模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸.doc

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1、模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸1．引言本章將討論如何利用數(shù)字通信系統(tǒng)來(lái)傳輸模擬消息，并著重分析模擬話音信號(hào)的數(shù)字傳輸。要求掌握：抽樣定理，脈沖編碼調(diào)制(PCM>。掌握TDM。2．抽樣定理1．低通抽樣定理：一個(gè)頻帶限制在(0,fh>赫內(nèi)的時(shí)間連續(xù)信號(hào)m(t>，如以l／2fh秒的間隔對(duì)它進(jìn)行等間隔抽樣，則m(t>將被所得到的抽樣值完全確定。b5E2RGbCAP2．證明抽樣定理：時(shí)域：頻域：該式表明：ms(t>的頻譜是無(wú)窮多個(gè)間隔為的16/16相迭加而成——中包含全部信息。用圖解法也可以證明抽樣定理的正確性。結(jié)論：(1>只要Ws＞2Wh或Ws=2Wh，就周期性地重復(fù)而不重

2、疊。中包含全部信息。(2>Ws<2Wh，中相鄰周期內(nèi)的頻譜互相重疊——混迭。不能從中恢復(fù)的全部信息。(3>T=1/2fh是抽樣的最大間隔——稱為奈奎斯特間隔。(4>Ws=2Wh是抽樣的最小速率——稱為奈奎斯特速率。3.恢復(fù)原基帶信號(hào)m(t>頻域：已抽樣信號(hào)ms(t>經(jīng)理想LPF<0——16/16fh）可恢復(fù)原基帶信號(hào)m(t>。時(shí)域：m(t>由其抽樣值構(gòu)成，即將每個(gè)抽樣值和一抽樣函數(shù)相乘后得到的所有波形相加為(t>。4.帶通信號(hào)的抽樣定理定義帶通信號(hào)：m(t>——頻譜為頻帶限制在

3、號(hào)的頻譜不發(fā)生重疊。*fs=2B，已抽樣信號(hào)的頻譜出現(xiàn)重疊*,頻譜不發(fā)生重疊*得出帶通信號(hào)的最小抽樣頻率：fs＝2B(1十k/n>*用帶通濾波器就可以準(zhǔn)確地恢復(fù)m(t>。*fs＝2B(1十k/n>畫出的曲線如圖所示可以看出：fs在(4B，2B>范圍內(nèi)變化，當(dāng)fL增大時(shí)不論fL是否為B的整數(shù)倍fs趨近于2B。結(jié)論：（1）實(shí)際中廣泛應(yīng)用的窄帶(帶寬為B>高頻信號(hào)，其fs近似等于2B。16/16（1）抽樣定理是模擬信號(hào)數(shù)字化，TDM，信號(hào)分析處理的理論基礎(chǔ)，是通信原理中最重要的定理之一。2．脈沖振幅調(diào)制(PAM>正弦型信號(hào)并非是唯一的載波形式。脈沖串同樣可作為

4、載波。*定義：脈沖調(diào)制-----用基帶信號(hào)去改變脈沖的某些參數(shù)。*分類：基帶信號(hào)改變脈沖參數(shù)---幅度，為脈幅調(diào)制(PAM>?；鶐盘?hào)改變脈沖參數(shù)---寬度，為脈寬調(diào)制(PDM>。基帶信號(hào)改變脈沖參數(shù)---時(shí)間位置，為脈位調(diào)制(PPM>。]PAM——脈沖載波的幅度隨基帶信號(hào)變化的調(diào)制方式。<1）脈沖振幅調(diào)制的實(shí)現(xiàn)·理想抽樣--------抽樣定理載波是沖激脈沖，抽樣定理就是PAM的原理。·自然抽樣-------曲頂脈沖調(diào)幅窄脈沖作為脈沖載波的PAM方式。設(shè)：脈沖幅度:A，寬度：τ，碼元寬度：T時(shí)域：頻域：窄脈沖序列：該式表明：16/16用矩形窄脈沖抽樣的

5、頻譜與采用沖激脈沖抽樣(理想抽樣>的頻譜很類似，區(qū)別僅在于其包絡(luò)按Sa(>函數(shù)逐漸衰減。p1EanqFDPw脈沖載波的波形及頻譜·平頂抽樣-------瞬時(shí)抽樣自然抽樣已抽樣信號(hào)脈沖“頂部”是隨m(t>變化的。。頂抽樣信號(hào)及其產(chǎn)生原理如圖所示：設(shè)：脈沖形成電路的傳輸特性為H<ω），輸出信號(hào)頻譜MH<ω）為：上式看出：平頂抽樣的16/16PAM信號(hào)的頻譜MH<ω）是由H<ω）加權(quán)后的周期性重復(fù)的M<ω）組成。（2）脈沖振幅調(diào)制的解調(diào)*理想抽樣——直接使用低通濾波器濾出所需信號(hào)。*自然抽樣——直接使用低通濾波器濾出所需信號(hào)。*平頂抽樣——不能直接從低通濾波器

6、中濾出所需基帶信因?yàn)镠<ω）不是常系數(shù)，而是ω的函數(shù)。平頂抽樣時(shí)PAM信號(hào)的解調(diào)原理方框圖平頂抽樣的PAM信號(hào)先進(jìn)行修正，再通過(guò)低通濾波器便能無(wú)失真地恢復(fù)財(cái)m(t>。*在實(shí)際中，平頂油樣的PAM信號(hào)常常采用抽樣保持電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，得到的脈沖為矩形脈沖。原理上，只要能夠反映瞬時(shí)抽樣值的任意脈沖形式都是可以被采用的。DXDiTa9E3d模擬信號(hào)的量化1．概述：抽樣——時(shí)間連續(xù)信號(hào)變換成時(shí)間離散的信號(hào)。量化——用預(yù)先規(guī)定的有限個(gè)電平表示抽樣值。<將取值連續(xù)的抽樣變成取值離散的抽樣。）*量化器的輸出是一個(gè)階梯電壓mq(t>，量化后的信號(hào)mq(t>與原信號(hào)m(t>近似

7、。*隨機(jī)過(guò)程m(t>抽樣值量化的方法：(1>假設(shè)m(t>是均值為零、概率密度為16/16f(x>的平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程。(2>用簡(jiǎn)化符號(hào)m表示m(kTs>，mq表示mq(kTs>。(3>量化問(wèn)題實(shí)際上是用離散隨機(jī)變量mq(kTs>來(lái)近似連續(xù)隨機(jī)變量m(kTs>，故采用均方誤差來(lái)量度量化誤差。這種誤差的影響相當(dāng)于干擾或噪聲，故又稱其為量化噪聲。RTCrpUDGiT*近似程度的好壞，用信號(hào)量化噪聲功率比來(lái)衡量。*信號(hào)量化噪聲功率比定義為：2．均勻量化：定義：把輸入信號(hào)的取值域按等距離分割的量化稱為均勻量化。<1）在均勻量化中，每個(gè)量化區(qū)間的量化電平均取在各區(qū)間的中點(diǎn)

8、，<2）量化間隔(量化臺(tái)階>Δv取決于輸入信號(hào)的變化范圍和量化電平數(shù)設(shè)：輸入信號(hào)