理上可以看作由理想抽信号在原理上可以看作由理想抽样和脉冲构成和脉冲构成电路路产生，如生，如图4-114-11b b所示。所示。 通信原理课件通信原理课件图图4-11 平顶抽样信号与产生原理平顶抽样信号与产生原理通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件 图图4-12 平顶抽样信号的恢复平顶抽样信号的恢复 通信原理课件通信原理课件 4.3 量化量化通信原理课件通信原理课件图图4-13 量化的输入和输出量化的输入和输出通信原理课件通信原理课件4.3.1均匀量化均匀
6、量化通信原理课件通信原理课件图图4-14 量化过程及量化误差量化过程及量化误差通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件例例4.3.1 通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件4.3.2非均匀量化非均匀量化通信原理课件通信原理课件一、模拟压扩法一、模拟压扩法通信原理课件通信原理课件图图4-15 非均匀量化的模拟压扩法非均匀量化的模拟压扩法通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图4-16 紧缩器和扩张器的特性紧缩器和扩张器的特性通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件1、A律压扩特性律压扩特性通信原理课件通信原理课
7、件通信原理课件通信原理课件图图4-17 A律紧缩特性律紧缩特性通信原理课件通信原理课件2、律律压扩特性特性 通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图4-18 律律紧缩特性特性通信原理课件通信原理课件二、直接非均匀编解码法二、直接非均匀编解码法通信原理课件通信原理课件为简便起见，以为简便起见，以5折线紧缩特性为例来阐明如折线紧缩特性为例来阐明如何对抽样值进展直接非均匀编码。何对抽样值进展直接非均匀编码。5折线如图折线如图 4-20所示，紧缩特性是关于原点奇对称的，图中只所示，紧缩特性是关于原点奇对称的，图中只画出了第一象限的折线，思索到第三象限内的折画出了第一象限的折线，思索到第三象限
8、内的折线，合起来共线，合起来共5段折线。段折线。通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件4.4 编码编码4.4.1常用的二进制码型常用的二进制码型通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件4.4.2 A律律13折线编码折线编码一、一、A律律13折线的紧缩特性折线的紧缩特性通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件图图4-21 A律律13折线压扩特性折线压扩特性通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件二、二、A律律13折线的码字安排折线的码字安排通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信
9、原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件例例4.4.1 通信原理课件通信原理课件例例4.4.2 通信原理课件通信原理课件4.4.3. 逐次比较型编解码原理逐次比较型编解码原理通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件例例4.4.3 通信原理课件通信原理课件二、二、A律律13折线解码器折线解码器通信原理课件通信原理课件图图4-24 解码器的原理图解码器的原理图通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件例例4.4.5
10、 通信原理课件通信原理课件 4.5 脉冲编码调制系统脉冲编码调制系统如上所述，如上所述，PCM的产生包含抽样、量化、的产生包含抽样、量化、编码三个步骤。它的功能是完成模编码三个步骤。它的功能是完成模/数变换，数变换，实现模拟信号的数字化。该当强调指出，实现模拟信号的数字化。该当强调指出，抽样过程中，在满足抽样定理时，抽样过程中，在满足抽样定理时，PCM系系统可以做到无失真的重建。而量化过程一统可以做到无失真的重建。而量化过程一直存在量化误差，只不过误差的大小可以直存在量化误差，只不过误差的大小可以经过选择适宜的量化方法和量化级数来控经过选择适宜的量化方法和量化级数来控制。制。4.5.1 脉冲编
11、码调制脉冲编码调制PCM原理原理通信原理课件通信原理课件图图4-25 PCM系统的原理图系统的原理图通信原理课件通信原理课件4.5.2 PCM信号的码元速率和带宽信号的码元速率和带宽通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件例例4.5.1 通信原理课件通信原理课件4.5.3 PCM系统的抗噪声性能分析系统的抗噪声性能分析通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件4.6 语音紧缩编码语音紧缩编码通常，人们把话路速率低于通常，人们把话路速率低于64kb/s的语的语音编码方法，称为语音紧缩编码技术。常音编码方法，称为
12、语音紧缩编码技术。常见的语音紧缩编码有差值脉冲编码调制见的语音紧缩编码有差值脉冲编码调制DPCM、自顺应差值脉冲编码调制、自顺应差值脉冲编码调制ADPCM、增量调制、增量调制DM或或M、自顺、自顺应增量调制应增量调制ADM、参量编码、子带编、参量编码、子带编码码SBC等。等。4.6.1语音紧缩编码技术的概念语音紧缩编码技术的概念通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件4.6.2差分脉冲编码调制差分脉冲编码调制通信原理课件通信原理课件图图4-26 DPCM系统原理图系统原理图通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件4.7 图像紧缩编码图像紧缩编码4.7.1图像的描画图像的描画通信原理课件通信原理课件4.7.2模拟图像的数字化模拟图像的数字化通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件4.7.3图像紧缩编码技术图像紧缩编码技术通信原理课件通信原理课件几种常用的图像紧缩编码方法几种常用的图像紧缩编码方法 通信原理课件通信原理课件通信原理课件通信原理课件
