1、通信原理第6章 模擬信號 數字化與PCM7/16/20221電子科技大學通信學院第6章 模擬信號數字化與PCM 模擬信號的數字化是通信與信息處理的基礎技術。電話通信系統主要采用PCM（脈沖編碼調制）技術實施語音信號的數字化。數字化過程由抽樣、量化與編碼三個基本環節組成：7/16/20222電子科技大學通信學院第6章 模擬信號數字化與PCM 本章目錄：6.1 模擬信號的抽樣6.2 均勻量化與最佳量化6.3 量化信噪比與對數量化6.4 脈沖編碼調制6.5 *差分脈沖編碼調制與增量調制6.6 時分復用7/16/20223電子科技大學通信學院6.1 模擬信號的抽樣7/16/20224電子科技大學通信學

2、院6.1 模擬信號的抽樣7/16/20225電子科技大學通信學院6.1 模擬信號的抽樣7/16/20226電子科技大學通信學院6.1 模擬信號的抽樣7/16/20227電子科技大學通信學院6.1 模擬信號的抽樣7/16/20228電子科技大學通信學院6.1 模擬信號的抽樣從抽樣信號中還原原始信號1、頻域法2、時域法 對上式兩邊進行傅氏反變換，可得時域恢復法的表達式。7/16/20229電子科技大學通信學院6.1 模擬信號的抽樣7/16/202210電子科技大學通信學院6.1 模擬信號的抽樣時域恢復示意圖7/16/202211電子科技大學通信學院6.1 模擬信號的抽樣7/16/202212電子科

3、技大學通信學院6.1 模擬信號的抽樣平頂采樣的數學模型：對于寬度為 的方波函數孔徑失真7/16/202213電子科技大學通信學院6.1 模擬信號的抽樣7/16/202214電子科技大學通信學院6.1 模擬信號的抽樣7/16/202215電子科技大學通信學院6.1 模擬信號的抽樣7/16/202216電子科技大學通信學院6.1 模擬信號的抽樣7/16/202217電子科技大學通信學院6.1 模擬信號的抽樣對于理想采樣7/16/202218電子科技大學通信學院6.1 模擬信號的抽樣書上公式中的 n 相當于 nmax1由公式可以看出：1、n0時，相當于低通采樣定理。2、可用的采樣頻率范圍是不連續的。

4、3、當fL，fH 是 B 的整數倍時，滿足2Bfs工程中常用幾何平均值：7/16/202219電子科技大學通信學院6.1 模擬信號的抽樣7/16/202220電子科技大學通信學院6.1 模擬信號的抽樣求上例中的可使用采樣頻率范圍。將n0，1 代入公式7/16/202221電子科技大學通信學院6.2 均勻量化與最佳量化7/16/202222電子科技大學通信學院6.2 均勻量化與最佳量化7/16/202223電子科技大學通信學院6.2 均勻量化與最佳量化7/16/202224電子科技大學通信學院6.2 均勻量化與最佳量化7/16/202225電子科技大學通信學院6.2 均勻量化與最佳量化注意：分層

5、電平xi和輸出量化電平的取值空間。公式中的假設為：7/16/202226電子科技大學通信學院6.2 均勻量化與最佳量化7/16/202227電子科技大學通信學院6.2 均勻量化與最佳量化均勻量化器的量化誤差假設：輸入采樣電平在V，V之間均勻分布。令：7/16/202228電子科技大學通信學院6.2 均勻量化與最佳量化均勻量化器是V，V均勻分布信號的最佳量化器7/16/202229電子科技大學通信學院6.2 均勻量化與最佳量化均勻量化器對平坦非均勻分布輸入的量化噪聲功率 輸入進入量化區間的概率為：量化噪聲功率為：7/16/202230電子科技大學通信學院6.3 量化信噪比與對數量化7/16/20

6、2231電子科技大學通信學院6.3 量化信噪比與對數量化6.3.1 量化信噪比信噪比定義對于均勻量化器而言，量化噪聲是常數，與信號無關。量化器設計時，-V，V盡可能接近信號的最小、最大值。7/16/202232電子科技大學通信學院6.3 量化信噪比與對數量化7/16/202233電子科技大學通信學院6.3 量化信噪比與對數量化對于A，A上均勻分布的信號：7/16/202234電子科技大學通信學院6.3 量化信噪比與對數量化7/16/202235電子科技大學通信學院6.3 量化信噪比與對數量化假設信號為均勻分布7/16/202236電子科技大學通信學院6.3 量化信噪比與對數量化7/16/202

7、237電子科技大學通信學院6.3 量化信噪比與對數量化信號的動態范圍是指最大信號功率與最小功率之比通常用dB值表示通常考慮信號動態范圍時，量化器的設計要求為：1、最大信號不過載。2、最小信號滿足信噪比要求例：假設信號為正弦波，動態范圍為40dB。信噪比不低于25dB，設計均勻量化器。7/16/202238電子科技大學通信學院6.3 量化信噪比與對數量化設信號表達式為n必須是整數，進位取整得n11如果沒有動態范圍要求，n4就能滿足信噪比要求7/16/202239電子科技大學通信學院6.3 量化信噪比與對數量化7/16/202240電子科技大學通信學院6.3 量化信噪比與對數量化7/16/2022

8、41電子科技大學通信學院6.3 量化信噪比與對數量化7/16/202242電子科技大學通信學院6.3 量化信噪比與對數量化7/16/202243電子科技大學通信學院6.3 量化信噪比與對數量化7/16/202244電子科技大學通信學院6.3 量化信噪比與對數量化7/16/202245電子科技大學通信學院6.3 量化信噪比與對數量化7/16/202246電子科技大學通信學院6.4 脈沖編碼調制7/16/202247電子科技大學通信學院6.4 脈沖編碼調制 7/16/202248電子科技大學通信學院6.4 脈沖編碼調制量化編碼實現方案7/16/202249電子科技大學通信學院6.4 脈沖編碼調制1

9、3比特均勻量化對數編碼7/16/202250電子科技大學通信學院6.4 脈沖編碼調制7/16/202251電子科技大學通信學院13折線7/16/202252電子科技大學通信學院已知量化器的特性及量化電平，求對數編碼問題 對數編碼實際上是求采樣電平落于哪個段（段落碼），這個段的第幾個量化區間（段落碼），以及采樣電平的正負（符號碼）問題。1、首先根據電平的正負確定符號位。2、將電平絕對值歸一化。x=|s|/V。3、根據1/2分段確定段落碼。段節點為 0, 2-7 , 2-6, . , 2-14、段內碼為 ：（x-段起點）/段內分段長度7/16/202253電子科技大學通信學院6.4 脈沖編碼調制7

10、/16/202254電子科技大學通信學院 X軸上最小段長度為1/128，再分16等分，最小量化區間長度為1/2048，以此為單位表示x軸上的坐標。注意：段內量化區間長度=段起點/167/16/202255電子科技大學通信學院7/16/202256電子科技大學通信學院6.4 脈沖編碼調制13比特線性碼 根據對數量化區間的分割，各分段的長度為：每分段等分16各區間，于是最小區間長度為考慮量化輸出電平位于量化區間的中間，若要描述輸出值，分辨率為 ，考慮正負極性，因此需13比特線性碼描述。7/16/202257電子科技大學通信學院6.4 脈沖編碼調制線性碼與對數碼的對應關系7/16/202258電子科

11、技大學通信學院歸一化電平值，0.72、0.008、0.003方法1方法27/16/202259電子科技大學通信學院6.4 脈沖編碼調制7/16/202260電子科技大學通信學院6.4 脈沖編碼調制7/16/202261電子科技大學通信學院6.4 脈沖編碼調制7/16/202262電子科技大學通信學院6.4 脈沖編碼調制7/16/202263電子科技大學通信學院6.5 *差分脈沖編碼調制與增量調制7/16/202264電子科技大學通信學院6.5 *差分脈沖編碼調制與增量調制7/16/202265電子科技大學通信學院6.5 *差分脈沖編碼調制與增量調制7/16/202266電子科技大學通信學院6.

12、5 *差分脈沖編碼調制與增量調制7/16/202267電子科技大學通信學院6.5 *差分脈沖編碼調制與增量調制7/16/202268電子科技大學通信學院6.5 *差分脈沖編碼調制與增量調制7/16/202269電子科技大學通信學院6.5 *差分脈沖編碼調制與增量調制7/16/202270電子科技大學通信學院6.5 *差分脈沖編碼調制與增量調制7/16/202271電子科技大學通信學院6.5 *差分脈沖編碼調制與增量調制7/16/202272電子科技大學通信學院6.5 *差分脈沖編碼調制與增量調制7/16/202273電子科技大學通信學院6.5 *差分脈沖編碼調制與增量調制7/16/202274電子科技大學通信學院6.5 *差分脈沖編碼調制與增量調制7/16/202275電子科技大學通信學院6.6 時分復用7/16/202276電子科技大學通信學院6.6 時分復用7/16/202277電子科技大學通信學院6.6 時分復用7/16/202278電子科技大學通信學院6.6 時分復用7/16/202279電子科技大學通信學院6.6 時分復用7/16/202280電子科技大學通信學院6.6 時分復用7/16/202281電子科技大學通信學院6.6 時分復用7/16/202282電子科技大學通信學院6