通信原理韩庆文第三章 模拟信号数字化传输(2)

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优选通信原理精品课第三章模拟信号数字化

优选通信原理精品课第三章模拟信号数字化
电子信息与机电工程学院
优选通信原理精品课第三章模拟信号数字化
《通信原理》精品资源共享课
3.1 引言
信源编码需求: 模/数(A/D)变换,模拟信号转换成数字信号。
数字化3步骤:抽样、量化和编码
抽样(sampling)——离散样值 量化(quantization)——多进制信号 编码(coding)——脉冲编码调制(Pulse Code Modulation)
性单位冲激脉冲T(t)相乘,其周期为T,重复频率为fs = 1/T。
乘积就是抽样信号,它是一系列间隔为T 秒的强度不等的冲 激脉冲。这些冲激脉冲的强度等于相应时刻上信号的抽样值。
第4页,共100页
3.2 模拟信号的抽样
m(t)
3.2.1 低通模拟信号的抽样定理
现用ms(t) = m(kT)表示此抽样信号 序列。故有
|M(f)|
3.2.1 低通模拟信号的抽样定理
-fH
fH
f
M s (
f
)
1 T
M (
f
) (
n
f
nfs )
1 T
M(f
nfs )
-2/T
-1/T
(f)
fs
0
1/T
2/T f
|Ms(f)| fs
-fH 0 fH
图3-3 抽样频谱示意图
f
第9页,共100页
3.2 模拟信号的抽样
3.2.1 低通模拟信号的抽样定理
卷积。因此,ms(t)的傅里叶变换Ms(f)可以写为:
M s ( f ) M ( f ) ( f )
而(f)是周期性单位冲激脉冲的频谱,它可以求出等于:
(
f
)
1 T

北邮通信原理课件 (3)

北邮通信原理课件 (3)

(2)
量化是用量化电平值yk来代替x。显然 这种替代是存在误差的,这个误差是由于 量化产生的,故叫量化误差,表示为
e(t)=x - y
量 化 噪 声 的 大 小 常 用 它 的 均 方 值 e2 (t),即量化噪声功率表示。它对通信质 量的影响程度用量化器输出的信号功率与 量化噪声功率的比SNR(dB)表示。
图3-21用阶梯或锯齿波逼近模拟信号
单纯的DPCM已用得不多,更多的是 采 用 自 适 应 差 分 脉 冲 编 码 调 制 ( AD— PCM)。自适应是指能自动地改变量化间 隔,使预测误差电平大时增大量化阶距, 误差电平小时缩短量化阶距,从而有助于 进一步降低量化噪声。
3.3 增量调制(ΔM)
式中 Y—— X—— μ——压缩参数,
3. PCM
(1)
实现将样值脉冲变成二进制代码的编 码器种类很多,例如有计数型、直读型、 逐次比较型、折叠级联型及混合型等。 整流器用来判别输入样值脉冲的极性, 编出第一位码D1(极性码),同时将双极 性脉冲变换成单极性脉冲。
比较器是编码器的核心,它通过对输 入的样值电流I信 和标准电流I权 进行比较, 从而对输入信号的抽样值实现非线性量化 编码。 保持电路的作用是保持输入信号的抽 样值在整个比较过程中具有一定的幅度。
T=1/2Fm 是不失真抽样的最大时间间 隔,称之为奈奎斯特间隔或奈奎斯特周期。
第一,在抽样之前加截止频率为Fm的 低通滤波器,滤除Fm 赫以上的频谱成分, 从而消除折叠现象和避免由此引起的失真。
第二,由于收端的低通滤波器不可能 做成理想的,特别是在截止频率附近,与 理想的特性相差甚大。
第三,实际的抽样频率不可能是单位 冲激脉冲,只能是高度为A,宽度为Δt,重 复频率为1/T的矩形窄脉冲序列s(t),其表 示式为

《数字通信第三章》PPT课件讲课稿

《数字通信第三章》PPT课件讲课稿
《数字通信第三章》PPT 课件
第3章脉冲编码调制
3.1 脉冲编码调制(PCM)的基本概念
用数字通信系统来传输消息信号具有很多优点,但实 际中由信源设备直接产生的原始信号大多数都是模拟信号, 要想实现数字化传输和交换,首先就要将模拟信号数字化。 在发送端数字化的过程是先将模拟信号抽样,使它成为一 系列在时间上离散的抽样值,然后再将这些样值进行量化 使其在取值上也离散,最后再进行二进制编码,形成数字 信号;在接收端进行相反的变换,把接收到的数字信号还 原成模拟信号。将模拟信号的抽样量化值变换成二进制代 码的过程,就称为脉冲编码调制(PCM)。
第3章脉冲编码调制 在实际中,人们利用压扩技术实现非均匀量化,其原理
如图3-7所示。在进行均匀量化之前,先对信号进行压扩处理, 对大信号进行压缩,对小信号进行放大。由于小信号的幅度 得到较大的放大,从而使小信号的信噪比得到较大改善,这 一处理过程通常称为压缩量化,它是由压缩器完成的。在整 个压扩过程中,PAM信号先经过压缩器压缩,再进行均匀量 化,经过编码后送入信道传输。在接收端为将解码后的PAM 信号恢复为原始信号还须进行扩张处理,扩张特性与压缩特 性相反,从图3-7的(b)图中可以看出,压缩和扩张的特性 曲线是相同的,只是输入和输出坐标互换而已。整个过程实 际上是在编码之前先把信号的动态范围压缩,然后在译码之 后再把信号的动态范围扩张。
Sq 10lgN220nlg26n(dB) (3-5) Nq
这表明,每增加一位编码,量化信噪比大约可以增 加6 dB。
第3章脉冲编码调制
均匀量化的量化信噪比与编码的位数有关,编码位数越 高,输出信噪比就越高。为了保证有足够的量化信噪比,在 均匀量化中就必须靠增加量化级数的方法来实现。例如,话 音信号要求在信号动态范围大于40dB的情况下,量化信噪比 不能低于26dB。由式(3-5)可以算出,此时n≥11。也就是 说,每个样值至少需要编11位二进制码。这一方面使设备的 复杂性增加,另一方面又使二进制码的传输速率过高,占用 频带过宽。而在大信号时信噪比又显得过分地大,造成不必 要的浪费。这就使得我们必须找到一种既能满足量化信噪比 及动态范围指标,同时编码的位数要求又比较少的量化系统, 这就是非均匀量化系统。

通信原理(第二版)第3章模拟信号的调制传输

通信原理(第二版)第3章模拟信号的调制传输

第3章 模拟信号的调制传输 图3.1.4 常规双边带调制信号的频谱
第3章 模拟信号的调制传输
从图可以看出,常规双边带调制信号的带宽为调制信号 带宽的两倍,即
BAM=2B (3-1-5)
式中,B为调制信号的带宽。如对频率为300~3400 Hz的 语音信号进行调幅,则已调波的带宽约为2×3400=6800 Hz。 为避免各电台之间互相干扰,对不同频段、不同用途的电台 允许其占用的带宽都有严格的规定。我国规定调幅广播电台 的带宽为9 kHz,即调制信号的最高频率限制在4.5 kHz。
第3章 模拟信号的调制传输 图3.0.1 调制的一般模型
第3章 模拟信号的调制传输
按照不同的划分依据,调制有多种分类方法,下面仅列
1. 根据调制信号的不同,可将调制分为模拟调制和数字调 制两类。所谓模拟调制是指调制信号为模拟信号的调制;
2. 用于携带信息的高频载波既可以是正弦波,也可以是脉 冲序列。 以正弦信号作为载波的调制叫做连续载波调制; 以脉冲 序列作为载波的调制叫做脉冲载波调制。脉冲载波调制中,
因此,加大发射功率,提高接收机的灵敏度应该可以解 决这个问题。但是完工之后,接收机的工作情况完全不像人 们预想的那样,接收到的是和发送信号完全不相关的波形, 这个问题当时对人们来说,确实是一个谜。
第3章 模拟信号的调制传输
10年之后,也就是1856年,凯尔文(Kelven)用微分方程 解决了这个问题,他阐明了这实际上是一个频率特性的问题。 频率较低的成分可以通过信道,而频率较高的成分则被衰减 掉了。从此人们开始认识到,信道具有一定的频率特性,并 不是信号中所有的频率成分都能通过信道进行传输。这时人 们也将注意力转移到了怎样才能有效地在信道中传输信号而 不会出现频率失真。同时也提出如何才能节约信道的问题,

通信原理第三章答案

通信原理第三章答案

通信原理第三章答案在通信原理的学习中,第三章是非常重要的一部分,它涉及到了很多与通信相关的基础知识和原理。

在这一章节中,我们将学习到很多关于信号传输、调制解调、数字通信等方面的知识。

下面,我将对第三章的一些重要问题进行解答,希望能够帮助大家更好地理解这一部分内容。

1. 什么是信号传输?它的作用是什么?信号传输是指将信息从一个地方传送到另一个地方的过程。

在通信系统中,信号传输是非常重要的,它可以帮助我们实现信息的传递和交流。

通过信号传输,我们可以将声音、图像、数据等信息传送到远方,实现远程通信。

2. 什么是调制解调?它的作用是什么?调制解调是指将原始信号转换成适合在信道上传输的信号,以及将接收到的信号转换成原始信号的过程。

调制是为了适应信道的特性,使信号能够有效地在信道上传输;解调则是为了将接收到的信号转换成原始信号,以便我们能够正确地接收和理解信息。

3. 数字通信和模拟通信有什么区别?数字通信和模拟通信是两种不同的通信方式。

在模拟通信中,信号是连续变化的,它可以表示成无限个可能的数值;而在数字通信中,信号是离散的,它只能表示成有限个可能的数值。

数字通信具有抗干扰能力强、传输质量稳定等优点,而模拟通信则更适合传输连续变化的信号。

4. 为什么要进行信号调制?信号调制是为了适应不同信道的特性,使信号能够有效地在信道上传输。

不同的信道具有不同的传输特性,通过调制可以使信号更好地适应这些特性,提高信号的传输质量和可靠性。

5. 什么是码元和波特?码元是数字通信中的基本单位,它是表示数字信号的最小时间间隔。

波特是衡量数据传输速率的单位,它表示每秒传输的码元数。

在数字通信中,码元和波特是非常重要的概念,它们直接影响着数据传输的速率和效率。

通过以上问题的解答,我们对通信原理第三章的内容有了更深入的理解。

希望大家能够通过学习,掌握这些重要的知识点,为以后的通信技术应用打下坚实的基础。

同时,也希望大家能够在学习过程中多加思考,多进行实践,进一步提高自己的理论水平和实践能力。

通信原理 2.2模拟信号数字化基本原理

通信原理 2.2模拟信号数字化基本原理

数字通信原理
重庆大学通信工程学院
带通抽样定理
数字通信原理
提出原因 带通均匀抽样定理
重庆大学通信工程学院
带通均匀抽样定理
数字通信原理
带通信号 频率范围 带宽
讨论
如果最小抽样速率
m为不超过fH/B 的最大整数
重庆大学通信工程学院
带通抽样定理
数字通信原理
带通抽样定理
一个频带限制在( fL,fH)赫以内的带通信 号f(t),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f(t)可完全由其抽样值确定。
Ts Hf 0
f Fm 其它
冲激
频域已证明,将Fs(ω)通过截止频率为Fm的低通滤波器便可得到F(ω)
Fs D2 fm
所以 时域卷积定理
1 F ( ) Ts
F Ts Fs H 2m
CCEE
第二章 模拟信号的数字化传输
数字通信原理
主要内容
数字通信原理
2.1
引 言
2.2 模拟信号数字化的基本原理
2.3 脉冲编码调制(PCM) 2.4 增量调制(ΔM)
2.5 数字复接技术
重庆大学通信工程学院
2.2 模拟信号数字化的基本原理
数字通信原理
1
模拟信号的抽样 信号的量化
2
重庆大学通信工程学院
1 H F 2nm T n
H(ω)是ω的函数,不是常系数,不能采用低通滤波器获得所需基带信号
需要加入校正网络,网络特性为1/H(ω)
重庆大学通信工程学院
数字通信原理
校正网络
低通滤波器

通信原理教程模拟信号的数字化课件

通信原理教程模拟信号的数字化课件
数字信号的复原通常采用逆变换的方法,即根据原始信号的采样样本,通过相应的数学模型和算法,还原出原始信号的波形。
数字信号的复原方法
由于数字信号的采样样本是离散的,因此复原出的信号可能会有一定的失真或误差,尤其是在采样率较低或信号频率较高时。
数字信号复原的准确性
数字信号的复原
数字信号误差的来源
数字信号的误差主要来源于采样过程中的量化误差、传输过程中的误码以及解码过程中的失真等。
将图像信号数字化,便于存储、传输和编辑。
将电视信号数字化,提高图像质量和传输效率。
数字通信
数字音频
数字图像
数字电视
02
CHAPTER
采样定理与采样
采样定理公式
采样定理的公式是 f_s >= 2f_max,其中 f_s 是采样频率,f_max 是信号的最高频率。
采样定理定义
采样定理是关于模拟信号数字化的基本理论,它确定了采样频率与信号最高频率之间的关系,以避免信号失真。
编码定义
编码是将离散的数字信号转换为可以在通信信道中传输的码字的过程。
编码
编码缺点
编码过程会增加数字信号的复杂性,需要更多的计算和存储资源;同时,不同的编码方式具有不同的特点和适用场景,需要根据实际需求进行选择。
量化优点
量化可以将连续的模拟信号转换为离散的数字信号,便于计算机处理和传输;同时,量化可以减小信号的动态范围,降低信号的复杂性。
量化缺点
量化过程会产生量化误差,导致信号质量的损失;同时,量化过程需要选择合适的量化级数和方式,否则可能会引入额外的噪声和失真。
编码优点
编码可以提高数字信号的传输效率和可靠性;同时,编码可以提供差错控制和数据压缩等功能。
量化与编码的优缺点

通信原理韩庆文第三章 模拟信号数字化传输(2)

通信原理韩庆文第三章 模拟信号数字化传输(2)

rs 8000 8 64kb / s
采用折叠码。
3.4
数字通信原理
脉冲编码调制(PCM)
1 2
PCM基本原理 编码规则 PCM编码器和译码器 PCM系统的噪声性能
3 4
重庆大学通信工程学院
编码规则
◆ 3位二进码表
◆ 折叠二进码
(b ,b
n
n-1
,… , b1 )
还原
折叠码的特点
数字通信原理
M2
D1
7/11 变 换
M3 M8
串/并 变 换 记忆
D2
D8
本 地 解 码 器
重庆大学通信工程学院
时间波形图
数字通信原理
D8
D1 D1
D2
D3
D4
D5

D6
D7
D8
D1 D1
D7
重庆大学通信工程学院
时间波形图
数字通信原理
D8 Di Di’ D8’
D1 D1’
D2 D2’
D3 D3’
D4
D5 D4’
a8 1
重庆大学通信工程学院
PCM编码器和译码器
数字通信原理
编码器 译码器
重庆大学通信工程学院
译码原理
数字通信原理
定义
译码的作用是把收到的PCM 信号还原成相应 的PAM 样值信号,即进行D/A变换
A律13折线译码器 译码举例
重庆大学通信工程学院
A律13折线译码器
数字通信原理
PCM码流
极性控制
3 4
重庆大学通信工程学院
PCM编码器和译码器
数字通信原理
编码器 译码器
重庆大学通信工程学院

通信原理课件:模拟信号的数字传输

通信原理课件:模拟信号的数字传输

数字信号传输过程中的误差
讨论数字信号传输过程中的量化误差、信道误差和解调误差,并探索如何降 低这些误差。
数字信号传输过程的相关参数
介绍采样率、量化位数和信噪比等与数字信号传输相关的重要参数,并解释它们的意义和影响。
数字信号传输的应用
探索数字音频的传输、视信号的数字传输以及数字通信系统在各个领域的应 用。
结论与总结
总结数字传输技术的优势与不足,并展望未来数字传输技术的发展趋势。
通信原理课件:模拟信号 的数字传输
模拟信号的数字传输是通信原理中的重要概念。通过将模拟信号转换为数字 信号,我们可以实现更高的传输效率和更低的传输误差。
模拟信号的数字传输概述
模拟信号与数字信号的差异以及模拟信号的数字传输的必要性。探讨模拟信 号的数字PCM)、Δ-调制(Delta)和组合型编码(DPCM)等常用的模拟信号数字化方法。

精品课件-数字通信原理PPT课件

精品课件-数字通信原理PPT课件
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网 X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
(1)、ITU(International Telecommunication Union) (国际电信联盟) I系列--------ISDN(综合业务数字网)有关 V系列-------主要提供电话网(PSTN)上数据传输的标准 其中 PSTN(Public switching telephone networks)(公共交换电话网) X系列-------主要提供公用数据网上数据传输的标准 还有 Q,G系列等 (2)、国际标准化组织(ISO)和国际电工委员会(IEC)标准
微波中继通信的主要发展方向是数字微波,同时要不断增加 系统容量,增加容量的途径是向多电平调制技术发展。目前采用 的调制方式有16QAM和64QAM,并已出现256QAM、1024QAM 等超多电平调制的方式。采用多电平调制,在40 MHz的标准频道 间隔内,可传送1920至7680路PCM数字电话
C B
我国近几年来光纤通信已得到了快速发展,目前光缆长度累计近几 十万km。我国已不再敷设同轴电缆,新的工程将全部采用光纤通信新 技术。
1.2.3发展状况
数字通信 计算机技术 集成制造及发展 1、网络化 各类网络互换互通 2、高速化 信息处理,传输,交换,存储高速化 3、业务多元化 目前仍以语言通信为主,数据业务大大增加 4、标准化 制定国际通用标准的组织主要有

15模拟信号的数字化传输(三)PPT课件

15模拟信号的数字化传输(三)PPT课件
CCITT形成了关于ADPCM系统的规范建议G.721 、 G.726等。
– G.721推荐标准---32 kbps自适应差分脉冲编码调制
9
ADPCM
10
增量调制DM 基本原理
• 增量调制简称ΔM或DM
– 对于模拟信号,特别是语音信号,如果抽样速率 很高(远大于奈奎斯特速率),抽样间隔很小, 那么相邻样点之间的幅度变化不会很大,相邻抽 样值的差值,能反映模拟信号的变化规律。 将差 值编码传输, 称为增量调制ΔM
近似代替m(t)。其中,为量化台阶,Δt=Ts为抽样间隔
12
DM 译码
• DM译码两种形式
– 阶梯波形恢复译码 – 积分方法译码:收到“1”码后产生一个正斜率电压,在Δt时
间内上升一个量阶, 收到“0”码后产生一个负斜率电压, 在Δt时间内下降一个量阶。这种方法可用一个简单的RC积 分电路,即可把二进制代码变为m(t)这样的波形。
• ΔM 是DPCM的一个特例, 其目的在于简化 语音编码方法
11
增量调制DM 基本原理
m (t)
相邻幅度 差为
m ′(t) m (t)
m 1(t)
时间6 t7 t8
t9
t10 t11 t12
00 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 t
Dt
如果抽样速率fs=1/Δt足够高,且足够小,则阶梯波m′(t)可
Gp(dB)
12
6
5
10 预测阶次
7
ADPCM
• DPCM系统性能的改善是以最佳的预测和量化为前提的。但对 语音信号进行预测和量化是复杂的技术问题,这是因为语音信 号在较大的动态范围内变化。为了能在相当宽的变化范围内获 得最佳的性能,只有在DPCM基础上引入自适应系统。有自适 DPCM 称 为 自 适 应 差 分 脉 冲 编 码 调 制 , 简 称 ADPCM

通信原理教程模拟信号的数字化PPT课件

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如天线、解调器、解码器等。
数字信号接收质量
数字信号接收质量受到多种因素 的影响,如信道质量、噪声干扰、 失真等,需要采取相应的措施来
提高数字信号接收质量。
数字信号的抗干扰能力
抗干扰能力
数字信号在传输过程中受到各种 噪声和干扰的影响较小,具有较
强的抗干扰能力。
抗干扰技术
为了进一步提高数字信号的抗干扰 能力,可以采用多种抗干扰技术, 如信道编码、差错控制编码、扩频 通信等。
通信原理教程:模拟 信号的数字化ppt课

目录
• 引言 • 模拟信号与数字信号的对比 • 模拟信号的数字化过程 • 数字信号的传输与接收 • 数字信号的优势与应用 • 结论
01
引言
主题简介
01
模拟信号的数字化是通信原理中 的重要概念,涉及信号的采样、 量化和编码等过程。
02
本课程将介绍模拟信号数字化的 基本原理、方法和技术,以及其 在通信系统中的应用。
数字信号的特点
数字信号的值在时间上是离散的,幅 度上也是离散的,只能表示有限的离 散状态。
模拟信号与数字信号的优缺点比较
模拟信号的优点
模拟信号能够表示连续 变化的物理量,因此能 够更准确地表示实际物
理量。
模拟信号的缺点
模拟信号容易受到噪声 和干扰的影响,传输过
程中也容易失真。
数字信号的优点
数字信号具有抗干扰能 力强、传输可靠、精度 高、易于存储和复制等
THANKS
感谢观看
优点。
数字信号的缺点
数字信号是离散的,不 能表示连续变化的物理 量,因此在某些领域可
能不够准确。
03
模拟信号的数字化过程
采样
01
02

通信原理(第六版)课后思考题及习题答案

通信原理(第六版)课后思考题及习题答案

通信原理(第六版)课后思考题及习题答案1.1以无线广播和电视为例,说明图1-1模型中的信息源,受信者及信道包含的具体内容是什么在无线电广播中,信息源包括的具体内容为从声音转换而成的原始电信号,收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换乘的声音;在电视系统中,信息源的具体内容为从影像转换而成的电信号。

收信者中包括的具体内容就是从复原的原始电信号转换成的影像;二者信道中包括的具体内容分别是载有声音和影像的无线电波1.2何谓数字信号,何谓模拟信号,两者的根本区别是什么数字信号指电信号的参量仅可能取有限个值;模拟信号指电信号的参量可以取连续值。

他们的区别在于电信号参量的取值是连续的还是离散可数的1.3何谓数字通信,数字通信有哪些优缺点传输数字信号的通信系统统称为数字通信系统;优缺点:1.抗干扰能力强;2.传输差错可以控制;3.便于加密处理,信息传输的安全性和保密性越来越重要,数字通信的加密处理比模拟通信容易的多,以话音信号为例,经过数字变换后的信号可用简单的数字逻辑运算进行加密,解密处理;4.便于存储、处理和交换;数字通信的信号形式和计算机所用的信号一致,都是二进制代码,因此便于与计算机联网,也便于用计算机对数字信号进行存储,处理和交换,可使通信网的管理,维护实现自动化,智能化;5.设备便于集成化、微机化。

数字通信采用时分多路复用,不需要体积较大的滤波器。

设备中大部分电路是数字电路,可用大规模和超大规模集成电路实现,因此体积小,功耗低;6.便于构成综合数字网和综合业务数字网。

采用数字传输方式,可以通过程控数字交换设备进行数字交换,以实现传输和交换的综合。

另外,电话业务和各种非话务业务都可以实现数字化,构成综合业务数字网;缺点:占用信道频带较宽。

一路模拟电话的频带为4KHZ带宽,一路数字电话约占64KHZ。

1.4数字通信系统的一般模型中的各组成部分的主要功能是什么数字通行系统的模型见图1-4所示。

其中信源编码与译码功能是提高信息传输的有效性和进行模数转换;信道编码和译码功能是增强数字信号的抗干扰能力;加密与解密的功能是保证传输信息的安全;数字调制和解调功能是把数字基带信号搬移到高频处以便在信道中传输;同步的功能是在首发双方时间上保持一致,保证数字通信系统的有序,准确和可靠的工作。

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数字通信原理
重庆大学通信工程学院
本地译码器
数字通信原理
本地译码电路包括:
记忆电路 7/ll 变换电路 恒流源
重庆大学通信工程学院
恒流源
数字通信原理
恒流源也称11位线性解码电路或电阻网络, 用来产生各种标准电流IW
在恒流源中有11 个基本的权值电流支路,每 个支路都由一个控制开关。 每次应该哪个开关接通形成比较用的标准电流 IW,由前面的比较结果经变换后得到的控制信 号来控制。
CCEE
第三章 模拟信号的数字化传输
数字通信原理
主要内容
数字通信原理
3.1
引 言
3.2 模拟信号的抽样
3.3 信号的量化 3.4 脉冲编码调制 3.5 差分脉冲编码调制和增量调制 3.6 数字复接技术
重庆大学通信工程学院
3.4
数字通信原理
脉冲编码调制(PCM)
1 2
PCM基本原理 编码规则 PCM编码器和译码器 PCM系统的噪声性能
每比较一次输出一位二进代码
当IS>IW时,出“l”码; 当IS<IW时,出“0”码。
对一个输入信号的抽样值需要进行7 次比较。
重庆大学通信工程学院
逐次比较编码器
数字通信原理
实现A律13 折线压扩特性的逐次比较型编 码器由整流器、极性判决、保持电路、比 较器及本地译码电路等组成。
极性判决
本地译码电路
D6 D5’ D6’
D7
D8 D8’
D1 D1’
D7’
1536Δ
|US|=1270
1024Δ 512Δ UR4
UR5
1280Δ 1152Δ 1216Δ UR6 UR7 UR8
下一路下权 UR2=128Δ
|US| UR 比较器输出 码形成
UR2=128Δ
UR3
a2 1
a3 1
a4 1
a5 0
a6 0
a7 1
数字通信原理
确定段内码C5C6C7C8
确定C8的标准电流
第七次比较结果
可见
IS处于序号为3的量化间隔
重庆大学通信工程学院
数字通信原理
经过七次比较,对于模拟抽样值+1270Δ 编出的PCM 码组为11110011
它表示输入信号抽样值处于第八段3 量化 级,其量化电平为1216Δ ,量化误差为 54Δ。
比较器
保持电路
重庆大学通信工程学院
本地译码器
数字通信原理
本地译码电路包括:
记忆电路 7/ll 变换电路 恒流源
重庆大学通信工程学院
记忆电路
数字通信原理
记忆电路用来寄存二进代码
除第一次比较外,其余各次比较都要依据前几 次比较的结果来确定标准电流值 7 位码组中的前6 位状态均应由记忆电路寄存 下来。
重庆大学通信工程学院
正信号部分总的量化级数为
例5.2
语音信号的频率范围:0-4kHz,幅度范 围为(-3.072V,+3.072V),采用13折线法
2048,则每个量化级: Δ=3.072/2048=0.0015V
◆ 1.23V相当于:
X=1.23/0.0015=820Δ ◆ 极性码: 正 → C0=1 ◆ 段落码: 512Δ<X<1024Δ → C1C2C3=110
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编码举例
数字通信原理
【例】设输入信号抽样值Is = +1270 Δ (其 中Δ 为一个量化单位,表示输入信号归一化 值的1/2048),采用逐次比较型编码器,按A 律13 折线编成8位C1C2C3C4C5C6C7C8
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数字通信原理
确定极性码C1
输入信号抽样值IS为正,C1=1
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逐次比较编码器
数字通信原理
实现A律13 折线压扩特性的逐次比较型编 码器由整流器、极性判决、保持电路、比 较器及本地译码电路等组成。
极性判决
本地译码电路
比较器
保持电路
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比较器
数字通信原理
比较器是编码器的核心。作用是通过比较 样值电流IS和标准电流IW,对输入信号抽样 值实现非线性量化和编码。
rs 8000 8 64kb / s
采用折叠码。
3.4
数字通信原理
脉冲编码调制(PCM)
1 2
PCM基本原理 编码规则 PCM编码器和译码器 PCM系统的噪声性能
3 4
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编码规则
◆ 3位二进码表
◆ 折叠二进码
(b ,b
n
n-1
,… , b1 )
还原
折叠码的特点
数字通信原理
a8 1
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PCM编码器和译码器
数字通信原理
编码器 译码器
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译码原理
数字通信原理
定义
译码的作用是把收到的PCM 信号还原成相应 的PAM 样值信号,即进行D/A变换
A律13折线译码器 译码举例
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A律13折线译码器
数字通信原理
PCM码流
极性控制
对其进行PCM编码,求当采样值为
+1.23V 时编码器的输出 C0C1C2C3C4C5C6C7 ?
◆ 段内码: X-512=308Δ;INT[308/32]=9
→ C4C5C6C7=1001
◆ 编码输出为:11101001
3.4
数字通信原理
脉冲编码调制(PCM)
1 2
PCM基本原理 编码规则 PCM编码器和译码器 PCM系统的噪声性能
在13 折线编码方法中,虽然各段内的16 个量 化级是均匀的,但因段落长度不等,故不同段 落间的量化级是非均匀的。 第一、二段最短, 只有归一化的1/128,再将 它等分16 小段,每一小段长度为1/2048,这 是最小的量化级间隔,它仅有输入信号归一化 值的1/2048,记为Δ,代表一个量化单位;第 八段最长,每一小段归一化长度为1/32 ,包 含64 个最小量化间隔,记为64Δ 。
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数字通信原理
确定段落码C2C3C4
段落码C2 用来表示输入信号抽样值IS处于13 折线8个段落中的前四段还是后四段 第一次比较结果
可见
IS处于后四段(5-8段)
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数字通信原理
确定段落码C2C3C4
段落码C3 用来进一步确定IS处于5-6段还是 7-8段,故确定C3标准电流: 第二次比较结果
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PCM基本原理
脉冲编码调制(PCM,Pulse Code Modulation,简称“脉码调制”)
模拟信号经抽样、量化、再编成数字二进制串行码流的过程。
特点
1)抽样频率: 8000Hz,留出1200 Hz的防卫间隔; 2)量化: 量化单元采用8比特A律或对数量化; 每一路标准话路的等效比特速率为: 3)编码:
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逐次比较编码器原理框图
数字通信原理
D1
极性判决
US |US| a1
PAM信号
全波整流
UR
比较码 形成
a2-a8
或 门
反馈码 a2-a7
PCM 编码输出
参考电源
11位 线 性 解 码 网络
B1 B2 B11
M2
D1
7/11 变 换
M3 M8
串/并 变 换 记忆
D2
D8
本 地 解 码 器
8位码的安排
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PCM编码
◆ 8bit编码:
D1 , D2 , D3 , D4 , D5 , D6 , D7 , D8
极性码: 1-正极性 0-负极性
段落码: 第1~8段落
段内码: 第0~15级
段落码与各段的关系
数字通信原理
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码位的选择和安排
数字通信原理
注意:
M2
D1
7/11 变 换
M3 M8
串/并 变 换 记忆
D2
D8
本 地 解 码 器
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时间波形图
数字通信原理
D8
D1 D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
D8
D1 D1
D7
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时间波形图
数字通信原理
D8 Di Di’ D8’
D1 D1’
D2 D2’
D3 D3’
D4
D5 D4’
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PCM编码器和译码器
数字通信原理
编码器 译码器
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编码原理
数字通信原理
逐次比较型编码器原理
编码器的任务是根据输入的样值脉冲编出相应的8 位二 目前用 进代码。 得较多 除第一位极性码外,其他7 位二进代码是通过类似天平 称重物的过程来逐次比较确定的
逐次比较型编码的原理与天平称重物的方法类似
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码位的选择和安排
数字通信原理
假设:
以非均匀量化时的最小量化间隔Δ =1/2048 作 为均匀量化的量化间隔
从13 折线的第一段到第八段所包含的均匀量化级数 共有2048 个均匀量化级 非均匀量化只有128 个量化级 均匀量化需要编11 位码,而非均匀量化只要编7 位 码
可见
在保证小信号时的量化间隔相同的条件下,7 位非线性 编码与11 位线性编码等效
话音信号小幅度出现 的概率比大幅度出现 的概率大,在PCM通 信中常用它编码
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折叠二进码:小信号000变成 100——差一个量化级。
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