模拟信号的数字传输

实验三 模拟信号的数字传输仿真一、实验目的1、 掌握PCM 的编码原理。

2、 掌握PCM 编码信号的压缩与扩张的实现方式二、实验内容1、 设计一个PCM 调制系统的仿真模型2、 采用信号的压缩与扩张方式来提高信号的信噪比三、基本原理在现代通信系统中，以PCM （脉冲编码调制）为代表的编码调制技术被广泛地应用于模拟信号和数字传输中，所谓脉冲编码调制，就是将模拟信号的抽样量化值变换成代码，其编码方式如下图所示： m (t ) 抽样量化 信道低通滤波 m s (t ) m sq (t ) 噪声 编码 译码 m sq (t )m ‘s (t )PCM 编码经过抽样、量化、编码三个步骤将连续变化的模拟信号转换为数字编码。

为了便于用数字电路实现，其量化电平数一般为2的整数次幂，这样可以将模拟信号量化为二进制编码形式。

其量化方式可分为两种：均匀量化编码：常用二进制编码，主要有自然二进码和折叠二进码两种。

非均匀量化编码：常用13折线编码，它用8位折叠二进码来表示输入信号的抽样量化值，第一位表示量化值的极性，第二至第四位（段落码）的8种可能状态分别代表8个段落的起始电平，其它4位码（段内码）的16种状态用来分别代表每一段落的16个均匀划分的量化级。

通常情况下，我们采用信号压缩与扩张技术来实现非均匀量化，就是在保持信号固有的动态范围的前提下，在量化前将小信号放大，而将大信号进行压缩。

采用信号压缩后，用8位编码就可以表示均匀量化11位编码是才能表示的动态范围，这样能有效地提高校信号编码时的信噪比。

四、实验步骤在SystemVue 系统仿真软件中，系统提供了A 律和μ律两种标准的压缩气和扩张器，用户可以根据需要选取其中一种进行仿真实验。

1、设置一个均值为0，标准差为0.5的具有高斯分布的随机信号作为仿真用的模拟信号源。

2、在信号源的后方放置一个巴特沃思低通滤波器，设置其截止频率为10Hz，滤除高频分量。

3、在滤波器右侧放置一个A律13折线的压缩器（在通信库的Processors标签下），对信号进行压缩，并设定最大输入为1v。

模拟数字信号的传输学习目标：1、掌握低通信号和带通信号抽样定理；2、掌握PAM原理，自然抽样原理，半顶抽样原理及其脉冲振幅调判3、掌握模拟信号的量化原理，均匀量化，量化噪声，最化信噪比；非均匀量化，4、掌握PCM 原理及十三折线非均匀量化编码和PCM的抗噪声性能：。

5、了解△M，PPCM,及ADPCM原理6、理解PCM 与△M的系统的比较导言：通信系统可以分为模拟通信系统和数字通信系统两类，本章在介绍抽样定理和脉冲振幅调制的基础上，将着重讨论用来传输模拟语音信号常用的脉冲编码调制(PCM)和增量调制(ΔM)原理及性能，并简要介绍时分复用与多路数字电话系统原理的基本概念。

采用脉码调制的模拟信号数字传输系统如图1所示。

图1 模拟信号的数字传输在发送端把模拟信号转换为数字信号的过程简称为模数转换，通常用符号A/D表示。

简单地说，模数转换要经过抽样、量化和编码三个步骤。

其中抽样是把时间上连续的信号变成时间上离散的信号；量化是把抽样值在幅度进行离散化处理，使得量化后只有预定的Q个有限的值；编码是用一个M进制的代码表示量化后的抽样值，通常采用M＝2的二进制代码来表示。

反过来在接收端把接收到的代码(数字信号)还原为模拟信号，这个过程简称为数模转换，通常用符号D/A表示。

数模转换是通过译码和低通滤波器完成的。

其中，译码是把代码变换为相应的量化值。

一、抽样定理抽样定理告诉我们：如果对某一带宽有限的时间连续信号(模拟信号)进行抽样，且抽速率达到一定数值时，那么根据这些抽样值就能准确地确定原信号。

也就是说，若要传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身，只需传输满足抽样定理要求的抽样值即可。

因此，该定理就为模拟信号的数字传输奠定了理论基础。

抽样定理的具体内容如下：一个频带限制在(0，)内的时间连续信号，如果以不大于1/(2)秒的间隔对它进行等间隔抽样，则将被所得到的抽样值完全确定。

也可以这么说：如果以的抽样速率进行均匀抽样上述信号，可以被所得到的抽样值完全确定。

电信模拟信号的数字传输引言电信模拟信号是指连续变化的信号，其数值在一定时间和幅度范围内连续变化，例如声波信号和视频信号。

然而，随着科技的进步和数字技术的发展，数字信号成为了主流。

数字信号通过将连续变化的模拟信号转换成离散的数字形式，使得信号的处理和传输更加稳定和可靠。

本文将介绍电信模拟信号通过数字传输的基本原理和常见方法。

模拟信号的数字化和样点化在数字传输中，首先需要对模拟信号进行数字化和样点化。

数字化是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，而样点化则是将连续信号在一定的时间间隔内进行采样。

数字化的过程中，一个常用的方法是使用模数转换器（ADC）。

ADC将连续的模拟信号按照一定的采样率进行采样，并将每个采样值转换为对应的数字表示。

采样率决定了取样的频率，通常以每秒采样次数（赫兹）来表示。

样点化是将连续信号在一定的时间间隔内进行采样，并将每个采样值表示为数字形式。

采样间隔决定了模拟信号在时间领域中离散化程度的密集程度。

常用的采样间隔是每秒采样次数（赫兹）的倒数。

数字信号的压缩和编码在模拟信号转换为数字信号后，接下来需要对数字信号进行压缩和编码。

压缩是指通过减少数字信号中的冗余信息来减小信号的数据量。

常用的压缩算法有无损压缩和有损压缩。

无损压缩保持信号的完整性，减小大小，但不会影响信号的质量。

而有损压缩则会牺牲一部分信号的质量来减小信号的数据量。

编码是将数字信号转换为特定的编码形式，以便在传输过程中进行解码。

常见的编码方法包括脉冲编码调制（PCM）和差分脉冲编码调制（DPCM）。

PCM将每个样本值按照一定的规则编码为固定长度的二进制数，而DPCM则根据当前样本值与前一样本值的差异来编码。

数字信号的传输和解码在数字信号的传输中，需要通过信道将数字信号从发送端传输到接收端。

由于信道存在噪声和其他干扰，可能会引起信号失真。

因此，传输过程中需要对信号进行调制和解调。

调制是将数字信号转换为适合传输的模拟信号。

数字通信系统是一种利用数字技术来传输和处理信息的通信系统。

在数字通信系统中，传输模拟信号是其中一个重要的步骤。

本文将从以下四个方面探讨数字通信系统传输模拟信号的步骤。

一、采样在数字通信系统中，信号首先需要经过采样的步骤。

采样是指将连续时间信号在一定时间间隔内取样，转换成离散时间信号。

在进行采样时，需要确定采样频率，即在一秒钟内对信号进行取样的次数。

采样频率的选择需要根据信号的带宽进行决定，通常选择的采样频率是信号带宽的两倍以上，以避免出现混叠失真。

二、量化采样得到的信号是连续幅度的，为了将其转换成数字形式，还需要经过量化的步骤。

量化是指将连续幅度范围划分成若干个离散值，并将每个采样值与最接近的离散值相对应。

在量化时，需要确定量化级数和量化误差。

量化级数越多，表示对信号的描述越准确，但同时会增加数据的存储和传输需求。

量化误差则是指量化所引入的误差，通常采用均方根误差来描述。

三、编码经过采样和量化后，信号的幅值和时间都已经离散化了，但还需要经过编码步骤将其转换成数字形式。

编码是将量化后的信号转换成二进制形式的过程。

在数字通信系统中，常用的编码方式包括脉冲编码调制（PCM）、Δ调制（DM）等。

编码的目的是为了方便信号的传输和处理，并且可以提高传输的可靠性和抗干扰能力。

四、传输最后一步是将经过采样、量化和编码的数字信号进行传输。

数字信号的传输可以通过有线或者无线的方式进行。

在有线传输中，可以利用光纤、同轴电缆等介质进行传输；而在无线传输中，则通过无线电波来进行传输。

在传输过程中，需要注意信号的调制解调、信道编码等环节，以提高传输的性能和可靠性。

数字通信系统传输模拟信号的步骤主要包括采样、量化、编码和传输四个方面。

这些步骤的合理实现可以有效地保证模拟信号在数字通信系统中的准确传输和可靠处理。

希望通过本文的介绍，读者对于数字通信系统传输模拟信号的步骤有更为深入的了解。

数字通信系统传输模拟信号的步骤是数字通信中至关重要的部分, 可以看出传输模拟信号需要多个步骤, 下文将进一步讨论这些步骤的细节和相关技术。

第九章模拟信号的数字传输本章主要内容本章主要内容▲ 模拟信号数字化的理论基础——抽样定理▲ 模拟信号数字化的理论基础——抽样定理▲ PCM、△M原理及性能▲ PCM、△M原理及性能▲ 模拟电话信号的数字传输▲ 模拟电话信号的数字传输▲ 时分复用▲ 时分复用9.1 引言 9.1 引言以数字信号形式传送模拟信号要进行抽样、量化和编码过程。

模拟信息源抽样、量化编码数字通信系统译码低通滤波 m( t 模拟随机信号 {S k } 数字随机序列ˆ {S k } 数字随机序列ˆ m( t 模拟随机信号研究如何将语音信号数字化，即A/D化方法。

PCM △M ADPCM 对抽样进行8位编码对预测误差进行1位编码对预测误差进行4位编码9.2 抽样定理 9.2 抽样定理抽样（Sampling）：是将时间上连续信号变换成时间上离散的信号的过程。

模拟信号 t 抽样抽样 t 关键问题：抽样间隔 Ts=?, 解调后信号不失真?1.低通抽样定理：一个频带限制在（0，fH）内的时间连续信号m（t），如果以1/2 fH 秒的间隔对它进行等间隔抽样，则m（t）将被所得到的抽样值完全确定。

Ts ≤ 1 2f H f s ≥ 2f H 以理想冲激抽样过程说明： m s(t = m(t ⋅ δT (t m( t 相乘ms ( t M s (ω = 1 [ M ( ω * δ T ( ω ] 2π δT ( t 2π δ T (ω = Ts 1 M s (ω = Ts ∑δ −∞ ∞ T (ω − nω s n = −∞ ∑ ∞ M (ω − nω s模拟信号抽样脉冲抽样信号m( t δT ( t ms( t t t M s(ω t ωs > 2ω H M (ω − ωs − ωH 0 ωH M s(ω ωs ω δT (ω − ωH 0 ωH ω ω ω s = 2ω H − ωs − ω H 0 ω H ωs M s(ω ω ω s < 2ω H − ωs 0 ωs − ωH ωH ω 接收端经过低通滤波器就可以完全恢复原始信号。

模拟信号数字传输系统的主要功能模
块
模拟信号数字传输系统的主要功能模块包括以下几个部分：
1. 模拟信号调理：该模块负责对输入的模拟信号进行预处理，包括滤波、放大、衰减等操作，以确保信号的质量和可传输性。

2. 模数转换器（ADC）：将模拟信号转换为数字信号的关键组件。

ADC 对输入的模拟信号进行采样，并将其量化成离散的数字值。

3. 数字信号处理：对数字信号进行处理和优化，以提高传输的效率和可靠性。

这可能包括滤波、纠错编码、数据压缩等操作。

4. 信道编码：在数字信号上添加冗余信息，以提高信号在传输过程中的抗干扰能力。

信道编码可以采用各种技术，如卷积编码、 Reed-Solomon 编码等。

5. 调制与解调：将数字信号调制到适合传输的载波上，以便在信道中传输。

在接收端，解调模块将接收到的已调信号解调成原始的数字信号。

6. 信道：实际传输数字信号的介质，可以是有线电缆、无线电磁波、光纤等。

7. 信道均衡：补偿信道对信号的影响，如衰减、延迟和相位失真等。

均衡器通过对接收信号进行处理，以恢复原始信号的特征。

8. 时钟恢复：从接收的数字信号中提取时钟信息，用于同步数据的采样和处理。

9. 数字信号解调：将接收到的数字信号解调成原始的数字数据。

10. 数模转换器（DAC）：将数字信号转换回模拟信号，以便输出或进一步处理。

11. 模拟信号输出：将转换后的模拟信号输出到适当的设备或系统中。

这些功能模块协同工作，实现了模拟信号的数字传输和处理。

通过对信号进行数字化处理，可以提高传输的可靠性、降低噪声干扰，并实现更高效的数据传输。