《量化信噪比》ppt課件

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1、第六章模擬信號數(shù)字化6.1引言6.2抽樣定理6.3脈沖振幅調(diào)制（PAM）6.4脈沖編碼調(diào)制（PCM）6.5增量調(diào)制（△M）6.6幾種改進(jìn)型增量調(diào)制6.7語音與圖像壓縮編碼簡介6.1引言一、原因1.數(shù)字信號抗干擾能力強(qiáng)，可采用再生中繼。2.易于存儲、加密、可采用大規(guī)模集成電路。天津工業(yè)大學(xué)信息與通信工程學(xué)院6.1引言二、依據(jù)：抽樣定理。三、過程模擬抽樣、量化數(shù)字譯碼信號編碼系統(tǒng)低通天津工業(yè)大學(xué)信息與通信工程學(xué)院6.1引言四、本章重點(diǎn)1.抽樣、量化和編碼的基本理論。2.脈沖編碼調(diào)制(PCM)和增量調(diào)制(△M)。3.PCM和△M的抗噪聲性能。天津工業(yè)大學(xué)信息與通信工程學(xué)院

2、6.2抽樣定理一、分類1.低通型和帶通型。2.均勻抽樣和非均勻抽樣。3.理想抽樣和實(shí)際抽樣。天津工業(yè)大學(xué)信息與通信工程學(xué)院6.2抽樣定理二、低通信號抽樣定理定理：一個(gè)頻帶限制在(0，fH)Hz內(nèi)的時(shí)間連續(xù)信號m(t)，如果以不低于2fH次/秒的速率fs對m(t)進(jìn)行抽樣，則m(t)可由抽得的樣值完全確定。要點(diǎn)：1.m(t)是低通信號，其最高頻率為fH。2.定理中提到的“抽樣”是等間隔的抽樣，所以該定理稱為均勻抽樣定理。3.該定理中“以不低于2fH次/秒的速率對m(t)進(jìn)行抽樣”也可以說，“在信號最高頻率分量的每一個(gè)周期內(nèi)至少應(yīng)抽樣兩次”。天津工業(yè)大學(xué)信息與通信工程學(xué)

3、院低通信號抽樣定理定理的證明:設(shè)δT(t)為周期性沖擊函數(shù)，其周期為Ts。將m(t)和δT(t)相乘，得到的信號便是均勻間隔為Ts秒的沖擊序列，表示對m(t)的抽樣。m(t)?m(t)?(t)sT假設(shè)m(t)、δ(t)和m(t)的頻譜分別為M(ω)、Tsδ(ω)、M(ω)。根據(jù)卷積定理，時(shí)域的乘積等Ts于頻域的卷積，可得m(t)的付氏變換s1MS(?)??M(?)*?T(?)?2?天津工業(yè)大學(xué)信息與通信工程學(xué)院低通信號抽樣定理?因?yàn)???T(?)???T(??n?s)Tsn???2???sTs所以??1??1Ms(?)??M(?)*??T(??n?s)???M(??

4、n?s)Ts?n????Tsn???Return天津工業(yè)大學(xué)信息與通信工程學(xué)院低通信號抽樣定理m(t)ms(t)mo(t)(a)?LPF?(t)m(t)TM(?)(b)t???H0?H?T(t)?T(?)(c)t?Ts?sM(?)S(d)t??2?S??S0?S2?Sh(t)M(?)H(?)(e)t???0?HHM(?)H(?)(f)t???H0?H圖6?1抽樣定理的時(shí)間函數(shù)和對應(yīng)的頻譜圖天津工業(yè)大學(xué)信息與通信工程學(xué)院低通信號抽樣定理由圖可知：用截止角頻率為ωH的理想低通濾波器可從ms(t)的頻譜Ms(ω)中濾出原基帶信號的頻譜M(ω)，即1M(?)H(?)?M(?

5、)STs即M(?)?TMS(?)H(?)?H其中H(?)?h(t)?Sa(?Ht)?天津工業(yè)大學(xué)信息與通信工程學(xué)院低通信號抽樣定理?所以Hm(t)?Tm(t)?Sa(?t)ssH?T??sH??m(nTs)?(t?nTs)?Sa(?Ht)?n???T??sH??m(nTs)Sa??H(t?nTs)??n???由上式可知，任何一個(gè)帶限的連續(xù)信號完全可以用其抽樣值表示。從而證明了低通抽樣定理。但實(shí)際中，由于不存在嚴(yán)格的帶限信號和理想的低通濾波器，因此實(shí)際的抽樣頻率一般都大于2fH。天津工業(yè)大學(xué)信息與通信工程學(xué)院低通信號抽樣定理說明：fs=2fH是理想抽樣速率，實(shí)際中取2

6、.5～5倍的fH。例如：普通話音信號的帶寬限制在3300Hz左右，而抽樣速率通常為8kHz。天津工業(yè)大學(xué)信息與通信工程學(xué)院三、帶通信號抽樣定理定理：一個(gè)頻帶限制在fL和fH之間的帶通信號m(t)，如果以如下的抽樣速率進(jìn)行抽樣?k?fs?2B?1???n?那么，m(t)可完全由其抽樣值確定。此時(shí)頻譜空隙最小，且頻譜不重疊。式中，B=fH-fL為帶通信號的帶寬；k=fH/B-n，n是小于fH/B的最大正整數(shù)。由此可知，必有0≤k<1。天津工業(yè)大學(xué)信息與通信工程學(xué)院6.3脈沖振幅調(diào)制(PAM)PAM是脈沖載波的振幅隨基帶信號變化的一種調(diào)制方式。如果載波是由沖激脈沖序列組成

7、，則按抽樣定理得到的信號ms(t)就是一個(gè)PAM信號。需要指出，用沖激脈沖序列進(jìn)行抽樣是一種理想情況，是不可能實(shí)現(xiàn)的。即使能實(shí)現(xiàn)，由于抽樣后信號的頻譜為無限寬，對有限帶寬的信道而言也無法傳輸。因此，在實(shí)際中通常采用有限寬度的窄脈沖序列近似代替沖激脈沖序列。常見的兩種基本抽樣形式是自然抽樣和平頂抽樣。天津工業(yè)大學(xué)信息與通信工程學(xué)院6.3.1自然抽樣設(shè)抽樣脈沖s(t)為矩形脈沖序列，其脈沖寬度為τ秒、幅度為A、重復(fù)周期為Ts秒。那么自然抽樣就可通過s(t)與信號m(t)直接相乘來實(shí)現(xiàn)。時(shí)域表示式為?A?jn?tm(t)?m(t)s(t)?m(t)?Sa(n??2)e