現(xiàn)代通信技術(shù)之模擬信號數(shù)字化-文庫吧
2025-01-26 14:01 本頁面
【正文】 一 、 概述 脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)中的信號變換和處理過程如圖所示 。 人民郵電出版社 現(xiàn)代通信技術(shù) 二 、 模擬信號數(shù)字化的第一步是在時間上對信號進行離散化處理 ， 即將時間上連續(xù)的信號處理成時間上離散的信號 ， 這一過程稱之為抽樣 。 1 2 3 人民郵電出版社 現(xiàn)代通信技術(shù) 1 抽樣定義及實現(xiàn)抽樣的電路模型 連續(xù)信號在時間上離散化的抽樣過程如圖所示 。 人民郵電出版社 現(xiàn)代通信技術(shù) 具體地說，就是某一時間連續(xù)信號 f(t)，僅取 f(t0)、 f(t1)、 f(t2) ? 等各離散點數(shù)值，就變成 了時間 離散信號。這個取時間連續(xù)信號離散點數(shù)值 的過程就叫做抽樣。 人民郵電出版社 現(xiàn)代通信技術(shù) 2 設(shè)時間連續(xù)信號 f(t)， 其最高截止頻率為 fM。 如果用時間間隔為 Ts≤1/2fM的開關(guān)信號對 f(t)進行抽樣 ，則 f(t) 就可被樣值信號 fs(t)=f(nTs)來惟一地表示 。 或者說 ， 要從樣值序列無失真地恢復(fù)原時間連續(xù)信號 ，其抽樣頻率應(yīng)選為 fs≥2fM。 這就是著名的奈奎斯特抽樣定理 、 簡稱抽樣定理 。 語聲信號的最高頻率限制在 3400Hz， 這時滿足抽樣定理的最低抽樣頻率應(yīng)為 fsmm=6800Hz,為了留有一定的防衛(wèi)帶 ， 原 CCITT規(guī)定語音信號的抽樣頻率為 fs=8000Hz， 這樣 ， 就留出了 8000–6800=1200Hz作為濾波器的防衛(wèi)帶 。 人民郵電出版社 現(xiàn)代通信技術(shù) 3 實行抽樣的開關(guān)函數(shù)是單位沖激脈沖序列 ，即理想抽樣； 通過理想低通濾波器恢復(fù)原語聲信號 。 (1) 如果前置低通濾波器性能不良 ， 或抽樣頻率不能滿足 fs≥ 2fM的條件 ， 都會產(chǎn)生折疊噪聲 。 (2) 抽樣展寬的孔徑效應(yīng)失真 。 人民郵電出版社 現(xiàn)代通信技術(shù) 三、 量化 1 2 3 人民郵電出版社 現(xiàn)代通信技術(shù) 1 量化是把信號在幅度域上連續(xù)取值變換為幅度域上離散取值的過程 。 具體的定義是 ， 將幅度域連續(xù)取值的信號在幅度域上劃分為若干個分層 ， 在每一個分層范圍內(nèi)的信號值用 “ 四舍五入 ” 的辦法取某一個固定的值來表示 。 這一近似過程一定會產(chǎn)生誤差 。 量化誤差就是指量化前后信號之差 ， 通常用功率來表示 ， 稱之為量化噪聲 。 返回 人民郵電出版社 現(xiàn)代通信技術(shù) 2 量化可以分為均勻量化與非均勻量化兩種方式 。 各量化分級間隔相等的量化方式即為均勻量化 。 均勻量化時 在整個輸入信號的幅度范圍內(nèi)量化級的大小都是相等的 。 在非過載區(qū)內(nèi) ， 量化值隨輸入信號的變化而離散地變化 ， 并且量化誤差總是限制在一定的范圍之內(nèi) 。 在過載區(qū)內(nèi) ， 量化輸出就不再隨輸入信號的變化而變化 ， 而是保持在輸出的最大量化值上 ， 故量化誤差將隨著信號的增加而增大 。 量化噪聲有非過載量化噪聲和過載量化噪聲 。 人民郵電出版社 現(xiàn)代通信技術(shù) 對于均勻量化則是將 U～ +U范圍內(nèi)均 勻等分為 N個量化間隔 ， 則 N稱為量化級數(shù) 。 設(shè)量化間隔為 Δ， Δ=2U/N 如量化值取于每一量化間隔的中間值，在非 ema (u)=Δ/2 但在過載區(qū)內(nèi)的量化誤差 ， 即過載量化誤差則會大于 Δ/2。 人民郵電出版社 現(xiàn)代通信技術(shù) 非過載區(qū)內(nèi)量化噪聲功率應(yīng)為： 或 2)(1212 ??? 2322NU?? 人民郵電出版社 現(xiàn)代通信技術(shù) 根據(jù)信噪比的定義 ， 我們可求得量化信噪比 ，即信號功率與量化噪聲功率之比 ， 可表示為： 其中 S= ue2 為信號功率 eeueuNUuNquqNSee2222223/???? 人民郵電出版社 現(xiàn)代通信技術(shù) 如前所述 ， N為量化分級數(shù) 。 在 二進制數(shù)字信號編碼中 ， 編碼碼組的碼位數(shù) l 與量化分級數(shù) N的關(guān)系是：
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