模拟信号的波形编码

张燕
zy29209@163.com
第5章
模拟信号的波形编码
5.0 引言
5.1 脉冲编码调制(PCM)
*5.2 差分脉码调制(DPCM)
*5.3 增量调制(ΔM)
5.4 时分复用(TDM)
主要内容
5.0 引言
通信系统的信源分为两类:
模拟信号:原始语音信号和图象信号
数字信号:文字,计算机数据
通信系统可以分为两类:
模拟通信系统:信道中传输模拟信号
数字通信系统:信道中传输数字信号
模拟信号数字化原因
数字通信的特点
模拟信号数字化
模拟信号数字化
模拟信号和数字信号
1.模拟信号(Analogue Signal)
代表消息的电参量的状态是连续的或无穷多个的信号.图1(a)是话音信号的电压波形,它模拟了语音声强的大小,是幅度连续变化的模拟信号.图1(b)是对图1(a)按一定的时间间隔T抽样后的抽样信号,在时间上是离散的,但幅度取值仍然连续,所以图1(b)仍然是模拟信号.电话,电视信号都是模拟信号.
图1 模拟信号波形
2.数字信号(Digital Signal)
代表消息的电参量状态数为有限个的信号.图2(a)是四电平码,每个码元只能取四个状态(3,1,-1,-3)中的一个.图2(b)是二进制码,每一个码元只取两个状态(0,1)之一.电报信号,数据信号均属于数字信号.
图2 数字信号波形
由上面分析知,判断一个信号是数字信号还是模拟信号,其关键是看代表消息的电参量的取值是否离散.一个信息既可用模拟信号来表示,也可用数字信号来表示,因此,模拟信号和数字信号在一定条件下可相互转换.
把模拟信号变成数字信号的过程简称为A/D转换,发端的A/D变换又称为信源编码.
把数字信号变成模拟信号的过程简称为D/A转换,收端的D/A变换又称为信源译码,
数字通信的优点
(1) 抗干扰能力强,可消除噪声积累
信号在传输过程中必然会受到各种噪声的干扰.模拟通信中,为了实现远距离传输,提高通信质量,需在信号传输过程中及时对衰减的信号进行放大,同时叠加在信号上的噪声也被放大.如图3(a) 所示.由于在模拟通信中,噪声是直接干扰信号幅度的,因此难以把信号和干扰噪声分开.随着传输距离的增加,噪声积累越来越大,通信质量越来越差.
数字通信中,信息变换在脉冲的有无之中.虽然噪声可使码元的波形产生失真,但可以对码元进行判决,再生,只要再生后的码元组合不变,就可恢复原来的信息.因而采用再生的方法,可以消除噪声的积累.此外还可采用各种差错控制编码的方法,进一步提高抗噪性能.
(a)模拟通信 (b)数字通信
图3 数字通信和模拟通信抗干扰性能比较
(2) 灵活性强,能适应各种业务要求
在数字通信中,各种消息(电报,电话,图像和数据等)都可以变换成统一的二进制数字信号进行传输.采用数字传输方式可以通过程控数字交换设备进行数字交换,组成统一的综合业务数字网(ISDN).
(3) 便于与计算机连接
由于数字通信中的二进制数字与计算机所采用的信号完全一致,所以便于与计算机连接,形成复杂的远距离大规模自动控制系统和自动数据处理系统,实现以计算机为中心的自动交换通信网.

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