模拟信号的数字传输-学习总结
模拟信号与数字信号
模拟信号与数字信号(1)模拟信号与数字信号不同的数据必须转换为相应的信号才能进行传输：模拟数据一般采用模拟信号(Analog Signal)，例如用一系列连续变化的电磁波(如无线电与电视广播中的电磁波)，或电压信号(如电话传输中的音频电压信号)来表示；数字数据则采用数字信号(Digital Signal)，例如用一系列断续变化的电压脉冲(如我们可用恒定的正电压表示二进制数1，用恒定的负电压表示二进制数0)，或光脉冲来表示。
当模拟信号采用连续变化的电磁波来表示时，电磁波本身既是信号载体，同时作为传输介质；而当模拟信号采用连续变化的信号电压来表示时，它一般通过传统的模拟信号传输线路(例如电话网、有线电视网)来传输。
当数字信号采用断续变化的电压或光脉冲来表示时，一般则需要用双绞线、电缆或光纤介质将通信双方连接起来，才能将信号从一个节点传到另一个节点。
(2)模拟信号与数字信号之间的相互转换模拟信号和数字信号之间可以相互转换：模拟信号一般通过PCM脉码调制(Pulse Code Modulation)方法量化为数字信号，即让模拟信号的不同幅度分别对应不同的二进制值，例如采用8位编码可将模拟信号量化为2^8=256个量级，实用中常采取24位或30位编码；数字信号一般通过对载波进行移相(Phase Shift)的方法转换为模拟信号。
计算机、计算机局域网与城域网中均使用二进制数字信号，目前在计算机广域网中实际传送的则既有二进制数字信号，也有由数字信号转换而得的模拟信号。
但是更具应用发展前景的是数字信号。
信号数据可用于表示任何信息，如符号、文字、语音、图像等，从表现形式上可归结为两类：模拟信号和数字信号。
模拟信号与数字信号的区别可根据幅度取什是否离散来确定。
模拟信号指幅度的取值是连续的(幅值可由无限个数值表示)。
时间上连续的模拟信号连续变化的图像(电视、传真)信号等，如图1-1(a)所示。
时间上离散的模拟信号是一种抽样信号，如图1-1(b)所示，它是对图1-1(a)的模拟信号每隔时间T抽样一次所得到的信号，虽然其波形在时间上是不连续的，但其幅度取值是连续的，所以仍是模拟信号，称之为脉冲幅度调制(PAM，简称脉幅调制)信号。
模拟信号的数字化传输-PCM编码
模 拟信号 的数字化传输概括起来 是经过三个过程 一抽样 、 量化 Ｐ Ｃ Ｍ就 能够确保 信号绝对不 失真 ， Ｐ Ｃ Ｍ也 只能做 到最大 程度 的接 和编码 ， 以实现语音等模 拟信号数字化 的编码调制传输 。 近原模拟信号。我们而 习惯性 的把 ＭＰ ３列入有损音频编码范畴 ， 是 １ 抽 样 相对 Ｐ Ｃ Ｍ编码 的，在 当今 的网络时代 ， Ｍ Ｐ ３适应 了网络传输要 求的 抽样是把 时间轴上 连续的模拟信 号 以其信 号带宽 ２倍 及其 以 容量小传输快的特点， 但由于其是压缩格式， 所 以会造成一 部分声音 上的频率提取样 值 ，变为在时 间轴 上一个个离散 的抽样信 号的过 的损失 ， 我们称之为失真 ， 根据我们现 在的技术 ， 要做 到真 正的无损 程。例如 ， 语音信号带 宽通 常是在 ３ ． ４ ｋ Ｈ ｚ 以内 ， 用其二 倍的带宽大 是困难的 ， 就像我们很难用一个精确的数字去表达 圆周率一样 。根 概８ ｋ Ｈ ｚ 的抽样频率进行抽样 ，就可获得能取代原来连续话音信号 据 Ｐ Ｃ Ｍ编码的定义 ， 我 们要 算 一 个 Ｐ Ｃ Ｍ 音 频 流 的 码 率 采 用 的 公 式 的抽 样信 号 。对 抽 样 信 号 进 行 检 波 和 平 滑 滤 波 ， 即可 还 原 出原 来 的 是“ 采样率值 ×采样大小值” ， 而音频流一般采用 的是 双声 道或多声 模 拟信 号 。 道， 所 以还要乘 以声道数 ，单位为 ｂ ｐ ｓ 。一个采样率为 ４ ４ ． １ Ｋ Ｈｚ ， 采 语音 作为一种波 ， 因此它也有波的频率和振 幅的这些特征 。语 样大小为 １ ６ ｂ ｉ ｔ ， 双声 道的 Ｐ Ｃ Ｍ 编码的音频文件 ， 我 们套用公式 ， 则 音波的模 拟信号是无 限顺滑 的， 所 以波 的弦线可 以看成 由无数 的点 数据速率为 ４ ４ ． １ Ｋ×１ ６ ｘ ２＝ １ ４ １ １ ． ２ Ｋ ｂ ｐ ｓ ， 这个参数 也被 称为数据 组成 ， 由于存储 空间的相 对有 限性 ， 不 可能把每个点都储存起来 ， 因 带宽 ， 它和 Ａ Ｄ Ｓ Ｌ中的带宽是一个概 念。我们知道一个 字节 有 ８位 ， 此在数字编码 过程 中 ， 必须对弦线的点进行采样 ， 有 取有舍 ， 采样过 将 码 率 除 以 ８ ，就 可 以得 到 这 个 Ｐ Ｃ Ｍ码 的真正数据 速率 ， 即 程就是取舍 的过程 ， 以一个特定 的频率 抽取某些点 的数值 ， 显然在 １ ７ ６ ． ４ Ｋ Ｂ ｙ ｅ ／ ｓ 。这 表示存 储一秒 钟采样 率 为 ４ ４ ． １ Ｋ Ｈ ｚ ，采 样大 小为 定时 间内内抽取的点数越 多 ， 获得 的信息就更为 丰富 ， 也能更好 １ ６ ｂ ｉ ｔ ， 双声 道的 Ｐ Ｃ Ｍ编码 的音 频信号 ， 需要 １ ７ ６ Ｋ Ｂ的空间 ， １分钟 的复原波 形， 为了复原波 形 ， 要求在 一次振动 中必须至少抽 样二个 则 约为 １ ０ Ｍ， １ ０ ０分钟则约为 １ Ｇ， 这还只是音频文件 ， 如果加上视频 点， 我们人 耳所能 听到的最高频 率为 ２ ０ ｋ Ｈ ｚ ， 也 就是声波 的一秒钟 文件 ， 恐怕现在也 只有蓝光才 能有 这样 的容量存储下体积如此 庞大 的振动频率 为 ２ ０ Ｋ次 ， 因此要 满足人耳 的听觉要求 ， 则 至少需要每 的音视频文件 。同时如果让光纤 ／ 同轴作为音频 输出带宽会严 重不 秒进行 ４ ０ ｋ次采样才能 基本记 录原语 音波形 的信息 ， 而要更真 实的 足 ，当然 如今配合高带宽的 Ｈ Ｄ ＭＩ 传输 ， ７ ． １声道 Ｐ Ｃ Ｍ输 出都是可 还原波形， 则需要更高频率的采 样 ， 我们现在普通 Ｃ Ｄ的采样频 率为 以轻松达到 的！为 了更好的存储和传输这样高码 率的音频文件 ， 只 ４ ４ ． １ Ｋ Ｈ ｚ ， 而Ｄ Ｖ Ｄ的 采 样频 率有 ４ ８ Ｋ Ｈ ｚ ， ９ ６ Ｋ Ｈ ｚ ， １ ９ ２ Ｋ Ｈ ｚ 。 有 采用各种压缩方案 ， 由于用 途和针对 的 目标 市场不 一样 ， 各种 音 ２ 量 化 频 压缩编码所达 到的音质和压缩 比也 都不一样 。 由此我 们在 原来 抽样后的信号虽然变为 了时间轴上一个一个离散 的信号 ， 但仍 Ｄ ｏ ｌ ｂ ｙ和 Ｄ Ｔ Ｓ压 缩 编 码 的 基 础 上 ， 产 生 了新 的 Ｄ ｏ ｌ ｂ ｙ Ｔ ｒ ｕ ｅ ＨＤ和 Ｄ Ｔ Ｓ 然是模拟信号 ， 因为其样值在一定 的取值范 围内 ， 可有 无限多个值， Ｈ Ｄ编码 ，在保证音质和减少存储空 间方面尽量做到 了一个相 对平 而对无限个样值一一给出数 字码组来对应是不可能的。 为 了能能够 衡 。 做 到用数字码表示样 值 ， 我们 一般是把样值分 级取整 ， 采用 的方法 参 考 文 献 般是 四舍五人 ， 使一定取值 范围内的样值 由无 限多个值 变为有限 『 １ １ 张毅 勇． 模拟信号 Ｐ ｃ Ｍ 编码 的实现『 Ｊ １ ． 甘肃冶金 ， ２ ０ ０ ７ ／ ０ ６ ， Ｐ １ ． 个值 。量 化电平数 一般 为 ２的整数次方 ，我们常见 的 ａ ｕ ｄ ｉ ｏ Ｃ Ｄ为 【 ２ 】 董鹏 伟． 视频 信号 的 Ｐ Ｃ Ｍ编码 原理及 参数选择 ［ Ｊ ］ ． 机 电新产 品导 １ ６ ｂ ｉ ｔ的 量 化 大 小 ， 即 ２的 １ ６次 方 ，而 Ｄ Ｖ Ｄ 的 量 化 精 度 有 报 １ ９ ９ ９ ／ ｚ ２ Ｐ１ ． １ ６ ｂ ｉ ｔ ， ２ ０ ｂ ｉ ｔ ， ２ ４ ｂ ｉ ｔ 等。 量化后 的抽样信号与量化前 的抽样信号相 比较 ， 因为取整而舍
模拟信号与数字信号知识介绍
模拟信号
3V
模数转换器 0 000 001 1 数字输出
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
t/ms
0000 0100 0000 0011 0000 0010
1.1.4.数字信号的描述方法
1. 二值数字逻辑及其表示 二值数字逻辑 在数字电路中, 0、1组成二进制数可以表示数量大小,也 可以表示两种对立的逻辑状态。 0、1表示的两种对立逻辑状态的逻辑关系----二值数字逻辑 表示方式 (1) 在电路中用低、高电平表示0、1两种逻辑状态
常用方法是“按权相加”。 二、十进制数转换成二进制数： 小数部分 1. 整数部分用“辗转相除” 法: 将十进制数连续不断地除以2 , 直至商为零， 所得余数由低位到高位排列，即为所求二进制数 2 .小数部分用“辗转相乘”法:
整数部分
例如: (11)10==( ? )2
2 2 2 2 11 5 2 1 0
二、一般表达式:
系数
( N )10
i
K 10 ,
i i
位权
K i [0 9]
在数字电路中，计数的基本思想是要把电路的状 态与数码一一对应起来。显然，采用十进制是十分不 方便的。它需要十种电路状态与之对应。要想严格区 分这十种状态是很困难的。
１.2. 2
一、特点
二进制
六、优点 ：
十六进制在数字电路中，尤其在计算机中得到广泛的应用， 因为：
第一、与二进制之间的转换容易
第二、计数容量较其它进制都大。假如同样采用四位数码， 二进制最多可计至 1111
B
= 15
第三章模拟信号的数字化传输
非均匀量化：所谓非均匀量化，指当信号幅度小时，量化台阶也小，信号幅度大时，量化台阶也大，以改善量化性能。
• 3.2.4 自适应差分脉冲编码调制
● 发展过程：1972年CCITT制定了G.711 64kb/s PCM语音编码标准，CCITT G.711A规 定的A律和μ律PCM采用非线性量化，在64kb/s的速率语音质量能够达到网络等级，当前 已广泛应用于各种数字通信系统中。由于它是一维统计语音信号，当速率进一步减小时， 将达不到网络等级所要求的话音质量。对于许多应用，尤其在长途传输系统中，64kb/s 的速率所占用的频带太宽以至通信费用昂贵，因此人们一直寻求能够在更低的速率上获 得高质量语音编码质量的办法。于是在1984年CCITT又提出了32kb/s标准的G.721 ADPCM 编码。ADPCM充分地使用了语音信号样点间的相关性，利用自适应预测和量化来解决语 音信号的非平稳特点，在32kb/s速率上能够给出符合公用网的要求的网络等级语音质量。
• PCM是一种最典型的语音信号数字化的波形编码方式，其系统原理，首先，在发送端 进行波形编码 (主要包括抽样、量化和编码三个过程)，把模拟信号变换为二进制码
组。编码后的PCM码组的数字传输方式可以是直接的基带传输，也可以是调制后的调
制传输。在接收端，二进制码组经译码后还原为量化后的样值脉冲序列，然后经低通
P6
+
1）
8
×本段长度
第8个比较电平=本段的起始电平+（1
2
通信原理第6章 模拟信号的数字传输
可见：量化电平增加一倍，即编码位数每增加一位， 量化信噪比提高6分贝。
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第6章 模拟信号的数字传输
11
6.1.2 量化
对于正弦信号，大信号出现概率大，故量化信噪比近
似为
Sq Nq
dB
6k
2
(dB）
对于语音信号，小信号出现概率大，故量化信噪比近 似为
取样定理描述：一个频带限制在 0 ~ f H内的连续信
号
m(t ) ，如果取样速率
fs
2
f
，则可以由离散样值
H
序列ms (t)无失真地重建原模拟信号 m(t) 。
取样定理证明：
ms (t) m(t) Ts (t)
M s ( f ) M ( f ) Ts ( f )
Ts ( f )
第６章 模拟信号的数字传输
1、数字通信有许多优点:
抗干扰能力强，远距离传输时可消除噪声积累 差错可控，利用信道编码可使误码率降低。 易于和各种数字终端接口中； 易于集成化，使通信设备小型化和微型化 易于加密处理等。
2、实际中有待传输的许多信号是模拟信号
语音信号； 图像信号； 温度、压力等传感器的输出信号。
于前一个时刻的值上升一个台阶；每收到一个代码 “0”就下降一个台阶。 编码和译码器
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第6章 模拟信号的数字传输
25
6.2.2 △Ｍ系统中的噪声
采用△Ｍ实现模拟信号数字传输的系统称为△Ｍ系统
△Ｍ系统中引起输出与输入不同的主要原因是：量化 误差和数字通信系统误码引起的误码噪声。
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第6章 模拟信号的数字传输
通信原理-05模拟信号的数字传输
极性码 段落码 段内码
C1
C2C3C4
C5C6C7C8
Q=256
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24
段号 段落码
1
000
2
001
3
010
4
011
5
100
6
101
7
110
8
111
2021/8/17
段号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
段内码
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
(c)
t
f
s
1 Ts
0 (f)
f
图 7.2.3 取 样 定 理 的 时 间 函 数 和 对 应 的 频 谱 图
奈奎斯特取样速率 fs 2fH奈奎斯特取样间隔 Ts 1/ fs
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9
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M(f)
fH (d) fH Ts ( f )
f
s
1 Ts
(e)
Ms(f )
f
s
1 Ts
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输入x 1
20
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21
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22
5.1.3 编码
量化电平编号
自然二进制码
折叠二进制码
格雷码
0
0000
0111
0000
1
0001
0110
0001
2
0010
0101
0011
3
0011
数字信号传输与模拟信号传输的比较
数字信号传输与模拟信号传输的比较随着科技的进步与发展，无线通信以及数据传输方式也得到了极大的改善。
在通信领域中，数字信号传输与模拟信号传输是两种常见的方式。
本文将比较数字信号传输与模拟信号传输的优缺点，并分析其应用范围。
（一）数字信号传输与模拟信号传输的基本概念和原理1. 数字信号传输：数字信号是离散信号，它的状态是由一系列离散值组成的。
在传输过程中，数字信号可以通过编码和译码的方式将信号转换为二进制数字，再通过通信介质传输。
2. 模拟信号传输：模拟信号是连续信号，它的状态可以在一个连续范围内取值。
模拟信号的传输是通过传感器将信号转换为电压或电流的变化，并通过通信介质传输。
（二）1. 噪音抗干扰能力：- 数字信号传输的优点在于它具有较高的噪音抗干扰能力。
由于数字信号是离散的，因此在传输过程中能够更好地抵抗噪音的干扰。
而模拟信号由于其连续性，对于噪音和干扰更加敏感。
2. 信号传输的准确性：- 数字信号的传输准确性较高，由于其离散性，数字信号的传输不容易发生失真。
而模拟信号的传输容易受到干扰，可能会发生失真现象。
3. 传输距离：- 数字信号的传输距离相对较远，通过使用中继设备和调制解调器等方式可以将信号传输到更远的地方。
而模拟信号的传输距离相对较短，传输距离受到信号衰减和干扰的影响。
4. 带宽利用：- 数字信号传输可以更有效地利用带宽资源，通过压缩和编码技术，数字信号传输可以在相同的带宽下传输更多的信息。
而模拟信号传输由于其连续性，需要使用较宽的频带来传输相同数量的信息。
（三）数字信号传输与模拟信号传输的应用范围1. 数字信号传输的应用范围：- 数字信号传输主要应用于各种数字通信领域，包括移动通信、互联网、数字电视、数字广播以及以太网等。
数字信号传输对于数据的精确传输非常重要，可以更好地抵抗干扰。
2. 模拟信号传输的应用范围：- 模拟信号传输广泛应用于音频和视频领域，如模拟音频传输、视频传输、无线电广播等。
通信原理第一章小结
通信原理第一章小结通信原理是一门介绍通信系统基本原理和技术的学科。
本文将对通信原理第一章内容进行小结，包括通信系统的基本构成、模拟信号与数字信号的特点以及常用的调制技术。
一、通信系统的基本构成通信系统是由发送机、信道和接收机组成的。
发送机将信息转化为信号，并通过信道传输到接收机，接收机将信号恢复为信息。
在通信系统中，发送机的主要任务是将信息转化为便于传输的信号。
信道是信息传输的媒介，可以是有线传输线路、光纤或者无线信道等。
接收机负责将接收到的信号恢复为原始的信息。
二、模拟信号与数字信号的特点1. 模拟信号模拟信号是一种连续的信号，它的取值可以是任意的实数。
模拟信号可以通过不同的方式表示，例如电压、电流或者声音的振幅。
模拟信号具有以下特点：•连续性：模拟信号在时间和幅度上都是连续变化的。
•无失真传输：模拟信号在传输过程中不会发生形状或幅度的变化。
2. 数字信号数字信号是一种离散的信号，它的取值只能是离散的整数。
数字信号通过采样和量化将连续的模拟信号转化为离散的信号。
数字信号具有以下特点：•离散性：数字信号在时间和幅度上都是离散的。
•误差累积：数字信号在采样和量化过程中会引入误差，这些误差会随着传输的进行不断累积。
三、常用的调制技术调制是指将原始信号转换为适合传输的信号。
常用的调制技术包括模拟调制和数字调制。
1. 模拟调制模拟调制是指通过改变载波的某些参数来表示原始信号的调制技术。
常见的模拟调制技术有： - 幅度调制（AM）：通过改变载波的振幅来表示原始信号。
- 频率调制（FM）：通过改变载波的频率来表示原始信号。
- 相位调制（PM）：通过改变载波的相位来表示原始信号。
2. 数字调制数字调制是指将原始信号转换为离散的数字信号的调制技术。
常见的数字调制技术有： - 脉冲调制（PAM）：通过改变脉冲的幅度来表示数字信号。
- 正交幅度调制（QAM）：通过改变两个正交载波的幅度和相位来表示数字信号。
- 正交频分复用（OFDM）：将数字信号分成多个子载波进行传输。
信号传输实验报告总结(3篇)
第1篇一、实验背景随着信息技术的飞速发展，信号传输技术在各个领域都发挥着至关重要的作用。
本实验旨在通过一系列的信号传输实验，加深对信号传输基本原理、技术及实际应用的理解。
实验涵盖了模拟信号和数字信号的传输，以及信号调制、解调、滤波等关键环节。
二、实验目的1. 理解信号传输的基本原理和过程。
2. 掌握信号调制、解调、滤波等关键技术。
3. 熟悉模拟信号和数字信号传输的特点及区别。
4. 分析信号传输过程中可能出现的干扰和噪声，并提出相应的解决方法。
三、实验内容1. 模拟信号传输实验（1）实验原理：通过观察示波器上的波形，分析模拟信号的传输过程，包括调制、解调、滤波等环节。
（2）实验步骤：1. 连接实验电路，包括信号发生器、调制器、解调器、滤波器等。
2. 调整信号发生器，产生一定频率和幅度的正弦波信号。
3. 观察调制器输出波形，分析调制效果。
4. 将调制后的信号输入解调器，观察解调效果。
5. 通过滤波器滤除噪声，观察滤波效果。
（3）实验结果与分析：通过实验，我们发现模拟信号在传输过程中容易受到干扰和噪声的影响，导致信号失真。
调制、解调、滤波等环节可以有效提高信号质量，降低干扰和噪声的影响。
2. 数字信号传输实验（1）实验原理：通过观察示波器上的波形，分析数字信号的传输过程，包括编码、解码、传输等环节。
（2）实验步骤：1. 连接实验电路，包括数字信源、编码器、解码器、传输线路等。
2. 调整数字信源，产生一定频率和幅度的数字信号。
3. 观察编码器输出波形，分析编码效果。
4. 将编码后的信号通过传输线路传输。
5. 观察解码器输出波形，分析解码效果。
（3）实验结果与分析：通过实验，我们发现数字信号在传输过程中具有较强的抗干扰能力，能够有效降低噪声的影响。
编码、解码等环节可以提高信号传输的可靠性。
3. 信号调制、解调实验（1）实验原理：通过观察示波器上的波形，分析信号调制、解调过程。
（2）实验步骤：1. 连接实验电路，包括调制器、解调器、滤波器等。
adc工作总结
adc工作总结ADC工作总结。
ADC（Analog-to-Digital Converter）是一种将模拟信号转换为数字信号的重要设备，广泛应用于各种电子设备中。
作为一名ADC工程师，我在过去一段时间里积累了一些经验和体会，现在我想通过这篇文章来总结一下我的工作。
首先，ADC工作需要对模拟电路和数字电路有深入的了解。
我在大学学习期间就对这两个领域进行了系统的学习和研究，这为我日后的工作打下了坚实的基础。
在实际工作中，我经常需要对模拟信号进行采样、保持和转换，这就需要我对模拟电路的原理和设计有深入的理解。
同时，我还需要对数字电路的设计和编程有一定的了解，因为ADC的输出是数字信号，需要通过数字电路进行处理和分析。
其次，ADC工作需要具备良好的分析和问题解决能力。
在实际工作中，经常会遇到各种各样的问题和挑战，比如信号干扰、量化误差、时序问题等。
这就需要我具备良好的分析能力，能够快速准确地找到问题的根源，并提出有效的解决方案。
在这方面，我经常会利用模拟电路仿真软件和数字电路设计工具进行分析和验证，以确保设计的稳定性和可靠性。
最后，ADC工作需要具备团队合作和沟通能力。
在实际工作中，我经常需要和其他工程师、技术人员进行合作，比如和模拟电路设计师、数字电路设计师、软件工程师等。
这就需要我具备良好的团队合作和沟通能力，能够有效地和他人进行协作和交流，共同完成项目的设计和开发工作。
总的来说，ADC工作需要具备扎实的理论基础、良好的分析能力和团队合作能力。
在未来的工作中，我会继续努力学习和提升自己，为公司的发展和项目的成功做出更大的贡献。
数据传输实训小结报告范文
一、实训背景随着信息技术的飞速发展，数据传输技术在各行各业中扮演着越来越重要的角色。
为了提高我们对数据传输技术的理解和应用能力，我们开展了为期两周的数据传输实训。
本次实训旨在让我们掌握数据传输的基本原理、常用技术及其在实际应用中的运用。
二、实训目的1. 理解数据传输的基本概念和原理；2. 掌握常用数据传输技术的原理和实现方法；3. 培养实际操作能力和问题解决能力；4. 提高团队协作和沟通能力。
三、实训内容1. 数据传输基本概念及原理（1）数据传输的基本概念：数据传输是指将数据从一个设备传输到另一个设备的过程。
数据传输可以发生在同一设备内部，也可以发生在不同设备之间。
（2）数据传输的原理：数据传输的原理主要包括数据的编码、调制、传输、解调、解码等环节。
其中，编码是将数字信号转换为模拟信号的过程；调制是将数字信号加载到载波信号上；传输是将调制后的信号通过信道传输；解调是将传输后的信号从载波信号中提取出来；解码是将解调后的信号还原为原始数字信号。
2. 常用数据传输技术（1）串行传输：串行传输是指将数据一位一位地依次传输，适用于低速、近距离的数据传输。
串行传输的常用技术有RS-232、RS-485等。
（2）并行传输：并行传输是指将数据同时传输，适用于高速、近距离的数据传输。
并行传输的常用技术有USB、PCI等。
（3）网络传输：网络传输是指通过计算机网络进行数据传输，适用于远程、高速的数据传输。
网络传输的常用技术有TCP/IP、HTTP、FTP等。
3. 数据传输实验（1）串行传输实验：通过串口通信实验箱，实现PC与实验箱之间的数据传输，验证串行传输的原理。
（2）并行传输实验：通过并行通信实验箱，实现PC与实验箱之间的数据传输，验证并行传输的原理。
（3）网络传输实验：通过网络通信实验箱，实现PC与实验箱之间的数据传输，验证网络传输的原理。
四、实训过程及成果1. 实训过程（1）分组讨论：根据实训内容，将学生分为若干小组，每组讨论数据传输的基本概念、原理和常用技术。
模拟信号数字化传输
态范围。因此，均匀量化时输入信号的动态范围将受到较 大的限制。
非均匀量化
出发点：m(t)小时，∆v亦小；－－量化误差 m(t)大时，∆v(量化间隔）亦大。 2
好处： ●改善了小信号时的量化信噪比；
●输入信号具有非均匀分布的 pdf 时 (实际中，小信号 出现的概率大），可得到较高的平均信号量化噪声功率比。
2. 数字压缩特性 （1）A律13折线 --（A87.6/13—PCM30/32路）
y
1
7/8
6/8
6
5/8
4/8
5
3/8
4
3
2/8
2
1/8
1
0
1
11
1
128 16 8
4
11
64 32
8段 7
未压缩
●y—均匀分8段。
●x—非均分8段，斜率：
k1
1/8 1/128
16
, k2
1/8 1/128
16＝k1
抽样频率越高，对防止频谱混叠越有利，但将使总码速率 增高，给传输带来不便。
理想抽样与信号恢复
m(t)
×
ms(t)
ms(t)
T (t)
(a)
低通
m(t)
滤波器
(b)
模拟信号的量化
问题：模拟信号进行抽样以后，其抽样值还是随信号 幅度连续变化的。当这些连续变化的抽样值通过噪声 信道传输时，接收端不能准确地估计所发送的抽样。
q
S
i
i1
S
i
式中mi---第i个量化区间的终点
m a iv i
均匀量化
模拟传输和数字传输
模拟传输和数字传输模拟传输模拟信号是传导能量的一种方式，例如声波通过振动空气来传播。
一个音调和音量变化的声波，可以在纸张上被映射出来。
电话机是一个将模拟声波转变为相应电气信号的转换设备。
在电话或音频系统的接收端，接收到说话人振动信号的振幅（音量）和音调。
音调反映扭波的振动频率。
频率通常用每秒的周期数（cps）或赫兹（Hz）来测量。
一赫兹是一个cps。
1kHz（千赫）是1，OOOHz, 1MHz兆赫）是1，000kHz, 1GHz是1，000MHz 人类可以听到的范围在20Hz到20, 000Hz之间，并且这也是高保真音响设备的工作范围。
数字传输音频、视频、数据和其它"信息"，可以被编码成二进制数值，就可以被有效地传输，并且这些数值是以电脉冲的形式进行传输的。
线缆中的电压是在高低状态之间进行变化的。
因而，二进制1是通过产生一个正电压来传输的，而二进制0是通过产生一个负电压来传输的。
数字服务可以比模拟服务提供更高的可靠性，特别是对于长途情况更是如此。
如果这个信号需要放大，数字信号只需要简单地再生就行了。
与此相反，模拟信号在长途情况下需要一级级放大，而且还会放大电缆中的各种噪音。
模/数转换，或叫数字化，是将现实世界中连续变化的波形转变成可以在计算机中存储和处理的数字信号的过程。
这种模/数转换过程（通常称为脉码调制，PCM包括对信号以固定时间间隔进行采样，并以二进制的形式采集它的振幅和频率信息。
这个数值的精确性依赖于用于保存这个数值的位数。
如果一个模拟波以每秒1000次的速度进行采样，就可以获得1, 000个分离的数字数值用于存储或传输。
当语音为了在数字线路上进行传输而进行转换时，它每秒被采样8，000次，并且每个采样样本被转换成8位二进制数值于是一个数字化音频信道需要每秒64, 000 位的数据可以按面向位或面向字符（也称为面向字节）的方式进行传输。
在面向位的传输中，这些位表示数据的连续流（就象图象数据），它们除了表示帧开始的一个特定标志位外，对于发送方或接收方并没有什么特殊意义。
模拟数字信号的传输
模拟数字信号的传输学习目标：1、掌握低通信号和带通信号抽样定理；2、掌握PAM原理，自然抽样原理，半顶抽样原理及其脉冲振幅调判3、掌握模拟信号的量化原理，均匀量化，量化噪声，最化信噪比；非均匀量化，4、掌握PCM 原理及十三折线非均匀量化编码和PCM的抗噪声性能：。
5、了解△M，PPCM,及ADPCM原理6、理解PCM 与△M的系统的比较导言：通信系统可以分为模拟通信系统和数字通信系统两类，本章在介绍抽样定理和脉冲振幅调制的基础上，将着重讨论用来传输模拟语音信号常用的脉冲编码调制(PCM)和增量调制(ΔM)原理及性能，并简要介绍时分复用与多路数字电话系统原理的基本概念。
采用脉码调制的模拟信号数字传输系统如图1所示。
图1 模拟信号的数字传输在发送端把模拟信号转换为数字信号的过程简称为模数转换，通常用符号A/D表示。
简单地说，模数转换要经过抽样、量化和编码三个步骤。
其中抽样是把时间上连续的信号变成时间上离散的信号；量化是把抽样值在幅度进行离散化处理，使得量化后只有预定的Q个有限的值；编码是用一个M进制的代码表示量化后的抽样值，通常采用M＝2的二进制代码来表示。
反过来在接收端把接收到的代码(数字信号)还原为模拟信号，这个过程简称为数模转换，通常用符号D/A表示。
数模转换是通过译码和低通滤波器完成的。
其中，译码是把代码变换为相应的量化值。
一、抽样定理抽样定理告诉我们：如果对某一带宽有限的时间连续信号(模拟信号)进行抽样，且抽速率达到一定数值时，那么根据这些抽样值就能准确地确定原信号。
也就是说，若要传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身，只需传输满足抽样定理要求的抽样值即可。
因此，该定理就为模拟信号的数字传输奠定了理论基础。
抽样定理的具体内容如下：一个频带限制在(0，)内的时间连续信号，如果以不大于1/(2)秒的间隔对它进行等间隔抽样，则将被所得到的抽样值完全确定。
也可以这么说：如果以的抽样速率进行均匀抽样上述信号，可以被所得到的抽样值完全确定。
简述模拟数据、数字数据和模拟信号、数字信号的表达方法
简述模拟数据、数字数据和模拟信号、数字信号的表达方法摘要：一、概念区分：模拟数据与数字数据二、表达方法：模拟信号与数字信号三、模拟信号与数字信号的传输特点及优缺点四、总结：模拟数据与数字数据在实际应用中的选择正文：在我们现代的通信和数据传输中，模拟数据和数字数据扮演着重要的角色。
它们在传输过程中的表达方式有所不同，分别采用模拟信号和数字信号。
以下我们将详细介绍这两种数据及其表达方法，并分析它们在传输过程中的特点和优缺点。
一、概念区分：模拟数据与数字数据1.模拟数据：模拟数据是连续的数据，它在一定范围内可以取无限个值。
例如，音频、视频和传感器输出等都是模拟数据。
2.数字数据：数字数据是离散的数据，它只能取有限个离散值。
数字数据通常用于计算机处理和通信系统。
二、表达方法：模拟信号与数字信号1.模拟信号：模拟信号是连续变化的信号，可以表示模拟数据。
例如，音频、视频信号等。
2.数字信号：数字信号是离散变化的信号，可以表示数字数据。
例如，数字音频、数字视频信号等。
三、模拟信号与数字信号的传输特点及优缺点1.模拟信号传输特点：- 抗干扰能力强、无噪声积累：在模拟通信中，信号传输过程中对衰减的传输信号进行放大，噪声也被同时放大。
随着传输距离的增加，噪声累积越来越多，导致传输质量恶化。
- 频带利用率高：模拟信号可以充分利用频带资源，传输多路信号。
2.数字信号传输特点：- 抗干扰能力强：数字信号的幅值为有限个离散值，传输过程中受到噪声干扰，但在适当距离采用判决再生的方法，可以再生成没有噪声干扰的数字信号。
- 易于实现数字化处理：数字信号易于计算机处理和存储，便于实现数据压缩、加密等操作。
- 传输距离受限：与模拟信号相比，数字信号传输距离较短，需要更频繁地进行信号再生。
3.优缺点比较：- 模拟信号优点：频带利用率高、抗干扰能力强。
- 模拟信号缺点：传输距离受限、噪声累积导致传输质量下降。
- 数字信号优点：抗干扰能力强、易于实现数字化处理、传输距离较短。
第四章：模拟信号数字传输
fH=nB+kB, 0＜k＜1 此时, fH/B=n+k，由定理知，m是一个不超过n+k的最大整 数，显然，m=n，所以能恢复出原信号m(t)的最小抽样速率为
带通抽样定理 B=fH-fL fH/B=n+k 0＜k＜1
fs
2 fH m
2(nB kB) n
理想抽样与信号恢复
m(t)
×
ms(t)
ms(t)
T (t)
(a)
低 通 m(t) 滤波器
(b)
已知抽样后信号
所以
ms (t) m(nTS ) (t nTS )
n
m (t) m(nTS ) (t nTS ) Sa(wHt)
n
m(nTS )Sa[wH (t nTS )]
正，－fs
O
fs
f
(b)
负，零 Ms( ) 正，零 负，fs
正，fs 负，2fs
－fs －fL
－fs＋fL －fH －fL
O
fL fH fs－fL
(c)
fs＋fL
f
带通信号的抽样频谱（fs=2fH）
带通均匀抽样定理：一个带通信号m(t)，其频率限制在fL 与fH之间，带宽为B=fH-fL，如果最小抽样速率fs=2fH/m， m是 一个不超过fH/B的最大整数，那么m(t)可完全由其抽样值确定。
M(ω)
Ms（ω）=MH(ω)/H(ω)
∞
Hale Waihona Puke =1/TΣn=-∞
M(ω-2nωH)
4.1.2 量化
量化 均匀量化
非均匀量化
现代通信原理与技术第07章模拟信号的数字传输
频谱图
M(ω)
δT(ω)
200 320
Hz
Ms(ω)
500
Hz
M' (ω)
180 300
Hz
Hz
例7.2-4 以fs=800Hz进行理想采样的频谱图
M(ω)
200 320
Hz
Ms(ω)
480 600
Hz
M'(ω)
200 320
Hz
7.3 脉冲振幅调制（PAM）
以脉冲序列作为载波的调制方式称为脉冲调制。
2） 均匀分布信号
1 此信号的概率密度函数为 p(x)= 2a
信号功率为 a 令D=a/V，量化信噪比： SNRq=(20lgD+6N) dB 当D=1时量化信噪比最大 ［SNRq］max=6N dB
So
a
x 2 p( x)
1 2 a 3
三、非均匀量化
非均匀量化的特点：
£fs £fL
£fs £«fL £fH £fL
O
(c)
fL fH fs £fL
fs £«fL
f
图 6-6
带通信号的抽样频谱（fs=2fH）
带通信号m(t)其频谱限制在（fL，fH），带宽
B=fH-fL，且B<<fH，抽样频率fs应满足： fs=2fH/m = 2B(1+k/n)
式中，k=fH/B-n，0<K<1，m、n为不超过fH/B
n
；
Sa( H t )
TH
3、结 论： 只要 s 2 H ，M ( s ) 周期性地重复而不重叠，
M ( s ) 相邻周期内的频谱相互重叠， 若 s 2 H，
第7章 模拟信号的数字传输习题答案
第7章 模拟信号的数字传输7.1 学习指导 7.1.1 要点本章的要点主要有抽样定理；自然抽样和平顶抽样；均匀量化和非均匀量化；PCM 原理，A 律13折线编码，译码；ΔM 原理，不过载条件；PCM ，ΔM 系统的抗噪声性能；PCM 与ΔM 的比较；时分复用和多路数字电话系统原理；1. 概述为了使模拟信号实现数字化传输，首先要通过信源编码使模拟信号转换为数字信号，或称为―模/数转换‖即A/D 转换。
模/数转换的方法采用得最早而且应用较广泛的是脉冲编码调制(PCM)，PCM 通信系统原理图如图7-1所示。
图7-1 PCM 通信系统原理图抽样量化器编码器模拟信号PCM 信号译码器低通滤波器模拟信号数字通信系统PCM 信号由图7-1可见，PCM 系统由以下三部分组成。
(1) 模/数转换（A/D 转换）模/数转换包括三个步骤：抽样(Sampling)、量化(Quantization)和编码(Coding)。
a. 抽样是把在时间上连续的模拟信号转换成时间上离散的抽样信号，抽样信号在时间上是离散的，但是其取值仍然是连续的，所以是离散模拟信号。
b. 量化。
量化是把幅度上连续的抽样信号转换成幅度离散的量化信号，故量化信号已经是数字信号了，它可以看成是多进制的数字脉冲信号。
c. 是编码。
编码是把时间离散且幅度离散的量化信号用一个二进制码组表示。
(2) 数字方式传输——基带传输或带通传输；(3) 数/模转换（D/A ）——将数字信号还原为模拟信号。
包含了译码器和低通滤波器两部分。
2.抽样定理为模拟信号的数字化和时分多路复用（TDM ）奠定了理论基础。
根据抽样的脉冲序列是冲激序列还是非冲激序列，抽样可以分为理想抽样和实际抽样。
抽样是按照一定的抽样速率，把时间上连续的模拟信号变成一系列时间上离散的抽样值的过程。
能否由此样值序列重建源信号，取决于抽样速率大小，而描述这一抽样速率条件的定理就是著名的抽样定理。
(1) 低通信号的抽样定理定理：设有一个频带限制在（0，f H ）内的连续模拟信号m (t )，若以T s ≤1/(2f H )间隔对它抽样，则m (t )将被这些抽样值所完全确定。
通信原理重点知识总结
第一章绪论1、通信的目的：传递消息中所包含的信息。
2、信息：是消息中包含的有效内容3、模拟信号信号的参量取值是连续(不可数、无穷多）的（抽样信号未量化仍为模拟信号）数字信号信号的参量取值是可数的有限的4、按照信道中传输的是模拟信号还是数字信号，相应地把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统;按照传输媒介、通信系统可分为有线通信系统和无线通信系统5、模拟消息⇔原始电信号（基带信号);基带信号⇔已调制信号(带通信号）6、数字通信系统模型信源编码与译码目的：①提高信息传输的有效性②完成模/数转换信道编码与译码目的:增强抗干扰能力，提高可靠性基本的数字调控方式有振幅键控（ASK）、频移键控(FSK)、绝对相移键控(PSK)、相对(差分)相移键控(DPSK)按同步的公用不同，分为载波同步、位同步、群（帧）同步、网同步7、数字通信的特点优点①抗干扰能力强,且噪声不积累②传输差错可控③便于用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、存储。
（便于将来自不同信源的信号综合到一起传输）④易于集成，使通信设备微型化，重量轻⑤易于加密处理，且保密性好缺点：①需要较大的传输带宽②对同步要求高8、按信号复用方式分类:频分复用、时分复用、码分复用按信号特征分类：模拟通信系统和数字通信系统按传输媒介分类：有线通信系统和无线通信系统频分复用是用频谱搬移的方法是不同信号占据不同的频率范围;时分复用是用脉冲调制的方法使不同的信号占据不同的时间区间；码分复用是用正交的脉冲序列分别携带不同的信号。
9、单工、半双工和全双工通信单工通信：消息只能单方向传输的工作方式半双工通信:通信双方都能收发消息，但不能同时收发的工作方式全双工通信：通信双方可同时进行收发消息的工作方10、信息及其度量P（x）表示信息发生的概率，I表信息中所含的信息量上式中对数的底:若a = 2，信息量的单位称为比特（bit) ，可简记为b若a = e，信息量的单位称为奈特（nat)，若a = 10,信息量的单位称为哈特莱(Hartley）。
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图 2 PCM 通信系统的组成方框图 掌握逐次反馈型线性编码器 PCM 系统的抗噪声性能
1 量化噪声对系统的影响
PCM 系统输出端的量化信号与量化噪声的平均功率比为
对于二进制编码，设其编码位数为 ，则上式又可写为
2 加性噪声对系统的影响
仅考虑信道加性噪声时 PCM 系统的输出信噪比为
从上式可以看出，由于误码引起的信噪比与误码率成反比。 PCM 系统接收端输出信号的总信噪比 由式(7.6-3)、式(7.6-4)和式(7.6-7)，可求得 PCM 系统输出端总的信号噪声功率比为
PCM 和△M 系统的性能比较
PCM 和△M 的性能比较是在相同的信道带宽条件下进行的，这意味着 PCM 和△M 系统 具有相同的信道传输速率，此时可得 PCM 和△M 的量化信噪比分别为
图 3 给出了不同 值时的 PCM 和△M 的性能曲线。
图 3 不同 值时的 PCM 和△M 的性能曲线
时分多路复用
式中 E 为统计平均， 为量化器输出的信号功率， 为量化噪声功率。
非均匀量化
非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。对于信号取值小的区间，其量化 间隔也;反之，量化间隔就大。它与均匀量化相比，有两个主要的优点:
当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度时，非均匀量化器的输出端 可以较高的平均信号量化噪声功率比;
(7.6-9)
在接收端输入大信噪比的情况下，误码率 将极小，于是 似为
，式(7.6-9)近
(7.6-10)
这与式(7.6-6)中只考虑量化噪声情况下的系统输出信噪比是相同的。
在接收端输入小信噪比的情况下，有
，则式(7.6-9)又可近似为
(7.6-11)
这与式(7.6-8)中只考虑噪声干扰时系统的输出信噪比是相同的。由于在基带传输时误码 率降到 以下是不难的，所以此时通常用式(7.6-10)来估算 PCM 系统的性能。
在数字通信中，PCM、△M、DPCM 或者其它模拟信号的数字化传输，一般都采用时分 复用方式来提高信道的传输效率。时分复用的主要特点是利用不同时隙在同一信道传输各路 不同信号。TDM 方法有两个突出的优点: (1) 多路信号的复合与分路都是数字电路，比 FDM 的模拟滤波器分路简单、可靠; (2) 信道的非线性会在 FDM 系统中传送交调失真与高次谐波，引起路际串话，因此对信道 的非线性失真要求很高。而 TDM 系统的非线性失真要求可降低。
模拟信号的量化
图 1 模拟信号的数字传输
利用预先规定的有限个电平来表示模拟抽样值的过程称为量化。抽样是把一个时间连续、 幅度连续信号变换成时间离散、幅度连续的信号。量化是将时间离散、状态连续的抽样变换 成时间离散、状态离散的信号。 对模拟抽样值的量化过程会产生误差，称为量化误差，通 常用均方误差来度量。由于这种误差的影响相当于干扰或噪声，故又称其为量化噪声。量化 后的信号与原信号近似程度的好坏，通常用信号量化噪声功率比来衡量，它被定义为
PCM30/32 路基群帧结构
国际上通用的 PCM 有两种标准:PCM30/32 路与 PCM24 路，两者编码规则与帧结构都 相同。在 PCM30/32 路基群中，一帧共有 32 个时隙，其帧结构如图 4 所示( 动画演示)。
每路话音信号抽样速率为 8000Hz,则 PCM30/32 路系统总的信息传输速率为
模拟信号的数字传输
--学习重点总结报告
课程名称：通信原理 院系专业： 班 级： 学生姓名： 学 号： 完成时间：
通信系统可以分为模拟通信系统和数字通信系统两类，而且可以把模拟信号数字化后， 用数字通信方式传输。为了在数字通信系统中传输模拟消息，发送端首先应将模拟消息的信 号抽样，使其成为一系列离散的抽样值，然后再将抽样值量化为相应的量化值，并经编码变 换成数字信号，用数字通信方式传输，在接收端则相应地将接收到的数字信号恢复成模拟消 息。模拟信号的数字传输方框图如图 1 所示。
非均匀量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。因此， 量化噪声对大、小信号的影响大致相同，即改善了小信号时的量化信噪比。
非均匀量化的实现方法是将抽样值通过压缩器压缩后再进行均匀量化。广泛采用的两种 对数压缩律是:
脉冲编码调制
脉冲编码调制原理 模拟信息源输出的模拟信号经抽样和量化后得到的输出电平序列可以利用 进制 PAM 直接进行传输，也可以将每一种量化电平用编码方式传输。所谓脉冲编码调制，就是 将模拟信号的抽样量化值转换成二进制码组的过程。PCM 通信系统的组成方框图如图 2 所 示。输入的模拟信号经抽样、量化、编码后变换成数字信号，经信道传送到接收端的译码器， 由译码器还原出抽样值，再经低通滤波器滤出模拟信号。其中，量化与编码的组合通常称为 A/D 变换器;而译码与低通滤波的组合称为 D/A 变换。