【正文】 aⅠⅡy＝1＋lnAAxx1＝A1y1＝1 ＋ ln A1y ＝1 ＋ ln A1 ＋ ln Ax( b )0x小信號區(qū)域大信號區(qū)域0? 實際中 A律壓縮實現(xiàn)不容易，因為器件的非線性不易產生，且壓縮與擴張又不好完全一致。 實現(xiàn)方法： 實際中，非均勻量化的實現(xiàn)方法通常是將抽樣值通過壓縮再進行均勻量化。 缺點 ： 但在語音信號數(shù)字化通信（或叫數(shù)字電話通信）中，均勻量化則有一個明顯的不足：量化噪比隨信號電平 的 減小而下降 。 均勻量化器廣泛應用于 線性 A/D變換 接口 ， 例如在計算機的 A/D變換中 ， N為 A/D變換器的位數(shù) ， 常用的有 8位 、 12位 、 16位等不同精度 。 2311)1(212)(12112)(21)21()2()21()(1vvadxavviaxdxaqxNMiMiviaviaMimmiqii??????????????? ?? ????????????aM 2???2022201221MNS)v(MdxaxSqaa??? ???0qN0qS( ) d B 2 0 l g MNM =2S( ) d B =6 NN?N增加 1位，提高 6dB。 (2) 量化間隔 取決于輸入信號的變化范圍和量化電平數(shù)。 )()( sqsq kTmkTme ??它要求 兩個方面 滿足要求： 取值大小 25dB以上 動態(tài)范圍 5~45 或 0~50dB 以 （ a,b） 或 （ a， a） 表示 都滿足要求 PCM系統(tǒng)抗噪聲性能也主要由 量化信噪比 決定。 量化及其量化特性 1. 量化定義： 2 .量化信號 用 預先規(guī)定的有限個電平 來表示模擬抽樣值的過 程，如后圖。 分類： 相應有 PAM（脈幅調制）、 PDM（脈寬調制）和 PPM（脈位調制）。這種現(xiàn)象稱為 孔徑失真 . sM ( )? M( )?得到的 使原頻譜 產生頻率失真 依賴 LPF無法恢復 。)()()(39。 應用 ： FDM數(shù)字化， SBC—— 子帶編碼 例題 51 2015000Hz，對其進行抽樣，問題：抽樣頻率為多少？為了降低抽樣頻率，讓信號先經(jīng)過一個低通濾波器，截止頻率為 6000Hz，問抽樣頻率為 13000Hz時，能否從樣值中無失真的恢復出來？如果抽樣頻率為 11000Hz時，情況如何？ ，頻率范圍是 2100Hz2400Hz，那么，抽樣頻率最小為多少？ 思考： ? 抽樣定理的意義是什么？ ? 對于同一信號，抽樣頻率的高低有什么影響？ ? 舉例說出抽樣定理的應用實例 第 5章 模擬信號的數(shù)字傳輸 引言 模擬信號的抽樣 實際抽樣 脈沖調制 模擬信號的量化 脈沖編碼調制 差分脈沖編碼調制（ DPCM）與自適應差分脈沖 調制（ ADPCM） 增量調制（ DM） 時分多路復用和多路數(shù)字電話系統(tǒng) 實際抽樣 前面抽樣定理用的 周期性沖激序列 實際上不易產生，通常用 窄脈沖串 來完成抽樣。 示意圖 000)( ?MHf? Lf? Lf Hfsf sf2 sf3 fsf? sf2? ? sf3?ffsfsf2 sf3sf? sf2? sf3?sf sf2 sf3sf? sf2? sf3?Ms( ω )δT( ω )證明第（ 2）種情況 ? 帶通信號的最高頻率 fH不是帶寬 B的整數(shù)倍。 )(M S ?)(M S ?)(M ? )(M ?s?已抽樣信號的頻譜 ? ??nsss nMTM )(1)( ???抽樣定理的全過程： 得到結論： HsHHsfT)f(T212222???? ???奈奎斯特間隔： 抽樣的最大時間間隔： 注意： 當抽樣間隔大于奈奎斯特間隔時，抽樣函數(shù)的頻譜會重疊。 Hs fT 21?。（帶寬大，因 Rb大）。 ? 本章重點討論模擬信號數(shù)字化的基本方法。第 5章 模擬信號的數(shù)字傳輸 通信系統(tǒng)原理 第 5章 模擬信號的數(shù)字傳輸 引言 模擬信號的抽樣 實際抽樣 脈沖調制 模擬信號的量化 脈沖編碼調制 差分脈沖編碼調制（ DPCM）與自適應差分脈沖 調制（ ADPCM） 增量調制（ DM） 時分多路復用和多路數(shù)字電話系統(tǒng) 基于微機的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 引言 ? 在數(shù)字通信系統(tǒng)中信道傳輸?shù)氖菙?shù)字信號。主要有 PCM 、 ΔM和 ADPCM 。 ? 抽樣類似物理實驗中實驗曲線的描繪。 （包含兩個問題） 模型 )()()( ttmtm sTs ??的值。 )2( Hs ff ?抽樣頻率不同時， 的變化如圖 sM ( )?2) 如何利用抽樣值恢復原始信號 )](M)(G[T)(M)(MT)(G)n(MT)(M)(G).(M)(MsssnnsssHsHHH????????????????????? ???????22211所以：因此：頻譜的低通濾波器便可得到通過截止頻率為將H H HaHHs i n th ( t ) S ( t )t? ? ??? ? ???從時域上分析： )]n T st[Sam)t(Sa)nTt(m)t(mn)t(m:m )nTt(m)t(m)t(Sa)t(m)t(h)t(mT)t(mHnnnHsnnnnsnnnsHsss??????????????????????????????（＝＝個抽樣的第已知：?????濾波器的傳遞函數(shù) m(t)在時間域的表達式可以由抽樣值構成，即將每個抽樣值 和一個抽樣函數(shù)相乘后 得到的波形加起來就得到原信號 m(t)。 Hf n B k B??時，證明如下，這里 n=5 取整|]Bf[n H?抽樣頻率的選取原則： 已抽樣信號的頻譜不發(fā)生重疊。具體試驗方法又分為下面兩種： 自然抽樣（曲頂） 瞬時抽樣（平頂） 自然抽樣（曲頂） 模型： 圖解法觀察過程如下： 脈沖載波 Sp(t)由脈寬為 秒，重復周期為 Ts秒的矩形脈沖串組成。)(1 )()(21)(39。 ()sT t?所以，恢復模型變?yōu)椋? 抽樣化的信號為平頂，高度為抽樣時刻的瞬時值。 第 5章 模擬信號的數(shù)字傳輸 引言 模擬信號的抽樣 實際抽樣 脈沖調制 模擬信號的量化 脈沖編碼調制 差分脈沖編碼調制（ DPCM）與自適應差分脈沖 調制（ ADPCM） 增量調制（ DM） 時分多路復用和多路數(shù)字電話系統(tǒng) 模擬信號的量化 提出原因： 模擬信號抽樣以后，抽樣值可以有無窮多個，如果用 N個二進制數(shù)字信號 表示該樣值的大小，只有有限個電平與之對應，因此，抽樣值必須必須被劃分為 M個離散電平，即量化電平。 qSm (kT )——量化器的輸出樣值 ——實際抽樣值 )(skTm量化過程示意圖 m1等：量化區(qū)間的端點 3. 量化電平 1q.…. Mq q S im ( k T ) q?指量化器可能的輸出電平， M為量化電平數(shù)。 7. 過載量化噪聲 當實際信號幅度超過量化范圍時，稱發(fā)生了過載，此時失真嚴重。 ??? v例如：當信號的變化范圍和量化電平數(shù)確定后，量化間隔也確定。 信號功率 要想提高 ， 均勻量化只好提高 M， 而 M大了 ， 相應編碼位數(shù) N大 ， 數(shù)據(jù)速率高 ， 有效性低 。 另外 ， 在遙測遙控系統(tǒng) 、 儀表 、 圖像信號的數(shù)字化接口等中 ， 也都使用均勻量化器 。 非均勻量化 出發(fā)點： 是根據(jù)信號的不同區(qū)間來確定量化間隔，目的是改善小信號時的量化信噪比。所謂壓縮實際上是用一個非線性變換電路將輸入變量變換成另一變量，即 非均勻量化就是對壓縮后的變量進行均勻量化。故實際上采用另一種折線法。 分析 13折線與 A律的逼近程度： 比較：兩種小信號時斜率 A律： Axy 1 ln A? ?A 161 l n Adydx ???13折線： 18 161128yx????值，計算當 xyeAxyxeAxAxyAAxyyeA)88,87...84,83,82()(1ln)1(ln)l n (lnln1ln1ln1ln11????????????其他段也基本相同 ——很逼近。 實際應用 編碼實現(xiàn) ： 自然二進制碼 折疊二進制碼 需解決的問題 碼型問題 碼位數(shù)的選擇 負極性 正極性 自然碼的特點 ? 自然碼的碼型沒有相似之處，每個碼組對應一個量化電平。 當小信號 1000變?yōu)?0000時 折疊碼的特點 ? 第一位碼表示極性，雙極性信號可以采用單極性編碼的方法，采用折疊碼可以簡化編碼的過程。 ? 輸入信號小，量化間隔就小，在 13折線的第一、二段，信號動態(tài)變化范圍 1/128,再等分 16段，則每一小段長度為： 321161212 0 4 811611 2 81????)()(最大量化間隔：最小量化間隔：3 .編碼方法 —— 逐次比較法 原理圖： 例題 54：設輸入信號抽樣值為 +1270個量化單位，采用逐次比較法，將它按 A律 13折線編成 8位碼。 實驗中可看到：每個取樣值量化后都存在量化噪聲 ， 恢復出的結果與發(fā)端類似 ， 但有抖動 。 每個碼組代表一個抽樣值，當錯一個碼時， 如：一個自然碼組： 一個碼組由于誤碼在譯碼器輸出端造成的平均誤差功率： ? 求錯誤碼組的平均間隔時間 )( fHR信道加性噪聲誤碼 錯碼組間的平均間隔為 ：