通信原理》習(xí)題二(34章)

1、 通信原理習(xí)題課二 潘若禹 通信基礎(chǔ)教研室第三章模擬信號的調(diào)制和解調(diào)第三章模擬信號的調(diào)制和解調(diào)v調(diào)制的目的、定義和分類調(diào)制的目的、定義和分類v線性調(diào)制的一般模型線性調(diào)制的一般模型v常規(guī)雙邊帶調(diào)幅常規(guī)雙邊帶調(diào)幅(AM) (AM) 抑制載波雙邊帶調(diào)幅抑制載波雙邊帶調(diào)幅(DSB-SC)(DSB-SC)單邊帶調(diào)制單邊帶調(diào)制(SSB) (SSB) 殘留邊帶調(diào)制殘留邊帶調(diào)制(VSB)(VSB)v上述各種線性調(diào)制的時(shí)域和頻域表示，調(diào)制與解調(diào)上述各種線性調(diào)制的時(shí)域和頻域表示，調(diào)制與解調(diào)方法方法v線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能，門限效應(yīng)線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能，門限效應(yīng)v頻分復(fù)用頻分復(fù)用1.1.調(diào)制調(diào)制1)1)調(diào)制目

2、的調(diào)制目的 將基帶調(diào)制信號變換成適合在信道中傳輸?shù)囊颜{(diào)信號；將基帶調(diào)制信號變換成適合在信道中傳輸?shù)囊颜{(diào)信號； 實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用；實(shí)現(xiàn)信道的多路復(fù)用； 改善系統(tǒng)抗噪聲性能。改善系統(tǒng)抗噪聲性能。2)2)定義定義調(diào)制是基帶信號的變化規(guī)律去改變高頻載波某些參數(shù)的過程。調(diào)制是基帶信號的變化規(guī)律去改變高頻載波某些參數(shù)的過程。3)3)分類分類 由于調(diào)制信號可以是模擬信號、數(shù)字信號，載波可以是由于調(diào)制信號可以是模擬信號、數(shù)字信號，載波可以是連續(xù)波、脈沖，因此有連續(xù)波、脈沖，因此有模擬連續(xù)波調(diào)制（本章）模擬連續(xù)波調(diào)制（本章）、數(shù)字連續(xù)數(shù)字連續(xù)波調(diào)制波調(diào)制、模擬脈沖調(diào)制模擬脈沖調(diào)制、數(shù)字脈沖調(diào)制。數(shù)字脈沖調(diào)制。

3、 模擬連續(xù)波調(diào)制分類：模擬連續(xù)波調(diào)制分類： (1)(1)幅度調(diào)制（屬幅度調(diào)制（屬線性調(diào)制線性調(diào)制）AM DSB SSB VSBAM DSB SSB VSB (2) (2)角度調(diào)制角度調(diào)制( (屬屬非線性調(diào)制非線性調(diào)制) FM PM) FM PM4 4）模擬調(diào)制系統(tǒng)模型）模擬調(diào)制系統(tǒng)模型 圖中圖中m(t)m(t)為調(diào)制信號，為調(diào)制信號，c(t)c(t)為載波，為載波，S Sm m(t)(t)為已調(diào)信為已調(diào)信號，號，n(t)n(t)為噪聲。其中，發(fā)送濾波器和接收濾波器皆為為噪聲。其中，發(fā)送濾波器和接收濾波器皆為帶通濾波器帶通濾波器BPFBPF。 2.2.幅度調(diào)制的原理幅度調(diào)制的原理 幅度調(diào)制是高頻

4、正弦載波的幅度隨調(diào)制信號作線性變幅度調(diào)制是高頻正弦載波的幅度隨調(diào)制信號作線性變化的過程。由于調(diào)制過程是基帶信號頻譜的平移或線性化的過程。由于調(diào)制過程是基帶信號頻譜的平移或線性變換，因而又稱線性調(diào)制。變換，因而又稱線性調(diào)制。1 1）幅度調(diào)制器一般模型）幅度調(diào)制器一般模型 圖中，圖中，m(t)m(t)為調(diào)制信號，為調(diào)制信號， 為載波。為載波。相乘器用以實(shí)現(xiàn)調(diào)制（頻譜搬移），濾波器相乘器用以實(shí)現(xiàn)調(diào)制（頻譜搬移），濾波器 用用來濾取有用分量。此圖對應(yīng)模擬調(diào)制系統(tǒng)的第一個(gè)來濾取有用分量。此圖對應(yīng)模擬調(diào)制系統(tǒng)的第一個(gè)方框。方框。2 2）幅度解調(diào)器一般模型）幅度解調(diào)器一般模型 (1)(1)相干解調(diào)器一般模型

5、相干解調(diào)器一般模型 (2)(2)非相干解調(diào)器非相干解調(diào)器（包絡(luò)檢波器）（包絡(luò)檢波器） 包絡(luò)檢波器被認(rèn)為是最簡單的非線性電路，它可以只包絡(luò)檢波器被認(rèn)為是最簡單的非線性電路，它可以只包括一個(gè)二極管和一個(gè)電容器。理想情況下，其輸出就等包括一個(gè)二極管和一個(gè)電容器。理想情況下，其輸出就等于輸入信號的包絡(luò)。于輸入信號的包絡(luò)。3.3.角度調(diào)制的原理角度調(diào)制的原理 角度調(diào)制是角度調(diào)制是載波相角隨調(diào)制信號作變化載波相角隨調(diào)制信號作變化的過程。由于調(diào)的過程。由于調(diào)制過程并非基帶信號頻譜的簡單平移或線性換，故稱為非制過程并非基帶信號頻譜的簡單平移或線性換，故稱為非線性調(diào)制。線性調(diào)制。4 4.線性系統(tǒng)的抗噪聲性能線性

6、系統(tǒng)的抗噪聲性能 研究的問題是信道中存在加性高斯白噪聲時(shí)，各種線性研究的問題是信道中存在加性高斯白噪聲時(shí)，各種線性調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能。考慮到信道中加性噪聲只對已調(diào)制調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能?？紤]到信道中加性噪聲只對已調(diào)制信號的接收產(chǎn)生影響，因而調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能可用解調(diào)信號的接收產(chǎn)生影響，因而調(diào)制系統(tǒng)的抗噪聲性能可用解調(diào)器的抗噪聲性能來衡量。器的抗噪聲性能來衡量。 分析解調(diào)器抗噪聲性能的模型分析解調(diào)器抗噪聲性能的模型 圖中，圖中，S Sm m(t)(t)為已調(diào)信號（如為已調(diào)信號（如AMAM、DSBDSB、SSBSSB、VSBVSB）；）； n(t)n(t)為信道加性噪聲，它是均值為零的高斯白噪

7、聲。為信道加性噪聲，它是均值為零的高斯白噪聲。5.AM5.AM調(diào)制調(diào)制 1)1)表達(dá)式表達(dá)式 時(shí)域表達(dá)式時(shí)域表達(dá)式 載頻項(xiàng)載頻項(xiàng) 邊帶項(xiàng)邊帶項(xiàng) 頻域表達(dá)式頻域表達(dá)式 載頻項(xiàng)載頻項(xiàng) 邊帶項(xiàng)邊帶項(xiàng) 在在AMAM中，若中，若 , ,則將出現(xiàn)過調(diào)幅，通常要避免。則將出現(xiàn)過調(diào)幅，通常要避免。 其中，其中， 調(diào)幅度調(diào)幅度 。 結(jié)論：結(jié)論： (1)(1)若若 , ,出現(xiàn)出現(xiàn)過調(diào)幅過調(diào)幅現(xiàn)象。此時(shí)現(xiàn)象。此時(shí) 包絡(luò)不隨包絡(luò)不隨 變化變化而變化。而變化。 (2) (2) 頻譜是頻譜是 頻譜的線性搬移，帶寬頻譜的線性搬移，帶寬 )(cos)()(cos)(cos)()(00ttxtAttxAtScccAM)()(2

8、1)()()(0ccccAMXXAS0max)(Atx)()(0txAtAminmaxminmax)()()()(tAtAtAtAma1 am)(tSAM)(tx)(SAM)(XmAMfB2 (3)AM (3)AM信號的頻譜由上邊帶信號的頻譜由上邊帶(USB)(USB)、下邊帶、下邊帶(LSB)(LSB)和載頻組成，和載頻組成， USBUSB與與LSBLSB對稱，具有相同的信息。對稱，具有相同的信息。 2)2)調(diào)制解調(diào)方式調(diào)制解調(diào)方式 調(diào)制：調(diào)制： 解調(diào)：解調(diào)：相干解調(diào)相干解調(diào)（同步檢測）、（同步檢測）、非相干解調(diào)非相干解調(diào)（包絡(luò)檢波）（包絡(luò)檢波） 實(shí)際中，實(shí)際中，AMAM常采用簡單的非相干解

9、調(diào)。常采用簡單的非相干解調(diào)。 3)3)抗噪聲性能抗噪聲性能 本書采用本書采用非相干解調(diào)非相干解調(diào)作性能分析作性能分析 (1)(1)大信噪比情況（大信噪比情況（ ） 解調(diào)器輸入端的信號功率解調(diào)器輸入端的信號功率S Si i和噪聲功率和噪聲功率N Ni i AMiiBnNtxAS0220)(212)()()(220tntntxAQI 解調(diào)器輸出端的信號功率解調(diào)器輸出端的信號功率S S0 0和噪聲功率和噪聲功率N N0 0 調(diào)制制度增益調(diào)制制度增益 (2)(2)小信噪比情況（小信噪比情況（ ） 在小信噪比的情況下，信號會(huì)淹沒在噪聲中，輸出信噪比在小信噪比的情況下，信號會(huì)淹沒在噪聲中，輸出信噪比會(huì)隨著

10、輸入信噪比減小而急劇惡化（快速下降），這種現(xiàn)象稱會(huì)隨著輸入信噪比減小而急劇惡化（快速下降），這種現(xiàn)象稱為為門限效應(yīng)門限效應(yīng)。開始出現(xiàn)門限效應(yīng)的輸入信噪比稱為。開始出現(xiàn)門限效應(yīng)的輸入信噪比稱為門限值門限值。 由于在小信噪比的情況下，包絡(luò)檢波器的性能較相干解調(diào)由于在小信噪比的情況下，包絡(luò)檢波器的性能較相干解調(diào)器差，所以在噪聲條件惡劣下常采用器差，所以在噪聲條件惡劣下常采用相干解調(diào)相干解調(diào)。6.DSB6.DSB調(diào)制調(diào)制 為了節(jié)省功率，可將為了節(jié)省功率，可將AMAM信號中的載波抑制掉（信號中的載波抑制掉（將直流分量將直流分量 去掉去掉），即演變?yōu)橐种戚d波雙邊帶調(diào)幅（），即演變?yōu)橐种戚d波雙邊帶調(diào)幅（DS

11、BDSB）。）。AMBnNtxS0020)()()(2220200txAtxNSNSGiiAM)()()(220tntntxAQI0A1)1)表達(dá)式表達(dá)式 時(shí)域表達(dá)式時(shí)域表達(dá)式 頻域表達(dá)式頻域表達(dá)式結(jié)論：結(jié)論： (1) (1) 頻譜是頻譜是 頻譜的線性搬移，帶寬頻譜的線性搬移，帶寬 (2)DSB(2)DSB信號是信號是AMAM信號當(dāng)信號當(dāng)A A0 0=0=0的特例的特例2)2)調(diào)制解調(diào)方式調(diào)制解調(diào)方式 調(diào)制：調(diào)制： 解調(diào)：解調(diào)：相干解調(diào)相干解調(diào)3)3)抗噪性能抗噪性能 解調(diào)器輸入端的信號功率解調(diào)器輸入端的信號功率SiSi和噪聲功率和噪聲功率NiNittxtScDSBcos)()( 2)(2)(

12、)(ccDSBXXS)(SDSB)(XmDSBfB2DSBiiBnNtxS02)(21 解調(diào)器輸出端的信號功率解調(diào)器輸出端的信號功率S S0 0和噪聲功率和噪聲功率N N0 0 調(diào)制制度增益調(diào)制制度增益7.SSB7.SSB調(diào)制調(diào)制 單邊帶調(diào)制中，只傳送雙邊帶調(diào)幅信號中的一個(gè)邊帶，頻帶利用率單邊帶調(diào)制中，只傳送雙邊帶調(diào)幅信號中的一個(gè)邊帶，頻帶利用率提高一倍。提高一倍。1)1)表達(dá)式表達(dá)式 時(shí)域表達(dá)式時(shí)域表達(dá)式 式中式中“-”-”表示上邊帶表示上邊帶,“+”,“+”表示下邊帶，表示下邊帶， 是是 的希爾伯特變換。的希爾伯特變換。結(jié)論：結(jié)論： 頻譜是頻譜是 頻譜的線性搬移，帶寬頻譜的線性搬移，帶寬D

13、SBBnNtxS002041)(41200iiDSBNSNSG)(sin)(21)(cos)(21)(ttxttxtSccSSB)(tx)(tx)(SSSB)(XmSSBfB 2)2)調(diào)制解調(diào)方式調(diào)制解調(diào)方式 調(diào)制：濾波法、相移法調(diào)制：濾波法、相移法 解調(diào)：解調(diào)：相干解調(diào)相干解調(diào)3)3)抗噪性能抗噪性能 解調(diào)器輸入端的信號功率解調(diào)器輸入端的信號功率SiSi和噪聲功率和噪聲功率NiNi 解調(diào)器輸出端的信號功率解調(diào)器輸出端的信號功率S S0 0和噪聲功率和噪聲功率N N0 0 調(diào)制制度增益調(diào)制制度增益SSBiiBnNtxS02)(SSBBnNtxS002041)(41100iiSSBNSNSG8.

14、VSB8.VSB調(diào)制調(diào)制 殘留邊帶調(diào)制從頻域上來看是介于殘留邊帶調(diào)制從頻域上來看是介于DSBDSB和和SSBSSB之間的一種調(diào)制之間的一種調(diào)制方式，它保留了一個(gè)邊帶和另一個(gè)邊帶的一部分。它即比方式，它保留了一個(gè)邊帶和另一個(gè)邊帶的一部分。它即比DSBDSB信信號帶寬小，又比號帶寬小，又比SSBSSB調(diào)制易實(shí)現(xiàn)，是二者的折衷方案。調(diào)制易實(shí)現(xiàn)，是二者的折衷方案。 VSBVSB信號相干解調(diào)時(shí)無失真恢復(fù)基帶信號信號相干解調(diào)時(shí)無失真恢復(fù)基帶信號 的條件的條件: : 即殘留邊帶濾波器在即殘留邊帶濾波器在 處具有互補(bǔ)對稱特性。處具有互補(bǔ)對稱特性。結(jié)論：結(jié)論： (1)VSB(1)VSB是介于是介于DSBDSB和

15、和SSBSSB間的一種調(diào)制間的一種調(diào)制 (2)VSB(2)VSB帶寬帶寬 滿足滿足9.9.頻分復(fù)用（頻分復(fù)用（FDMFDM） 復(fù)用技術(shù)：若干路彼此獨(dú)立的信號，先組合為一個(gè)復(fù)合信號，復(fù)用技術(shù)：若干路彼此獨(dú)立的信號，先組合為一個(gè)復(fù)合信號，再在同一信道傳輸?shù)募夹g(shù)。再在同一信道傳輸?shù)募夹g(shù)。 )(tx常數(shù))()(CVSBCVSBHHcDSBVSBSSBBBBVSBB 頻分復(fù)用：將多路信號按頻率的不同進(jìn)行復(fù)接并傳輸?shù)姆椒?。頻分復(fù)用：將多路信號按頻率的不同進(jìn)行復(fù)接并傳輸?shù)姆椒ā?頻分復(fù)用的分類：直接法、復(fù)級法頻分復(fù)用的分類：直接法、復(fù)級法 直接直接法法FDM:FDM: 信道的帶寬被分成若干個(gè)相互不重疊的頻段

16、，每路信號占用其中一個(gè)信道的帶寬被分成若干個(gè)相互不重疊的頻段，每路信號占用其中一個(gè)頻段，因而在接收端可采用適當(dāng)?shù)膸V波器將多路信號分開，從而恢頻段，因而在接收端可采用適當(dāng)?shù)膸V波器將多路信號分開，從而恢復(fù)出所需要的原始信號。復(fù)出所需要的原始信號。 復(fù)級法復(fù)級法FDMFDM： 利用多級調(diào)制產(chǎn)生合成信號。具體原理框圖見利用多級調(diào)制產(chǎn)生合成信號。具體原理框圖見P117P117圖圖5-25-2 例例3.13.1已知線性調(diào)制信號表示式為：已知線性調(diào)制信號表示式為： 式中，式中， 。試。試畫出它的頻譜圖。畫出它的頻譜圖。 思路：思路：1.1.首先應(yīng)求調(diào)制信號的首先應(yīng)求調(diào)制信號的 2.2.根據(jù)根據(jù) 畫頻

17、譜圖畫頻譜圖 注意：利用積化合差公式注意：利用積化合差公式6cttccos)sin5 . 01 ()(m)(m 解：解： tttttttmcccccsinsin41coscossin5 . 0costtt5sin7sin416cos 5577466 jm3-103-10解答：解答： ttAtctxAtSAM40010cos2000cos2t t t A44010cos2000cos210cos2t t t A8000cos12000cos10cos240 ASAM80008000120001200010102440 t t t t tctxtSDSB8000cos12000cos10cos20

18、00cos24 SDSB800080001200012000 t tx2000sin tttttxttxtSUSB12000cos102000cos10sin10cos444 1200012000USBS t t t tSLSB8000cos102000cos4 80008000LSBS3.11 3.11 解答：解答：AMAM信號的畫法：信號的畫法： 1)1)把把 抬高抬高 , ,并把波形改為虛線并把波形改為虛線( (正包絡(luò)正包絡(luò)) )； 2)2)與正包絡(luò)對應(yīng)畫出負(fù)包絡(luò)；與正包絡(luò)對應(yīng)畫出負(fù)包絡(luò)； 3)3)在正包絡(luò)和負(fù)包絡(luò)間填充高頻振蕩在正包絡(luò)和負(fù)包絡(luò)間填充高頻振蕩( (載波載波) )。 DSB

19、DSB信號的畫法：信號的畫法： 1)1)把把 波形改為虛線；波形改為虛線； 2)2)畫出畫出1)1)所得包絡(luò)的反向包絡(luò)；所得包絡(luò)的反向包絡(luò)； 3)3)在兩根包絡(luò)線之間填充高頻振蕩在兩根包絡(luò)線之間填充高頻振蕩( (載波載波) )。 注意：在調(diào)制信號注意：在調(diào)制信號 過零點(diǎn)，高頻振蕩相位應(yīng)突變過零點(diǎn)，高頻振蕩相位應(yīng)突變 ( (反相點(diǎn)反相點(diǎn)) )(tx0m)(tx)(tx1803-123-12解答：解答：20000210cccfkHzf，可得由 tt t AmttmmtScAM20000cos600sin100sincos00t t t t Atm19400sin20600sin19900sin20

20、100sin220000cos0 2010020100220000200000AjmSAM194001940020600206001990019900 100.510.050.559.950.4510.30.89.70.2fkHzHfkHzHfkHzHfkHzHfkHzH HSSAMVSB HSSAMVSBA jm2010055. 02010055. 02200002000020206008 . 01990045. 01990045. 0194002 . 0194002 . 0206008 . 0At mtSVBS19400sin2 . 020600sin8 . 019900sin45. 02

21、0100sin55. 0220000cos2)(03.13 3.13 解答：解答： (1)(1)為了保證信號順利通過和盡可能地濾除噪聲，帶通濾波器的帶寬等為了保證信號順利通過和盡可能地濾除噪聲，帶通濾波器的帶寬等于已調(diào)信號的帶寬于已調(diào)信號的帶寬 ，其中心頻率為，其中心頻率為100kHz,100kHz,故有：故有： (2) (2) 題目給出的是雙邊功率譜密度，這里需要單邊功率譜密題目給出的是雙邊功率譜密度，這里需要單邊功率譜密度。度。 (3)(3)因?yàn)橐驗(yàn)?所以所以 (4)(4)根據(jù)雙邊帶解調(diào)器的輸出噪聲和輸入噪聲功率關(guān)系，有根據(jù)雙邊帶解調(diào)器的輸出噪聲和輸入噪聲功率關(guān)系，有 kHzfBm1020

22、)(kfHkHzfkHz10595其它kWSi10WBfPBnNni10)(201000iiNS2DSBG2000200iiNSNSWNNi5 . 2410HzWkHzWfNfPmn/1025. 0105 . 22)(300雙mnffPN)(200雙kHzf5第四章第四章 模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸v模擬信號的數(shù)字傳輸模擬信號的數(shù)字傳輸v抽樣定理抽樣定理vPAMPAM調(diào)制調(diào)制v模擬信號的量化模擬信號的量化vPCMPCM調(diào)制調(diào)制v時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用1.1.模擬信號的數(shù)字傳輸框圖模擬信號的數(shù)字傳輸框圖 為了在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸模擬信號，發(fā)送端首先應(yīng)將模擬信為了在數(shù)字通信系統(tǒng)中傳輸模擬信號，

23、發(fā)送端首先應(yīng)將模擬信號抽樣，使其成為一系列離散的抽樣值，然后再將抽樣值量化為號抽樣，使其成為一系列離散的抽樣值，然后再將抽樣值量化為相應(yīng)的量化值，并經(jīng)編碼變換成數(shù)字信號，用數(shù)字通信方式傳輸，相應(yīng)的量化值，并經(jīng)編碼變換成數(shù)字信號，用數(shù)字通信方式傳輸，在接收端相應(yīng)地將接收到的數(shù)字信號恢復(fù)成模擬信號。在接收端相應(yīng)地將接收到的數(shù)字信號恢復(fù)成模擬信號。2.2.抽樣定理抽樣定理 抽樣定理：一個(gè)頻帶限制在抽樣定理：一個(gè)頻帶限制在 內(nèi)的時(shí)間連續(xù)的信號內(nèi)的時(shí)間連續(xù)的信號 ，如果，如果以以 秒的間隔抽樣秒的間隔抽樣, ,則則 將被所得到的抽樣值完全確定。將被所得到的抽樣值完全確定。 是抽樣的最大間隔是抽樣的最大間

24、隔, ,它被稱為奈奎斯特間隔。它被稱為奈奎斯特間隔。 稱為奈奎斯特速率。稱為奈奎斯特速率。), 0 (Hf)(tm)2(1Hf)(tm)2 (1HfTHsff23.3.脈沖振幅調(diào)制脈沖振幅調(diào)制(PAM)(PAM) 脈沖調(diào)制是采用時(shí)間上離散的脈沖調(diào)制是采用時(shí)間上離散的脈沖串作為載波脈沖串作為載波的調(diào)制方式，其的調(diào)制方式，其分為脈幅調(diào)制分為脈幅調(diào)制(PAM)(PAM)、脈寬調(diào)制、脈寬調(diào)制(PDM)(PDM)和脈位調(diào)制和脈位調(diào)制(PPM)(PPM)。 PAMPAM：脈沖載波的幅度隨基帶信號變化的一種調(diào)制方式。：脈沖載波的幅度隨基帶信號變化的一種調(diào)制方式。在這在這里，調(diào)制信號是模擬信號，載波是脈沖。里

25、，調(diào)制信號是模擬信號，載波是脈沖。 1)1)理想抽樣：以一系列沖擊脈沖理想抽樣：以一系列沖擊脈沖( ( 函數(shù)函數(shù)) )進(jìn)行的抽樣。實(shí)際上，進(jìn)行的抽樣。實(shí)際上，抽樣定理中的抽樣就是理想抽樣。抽樣定理中的抽樣就是理想抽樣。 2)2)自然抽樣：脈沖頂部隨調(diào)制信號而變化的抽樣自然抽樣：脈沖頂部隨調(diào)制信號而變化的抽樣( (或者說保持或者說保持 的的 變化規(guī)律變化規(guī)律) )。 3)3)平頂抽樣：脈沖頂部保持恒定的抽樣。即脈沖是頂部平坦的平頂抽樣：脈沖頂部保持恒定的抽樣。即脈沖是頂部平坦的矩形脈沖，矩形脈沖的幅度值即為抽樣的瞬時(shí)值。矩形脈沖，矩形脈沖的幅度值即為抽樣的瞬時(shí)值。 需要指出的是，不論采用何種抽樣

26、，均需滿足抽樣定理的要需要指出的是，不論采用何種抽樣，均需滿足抽樣定理的要求：求： 。)(txKsSkXTX)(1)(2sHff4.4.模擬信號的量化模擬信號的量化 1)1)含義：對抽樣信號幅值進(jìn)行離散化處理的過程。即量化后含義：對抽樣信號幅值進(jìn)行離散化處理的過程。即量化后, ,用有限個(gè)用有限個(gè)電平值近似表示連續(xù)的抽樣值，從而進(jìn)一步編碼。電平值近似表示連續(xù)的抽樣值，從而進(jìn)一步編碼。 2)2)均勻量化均勻量化 指各量化間隔均為等長的量化。指各量化間隔均為等長的量化。 (1)(1)量化間隔量化間隔V V 令量化器動(dòng)態(tài)范圍為令量化器動(dòng)態(tài)范圍為-V-V+V,+V,量化電平數(shù)為量化電平數(shù)為M,M,則量化

27、間隔則量化間隔V V為：為： (2)(2)量化噪聲功率量化噪聲功率 ( (需要增加內(nèi)容需要增加內(nèi)容) ) 3) 3)非均勻量化非均勻量化 指量化間隔不均勻的量化。指量化間隔不均勻的量化。( (小信號時(shí)的量化間隔小信號時(shí)的量化間隔V V小小, ,大信號時(shí)的大信號時(shí)的量化間隔量化間隔V V大）大）MVV2qN222312)(MVVNq 非均勻量化的實(shí)現(xiàn)：非線性壓縮均勻量化非均勻量化的實(shí)現(xiàn)：非線性壓縮均勻量化 目前廣泛采用的兩種對數(shù)壓縮律是目前廣泛采用的兩種對數(shù)壓縮律是 壓縮律壓縮律和和A A壓縮律。壓縮律。5.5.脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制(PCM)(PCM) 原理原理: :將模擬信號的抽樣量化值變

28、化成代碼。將模擬信號的抽樣量化值變化成代碼。 1)1)常用碼型常用碼型 自然二進(jìn)制碼、折疊二進(jìn)制碼、反射二進(jìn)制碼自然二進(jìn)制碼、折疊二進(jìn)制碼、反射二進(jìn)制碼 2)2)編碼的位數(shù)編碼的位數(shù) 若有若有k k個(gè)電平個(gè)電平 編碼位數(shù)編碼位數(shù)n=logn=log2 2k k 3) 3)編碼編碼 A A律律PCMPCM將抽樣值編為將抽樣值編為8 8位碼位碼( )( ) (1) (1)極性碼極性碼 ：若抽樣值極性為正：若抽樣值極性為正, ,則則M M1 11 1 若抽樣值極性為負(fù)若抽樣值極性為負(fù), ,則則M M1 10 0 (2) (2)段落碼段落碼 ：決定：決定8 8個(gè)不同的段落。具體見個(gè)不同的段落。具體見P

29、87P87表表4-24-2 12345678MM MM MM M M234M M M1M (3)(3)段內(nèi)碼段內(nèi)碼 ：決定各段內(nèi)：決定各段內(nèi)1616個(gè)不同的量化間隔。具體見個(gè)不同的量化間隔。具體見P88P88表表4-34-3。6.6.時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用(TDM)(TDM) (1)(1)含義：在時(shí)域上實(shí)施復(fù)用含義：在時(shí)域上實(shí)施復(fù)用 具體說來是：把來自多個(gè)信源的抽樣值按一定時(shí)間順序交織在一起，具體說來是：把來自多個(gè)信源的抽樣值按一定時(shí)間順序交織在一起，并在單個(gè)信道上串行傳輸。其理論基礎(chǔ)是抽樣定理。并在單個(gè)信道上串行傳輸。其理論基礎(chǔ)是抽樣定理。 (2)(2)術(shù)語：術(shù)語： 時(shí)隙時(shí)隙 ：每路信號一個(gè)樣本所

30、占有的時(shí)間間隔：每路信號一個(gè)樣本所占有的時(shí)間間隔 碼元寬度碼元寬度 : :每個(gè)碼元寬度每個(gè)碼元寬度 幀幀 ：由復(fù)用的各路信號的一個(gè)樣本組成的時(shí)間間隔：由復(fù)用的各路信號的一個(gè)樣本組成的時(shí)間間隔5678M M M MCPsT例例4.1 4.1 采用采用1313折線折線A A律編碼，設(shè)最小的量化級為律編碼，設(shè)最小的量化級為1 1個(gè)單位，已知抽樣脈沖為個(gè)單位，已知抽樣脈沖為- -9595單位。單位。 (1)(1)試求此時(shí)編碼器輸出碼組，并計(jì)算量化誤差試求此時(shí)編碼器輸出碼組，并計(jì)算量化誤差 (2)(2)寫出對應(yīng)于該寫出對應(yīng)于該7 7位碼（不包括極性碼）的均勻量化位碼（不包括極性碼）的均勻量化1111位碼

31、。位碼。 思路：本題考查思路：本題考查A A律律1313折線折線PCMPCM編碼。編碼。 應(yīng)熟悉量化各段的起始電平和各段落的量化間隔。應(yīng)熟悉量化各段的起始電平和各段落的量化間隔。 （牢記（牢記P88P88表表4-44-4） 解解: : 極性碼：極性碼： 段落碼：段落碼： 由這三次比較結(jié)果，知道該抽樣值處于第由這三次比較結(jié)果，知道該抽樣值處于第4 4段。段。 段內(nèi)碼：第段內(nèi)碼：第4 4段起始電平為段起始電平為6464，長度為，長度為128128-64-646464, ,再進(jìn)行再進(jìn)行1616級均勻量化，量化間隔為級均勻量化，量化間隔為6464/16/16=4=4。2233449512804953213 4956414CSCSCSIIMIIMIIM ，故；（位于前 段），故；（位于第 、段），故；（位于第 段）10M 編碼起輸出碼組為編碼起輸出碼組為0011011100110111； 量化輸出為量化輸出為9292個(gè)量化單位；個(gè)量化單位； 量化誤差為量化誤差為95-9295-923 3