第七章 模拟信号的数字化传输.ppt

模拟信号的数字传输 北京邮电大学信息工程学院 林家儒 * 模拟信号的数字传输 模拟信号的数字传输简介 抽样、量化、编码 模拟信号的抽样及PAM 模拟信号的量化 脉冲编码调制PCM 模拟信号数字传输的优点 模拟信号的数字化传输 模拟信号数字化的基本原理 模拟信号数字化方法的分类 第七章 模拟信号的数字化传输 模拟信号的数字传输简介 抽样、量化、编码 模拟信号的抽样及PAM 模拟信号的量化 脉冲编码调制PCM 模拟信号的抽样 抽样定理： 一个频带限制在(0, fH) 赫内的时间连续信号m(t)，如果以Ts≤1/(2fH)秒的间隔对它进行等间隔（均匀）抽样，则m(t)将被所得到的抽样值完全确定。 抽样定理 抽样定理： 抽样定理 频谱混叠的发生 抽样定理 重建原始信号： 信号通过理想低通滤波器 带通抽样 实际中遇到的许多信号是带通型信号。如果采用低通抽样定理的抽样速率fs≥2fH，对频率限制在fL与fH之间的带通型信号抽样，肯定能满足频谱不混叠的要求。但这样选择fs太高了，它会使0~fL一大段频谱空隙得不到利用，抽样后的信号速率很高，降低了信道的利用率 带通抽样定理 模拟m(t)信号是最高频率为fH，带宽为B的带通型信号时，可表示为： 带通抽样定理 能恢复出带通信号m(t)的最小抽样频率为： 带通抽样定理 模拟信号的数字化传输 模拟信号的数字传输简介 抽样、量化、编码 模拟信号的抽样 模拟信号的量化 脉冲编码调制PCM 模拟信号的量化 抽样过程是时间上的离散化，量化问题是幅度上取离散值。从数学上看，量化过程是把一连续幅度的无限集合映射成一个离散幅度的有限集合 分层，量化 标量量化 均匀量化 非均匀量化 矢量量化 模拟信号的量化 模拟信号的量化 模拟信号的量化 模拟信号的量化 模拟信号的量化 模拟信号的量化 实际语音信号的量化 ? 律：美、日的24路PCM系列， ? =255 A律：欧洲、中国的32路PCM系列， A =87.56 模拟信号的数字化传输 模拟信号的数字传输简介 抽样、量化、编码 模拟信号的抽样 模拟信号的量化 脉冲编码调制PCM PCM 编码~二进制码型的选定 PCM 编码~二进制码型的选定 PCM 编码~二进制码型的选定 PCM 编码~二进制码型的选定 PCM 编码 PCM 编码 A律13折线编码法—8位折叠码 正负方向各有8段，每一段落内均匀分成16个量化电平。总量化电平M =256，编码位数n =8，b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8 b1：量化极性码 ，1为正极性，0为负极性 b2, b3, b4：段落码（“1”段000，……，“8”段111） b5, b6, b7, b8：段内码(16个等级) 段内均匀量化 量化电平是其量化间隔 的中间值 PCM 编码 PCM 编码 对于小幅度信号来说， A律13折线PCM编码器(8比特)性能等效于线性编码器12比特的性能 PCM 编码示例 例：某 A律13折线PCM编码器的设计输入范围是[-6,6]V。若抽样脉冲幅度x = -2.4V。设输入信号归一化的量化器的最小量化间隔?为2个量化单位，1个量化单位为1/4096，量化器的最大分层电平为4096个量化单位。(1) 求编码器的输出码组(2) 求解码输出量化电平值和量化误差(3) 写出对应于对数PCM码组的线性PCM的13位码组 PCM 编码示例 第七章作业题 7.7 7.8 7.9 7.10 7.12 7.13 7.14 B2 输入 10 输出 20 30 40 10 20 30 40 t 压缩特性 压缩—扩张特性 输出 10 输入 20 30 40 10 20 30 40 t 扩张特性 设?=1，最大量化误差?/2=0.5，A1/(?)=2/1=2， B1/(?)=40/ 1=40 A1 B1 A2 B3 B2 A2 A3 压缩后，A2/(?)=10/ 1=10， B2/(?2)=40/1=40，小信号信噪比改善14dB 理想的对数量化，信噪比在整个量化区间内为一常数，动态范围可以很宽 对数压缩特性 理想的对数压缩特性 x?0， c(x)?-?，无法实现，需进行修正 采用近似的对数压扩的原因 语音信号的传输动态范围有限（约40~50dB） 理想对数放大难以实现 对数压缩特性 A律 ?律 国际电联CCITT制定的G.711建议 国际电话信号64kb/s脉冲编码调制(PCM) 两种对数压缩特性标准：A律和?律 ? 律特性 A 律特性 对数压缩特性 对数压缩特性 实现困难 折线化近似 ? 律—十