數(shù)據(jù)通信_ 模擬信號的數(shù)字化技術(shù)02.

1、計算機(jī)學(xué)院計算機(jī)學(xué)院1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)第第4 4章章 模擬信號的數(shù)字化技術(shù)模擬信號的數(shù)字化技術(shù)（2 2）數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)計算機(jī)學(xué)院計算機(jī)學(xué)院2復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)1 1、模擬信號、模擬信號 在時間上和幅度上是連續(xù)變化的信號。在時間上和幅度上是連續(xù)變化的信號。2 2、模擬信號的數(shù)字化、模擬信號的數(shù)字化 將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程稱為模擬信將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程稱為模擬信號的數(shù)字化。號的數(shù)字化。3 3、模擬信號數(shù)字化的過程、模擬信號數(shù)字化的過程 根據(jù)奈奎斯特采樣定理，包括采樣、量化和編根據(jù)奈奎斯特采樣定理，包括采樣、量化和編碼三個過程。碼三個過程。4 4、模擬信號數(shù)字化的方法、模擬

2、信號數(shù)字化的方法 波形編碼和參量編碼波形編碼和參量編碼 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)計算機(jī)學(xué)院計算機(jī)學(xué)院3復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)5 5、波形編碼方法波形編碼方法 脈沖編碼調(diào)制（脈沖編碼調(diào)制（PCMPCM）和增量調(diào)制（）和增量調(diào)制（M M）。）。6 6、數(shù)字信號、數(shù)字信號 在時間上和幅度上都離散的信號稱為數(shù)字信號。在時間上和幅度上都離散的信號稱為數(shù)字信號。7 7、采樣的定義采樣的定義 所謂采樣是指模擬信號在時間域上進(jìn)行離散化所謂采樣是指模擬信號在時間域上進(jìn)行離散化的過程，即把一個時間上連續(xù)、幅度上連續(xù)的模擬的過程，即把一個時間上連續(xù)、幅度上連續(xù)的模擬信號變換成時間上離散、幅度上連續(xù)的信號。信號變換成時間上離散、幅

3、度上連續(xù)的信號。8 8、采樣的分類采樣的分類 理想采樣、自然采樣、平頂采樣。理想采樣、自然采樣、平頂采樣。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)計算機(jī)學(xué)院計算機(jī)學(xué)院4復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)9 9、低通信號采樣定理、低通信號采樣定理 對于一個頻率在對于一個頻率在0,f0,fH H 內(nèi)的時間連續(xù)信號內(nèi)的時間連續(xù)信號x(t)x(t)，若以采樣頻率若以采樣頻率f fs s(f(fs s=2f=2fH H) )對其進(jìn)行等間隔采樣，則對其進(jìn)行等間隔采樣，則x(t)x(t)將被其采樣信號將被其采樣信號x xs s(nT(nTs s) )完全確定，或者說，可完全確定，或者說，可以從采樣信號以從采樣信號x xs s(nT(nTs s) )

4、中無失真地恢復(fù)出原信號中無失真地恢復(fù)出原信號x(t)x(t)。1010、低通信號、低通信號 低通信號是指信號的頻率在低通信號是指信號的頻率在0 0 f fH H范圍內(nèi)的信范圍內(nèi)的信號，其中號，其中fHfH是信號的上限截止頻率（最高頻率）。是信號的上限截止頻率（最高頻率）。1111、低通信號的帶寬、低通信號的帶寬 低通信號的帶寬低通信號的帶寬B=fB=fH H。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)計算機(jī)學(xué)院計算機(jī)學(xué)院5復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)1212、奈奎斯特間隔、奈奎斯特間隔 奈奎斯特間隔就是能夠唯一確定連續(xù)信號奈奎斯特間隔就是能夠唯一確定連續(xù)信號x(t)x(t)的最大的采樣間隔。即的最大的采樣間隔。即T TN N=1/

5、(2f=1/(2fH H) )。1313、奈奎斯特速率、奈奎斯特速率 奈奎斯特速率就是能夠唯一確定連續(xù)信號奈奎斯特速率就是能夠唯一確定連續(xù)信號x(t)x(t)的最小的采樣頻率。即的最小的采樣頻率。即f fN N=2f=2fH H。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)計算機(jī)學(xué)院計算機(jī)學(xué)院6復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)1414、采樣定理的實(shí)際應(yīng)用、采樣定理的實(shí)際應(yīng)用 理論上，理想的采樣頻率為低通信號帶寬理論上，理想的采樣頻率為低通信號帶寬f fH的的兩倍，即兩倍，即2f2fH。 如果采樣頻率如果采樣頻率f fs2f0 x(x0部分部分) )劃分為不均勻的劃分為不均勻的8 8段。第段。第一分點(diǎn)取在一分點(diǎn)取在V/2V/2處，然后每段

6、都是剩余部分的處，然后每段都是剩余部分的1/21/2。依次取第依次取第8 8段為段為V/2 V/2 V V，第，第7 7段為段為V/4 V/4 V/2V/2，第第1 1段為段為0 0 V/128V/128。 第二步：把每段均勻劃分為第二步：把每段均勻劃分為1616等份，每一份表等份，每一份表示一個量化級，示一個量化級，8 8段共段共1616* *8=128=28=128=27 7個量化級，需要個量化級，需要7 7位二進(jìn)制編碼表示。位二進(jìn)制編碼表示。 可以看出，每個量化級是不均勻的?？梢钥闯?，每個量化級是不均勻的。 在小在小 信號的量化臺階很小，使小信號的量化噪信號的量化臺階很小，使小信號的量化

7、噪聲減小。聲減小。 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)計算機(jī)學(xué)院計算機(jī)學(xué)院334.3 4.3 量化量化3 3、 A A律律1313折線壓縮特性折線壓縮特性 將將x x軸的軸的8 8段和段和y y軸的軸的8 8段各相應(yīng)段的交叉點(diǎn)連接段各相應(yīng)段的交叉點(diǎn)連接起來，就得到有起來，就得到有8 8段直線組成的折線。段直線組成的折線。 由于由于y y軸是均勻分成軸是均勻分成8 8段的，每段長度為段的，每段長度為1/81/8，而，而x x軸是不均勻分成軸是不均勻分成8 8段的，每段的長度不同，因此，段的，每段的長度不同，因此，可以分別求出可以分別求出8 8段的斜率。段的斜率。 分別將分別將x x取正值和負(fù)值時，壓擴(kuò)特性

8、呈奇對稱。取正值和負(fù)值時，壓擴(kuò)特性呈奇對稱。 在正在正8 8段和負(fù)段和負(fù)8 8段中，正負(fù)第一段和第二段斜率段中，正負(fù)第一段和第二段斜率相同合為一段，原來的相同合為一段，原來的1616段折線變成段折線變成1313段折線。段折線。 壓擴(kuò)編碼與線性編碼相比，不僅縮短了編碼位壓擴(kuò)編碼與線性編碼相比，不僅縮短了編碼位數(shù)，而且大大改善了信噪比特性，擴(kuò)大了編碼范圍。數(shù)，而且大大改善了信噪比特性，擴(kuò)大了編碼范圍。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)計算機(jī)學(xué)院計算機(jī)學(xué)院344.3 4.3 量化量化3 3、 A A律律1313折線壓縮特性折線壓縮特性 在實(shí)際計算的時候，仍然按照正、負(fù)方向各有在實(shí)際計算的時候，仍然按照正、負(fù)方

9、向各有8 8段來進(jìn)行計算。段來進(jìn)行計算。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)計算機(jī)學(xué)院計算機(jī)學(xué)院354.3 4.3 量化量化3 3、 A A律律1313折線壓縮特性折線壓縮特性 律壓縮特性采用律壓縮特性采用15折線來逼近折線來逼近=255的的律壓律壓縮特性曲線，其畫法與縮特性曲線，其畫法與A律律13折線類似。折線類似。 非均勻量化通常用于信號強(qiáng)度分布不均勻的情非均勻量化通常用于信號強(qiáng)度分布不均勻的情況下。況下。 例如，通信中的語音信號由于具有拉斯分布特例如，通信中的語音信號由于具有拉斯分布特性，即小信號出現(xiàn)概率大，大信號出現(xiàn)的概率小，性，即小信號出現(xiàn)概率大，大信號出現(xiàn)的概率小，為了減小量化噪聲平均功率，通

10、常采用非均勻量化為了減小量化噪聲平均功率，通常采用非均勻量化的方法來減小小信號的量化噪聲，而適當(dāng)提高大信的方法來減小小信號的量化噪聲，而適當(dāng)提高大信號的量化噪聲。號的量化噪聲。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)計算機(jī)學(xué)院計算機(jī)學(xué)院364.3 4.3 量化量化3 3、 A A律律1313折線壓縮特性折線壓縮特性 非均勻量化是根據(jù)信號的強(qiáng)度不同來劃分量化非均勻量化是根據(jù)信號的強(qiáng)度不同來劃分量化間隔的，對于小信號，量化間隔??；對于大信號，間隔的，對于小信號，量化間隔小；對于大信號，量化間隔大。量化間隔大。 它和均勻相比，有兩個主要優(yōu)點(diǎn)：它和均勻相比，有兩個主要優(yōu)點(diǎn)： 1 1、當(dāng)輸入信號的強(qiáng)度分布不均勻的時候，

11、非均、當(dāng)輸入信號的強(qiáng)度分布不均勻的時候，非均勻量化器的輸出有比較高的平均信號量化噪聲功率勻量化器的輸出有比較高的平均信號量化噪聲功率比；比； 2 2、非均勻量化的量化噪聲的強(qiáng)度基本上與信號、非均勻量化的量化噪聲的強(qiáng)度基本上與信號采樣值的幅度成比例關(guān)系，這就使得量化噪聲對大采樣值的幅度成比例關(guān)系，這就使得量化噪聲對大信號和小信號的影響大致相同，從而改善了小信號信號和小信號的影響大致相同，從而改善了小信號的量化信噪比。的量化信噪比。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)計算機(jī)學(xué)院計算機(jī)學(xué)院37課程總結(jié)課程總結(jié)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1 1、量化的定義、量化的定義2 2、量化的過程、量化的過程3 3、量化誤差、量化誤差4 4、量化的種類