通信原理与技术第3章模拟信号的数字化传输

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。
【 例 3 -1 】 设 输 入 信 号 抽 样 值 为 + 1 2 7 0个 基 本 量 化 单 位 ， 采 用 逐 次 比 较 型 编 码 将 它 按 1 3折 线 A 律 特 性 编 成 8位 码 。
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
s(t)AtskintTsej2ktTs
T ks ktTs
=Atskinfstej2kfst
T ks kfst
（ 3.7）
式中fs=1/T
（2）
带通信号的带宽限制在［fL，fH］，fL 为最低频率分量，fH为最高频率分量，其 频率带宽为B=fH － fL。任何带通信号都可 以通过混频将其频谱转换成低通型的基带 信号。
上述定理因抽样时间间隔相等，故称 为均匀抽样定理。
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。
已知l个二电平码可以构成2l个组合， 所以一般量化级数都取N=2l，这样各个量 化值便可由l个二电平码来表示，通常把量 化后的多电平信号变成二电平信号的过程 叫编码。
① 自然二进码，就是人们熟悉的二进 码，用（an，an-1，…a1）表示，每个码元 只有二种状态，取“1”或“0”，一组自 然二进码代表的量化电平为
Yln1(X) 0≤x≤1
ln1(X)
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。
①
均匀量化的特点是量化级的间距d为 常数，落入每个量化级（也叫量化区间） 的PAM信号幅值x通常是随机变量，为分析 方便设其概率密度函数为p（x），如果量 化级数N足够多，在量化器工作范围\[－V， V]一定时，d=2V/N 就足够的小，可以认 为每一层间隔内的信号分布均可用量化电 平值处的概率密度函数p（yk）表示，yk一 般为量化区间的中间值，所以对于PAM信 号幅度在量化器工作范围以内的情况，每
Ｑ=an2n-1+an-1 2n-2+…+a120
式中n
② 反射二进码也称格雷（Grag）码。 它的特点是相邻两组代码间的码距为1，因 此如果传输中出了一位错产生的误差较小。 设 反 射 二 进 码 为 （ cn，cn-1，…，c1）， 且 各码元取“1”或“0”，则对应的量化电 平值为
Ｑ=cn（2n-1）±cn-1（2n-1－1）
第三章 模拟信号的数字化传输
3.1 模拟信号数字化的基本原理 3.2 脉冲编码调制（PCM） 3.3 增量调制（ΔM） 3.4 语音压缩编码技术简介 3.5 时分复用原理 3.6 数字复接技术 3.7 小 结
3.1模拟信号数字化的基本原理
1．
（1）
抽样定理告诉我们：一个频带限制在 Fm 赫 以 内 的 时 间 连 续 函 数 f（t）， 如 果 以 T≤1/2Fm 的 等 间 隔 时 间 抽 样 ， 则 所 得 的 样 值可以完全地确定原信号f（t） 。
其 编 码 过 程 如 下 ：
(1 ) 确 定 极 性 码 D 1 因 输 入 信 号 抽 样 值 为 正 ， 故 极 性 码 D 1 = 1 。
（ 2） 确 定 段 落 码D2D3D4
I信 =1270 选I权 1=128 确 定 D2 因I信 =1270﹥ I权 1所 以D2=1， I信 处 于 五 至 八 段 选I权 2=512（ 第 七 段 起 始 电 平 ） 确 定 D3 因I信 =1270﹥ I权 2所 以D3=1， I信 处 于 七 八 段 再 选I权 3=1024（ 第 八 段 起 始 电 平 ） 确 定 D4 I信 ﹥ I权 3 D4=1， 确 定 I信 处 于 第 八 段 上 述3次 比 较 得 到 了 段 落 码 为111， I信 =1270处 在 第 八 段 。Fra bibliotekN qk
e
2 k
(t)
(x yk)2
( x y
k
d 2
y
k
d 2
yk )2
p ( x ) dx
( x y
k
d 2
y
k
d 2
yk )2
p ( y k ) dx
d2 12
d
p( yk )
②
均匀量化因量化阶距d为常数，所以 有直观、量化设备简单的优点。
3.
模拟信号在抽样量化后，变成了时间 离散、幅度离散的数字信号。通常为了减 少量化误差，量化级数设置很多，也就是 说量化后得到的数字信号的取值仍然很多， 用这样的信号传输，收端复制很困难。
±…±c1（21－1）
③ 折叠二进码，用（bn，bn1，…，b1） 表 示 ， 它 可 由 自 然 二 进码变换而得。
3.2 脉冲编码调制（PCM）
1. PCM
话音通信中的PCM调制系统的原 理方框图如图3-12所示。
图3-12PCM系统原理方框图
2.
话音信号通常是小信号出现的概率大， 大信号出现的概率小。通常使用的压缩器 中，多采用对数式压缩，广泛采用的对数 压缩律是μ律和A律，归一化μ律特性为
2.
（1）
模拟信号经抽样得到的时间离散，幅 度连续的信号，通常叫PAM信号（脉冲调 幅信号）。量化便是使PAM信号的幅度离 散化，量化通常由量化器完成。
（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。