第6章 模擬信號數(shù)字化與PCM-2012下

1、時間的離散化時間的離散化 取值的離散化取值的離散化 將離散的信號值表將離散的信號值表 示成二進制碼字示成二進制碼字 電子科技大學通信學院32022-6-25n6.1 模擬信號的抽樣模擬信號的抽樣n6.2 均勻量化與最佳量化均勻量化與最佳量化n6.3 量化信噪比與對數(shù)量化量化信噪比與對數(shù)量化n6.4 脈沖編碼調制脈沖編碼調制n6.5 *差分脈沖編碼調制與增量調制差分脈沖編碼調制與增量調制n6.6 時分復用時分復用本章目錄：本章目錄：電子科技大學通信學院4/52習題習題n6.1 6.2 6.6 6.8 6.11 6.12 6.13 6.14 6.15 6.16 6.20（Undersampling

2、） 電子科技大學通信學院122022-6-25電子科技大學通信學院152022-6-25（Natural sampling） 矩形窄脈沖串矩形窄脈沖串 向向自然抽樣：自然抽樣： g t sns tg ttnT s t( )( ) ( )sm tm t s t sns tg ttnT ssnS fG fffnf( )( )( )sMfM fS f電子科技大學通信學院192022-6-25( )( )()( )ssnm tm ttnTh t( )( )()( )sssnMfM fffnfH f( )h t1均衡后通過均衡后通過LPF恢復恢復LPF以周期脈沖信號作為載波，承載模擬信號的過程稱為以周期

3、脈沖信號作為載波，承載模擬信號的過程稱為模擬脈沖調制模擬脈沖調制（Analog pulse modulation）。）。 電子科技大學通信學院252022-6-25 Mf電子科技大學通信學院HfnB0HfLf3n 的情形的情形：LsLfmff(1)HsHfmff22Lfm B22(1)1LsLHLsHsHfmffffffmffmm下限下限上限上限（1）（2）22LLLfffm BmmINTBB（3）,1HHffnBkBnINTmB令：令：21Hsffm將將 代入式代入式 ，得：，得：min21skfBn,Hfn Mf2M53解：解：（1）miminn221,=52,2.520.520.5212

4、 215,2232 31,621HHHssLLHfffnINTINTkINTBBBkfBfkfMHznffmINTINTfMHzBmBfnm 上限上限(5 6)MHzMHz4-4max( )6scfMHz（Quantizer） 332022-6-25分層電平分層電平量化電平量化電平量量化化范范圍圍kxky量化區(qū)間量化區(qū)間kVV量化電平數(shù)量化電平數(shù)M量化器的參數(shù)：量化器的參數(shù)：分層電平分層電平量化電平量化電平各區(qū)間中心電平各區(qū)間中心電平作為量化輸出電平作為量化輸出電平小結量化噪聲為：量化噪聲為： 它與輸入信號特性及量化器的具體結構參數(shù)密切相關。它與輸入信號特性及量化器的具體結構參數(shù)密切相關。因此

5、，最佳量化器必須針對輸入信號來設計。因此，最佳量化器必須針對輸入信號來設計。 電子科技大學通信學院412022-6-252VM /2/2222/2/21123/2/2112212312iiMMyqiyiixydxx dxVVMxV:信號幅度的有效值rmsx 。 222qVDrmsx-信號的有效值信號的有效值確定信號：確定信號：22( )srmsPs tx時間平均時間平均隨機信號：各態(tài)歷經(jīng)隨機信號：各態(tài)歷經(jīng)222( )( )srmsPE s ts tx（最大歸一化有效值）（最大歸一化有效值）22/3 23nqPkS NM 2/qAvrSNM可見：可見：模擬信號的帶寬模擬信號的帶寬PCM編碼位數(shù)編

6、碼位數(shù)信號功率信號功率 yf xiyix各輸出電平間距各輸出電平間距均勻，均勻，而各量化間距而各量化間距 是非均勻的。是非均勻的。 yfxn 對數(shù)量化：對數(shù)量化：對數(shù)量化及其還原系統(tǒng)的框圖：對數(shù)量化及其還原系統(tǒng)的框圖： 兩個處理單元合在一起稱為兩個處理單元合在一起稱為壓縮壓縮擴張器擴張器（Compandor），簡稱為），簡稱為壓擴器壓擴器。 典型值為典型值為87.6。 106.024.7720log 1lnq dBSnAN量化信噪比量化信噪比: 255255106.024.7720log ln(1)q dBSnN量化信噪比量化信噪比: A取典型值的取典型值的律與律與律量化器的信噪比曲線：律量化

7、器的信噪比曲線： 電子科技大學通信學院652022-6-25016116216716616516316416對數(shù)量化的信噪比改善量：對數(shù)量化的信噪比改善量：實際上是對電平的絕對值實際上是對電平的絕對值進行自然編碼，而用進行自然編碼，而用1與與0表示電平極性的正與負。表示電平極性的正與負。這是這是折疊二進制編碼折疊二進制編碼。 716616516316416 簡稱簡稱折疊碼折疊碼（FBC，F(xiàn)olded binary code）。 折疊碼在絕對值小的電平附近，折疊碼在絕對值小的電平附近，1位傳輸錯誤造成的信號誤差比位傳輸錯誤造成的信號誤差比自然碼的小。折疊碼的特點與話音信號的小信號比例大的特點相結

8、合，自然碼的小。折疊碼的特點與話音信號的小信號比例大的特點相結合，可在平均意義下使傳輸誤碼造成的破壞輕一些?？稍谄骄饬x下使傳輸誤碼造成的破壞輕一些。 量化電平量化電平(8kHz)量化電平量化電平可見數(shù)據(jù)率與帶寬都增加了可見數(shù)據(jù)率與帶寬都增加了50%。 小信號時兩者精度相同，大小信號時兩者精度相同，大信號時對數(shù)量化器精度下降。信號時對數(shù)量化器精度下降。量化電平量化電平(8kHz)量化電平量化電平( )x t( )y tkykykx/PCMS N量化電平量化電平(8kHz)量化電平量化電平( )x t( )y tkykykxqkkexytkkeyy/PCMS N21knkkaa a21knkkbb b(nqteee842022-6-2522/12q 2nM 22tkkEyy21knkkaa a21knkkbb b1202nibiP電子科技大學通信學院852022-6-25/PCMqS NS N_/1/ 4bPCMAvrS NP電子科技大學通信學院862022-6-252/3qPkS NM2/qAvrSNM無無2(/)(/)14(