文档介绍：《通信原理》第二十九讲

第6章模拟信号的数字传输
数字通信系统具有许多优点。然而许多信源输出都是模拟信号。
若要利用数字通信系统传输模拟信号,一般需三个步骤:
(1)把模拟信号数字化,即模数转换(A/D);
(2)进行数字方式传输;
(3)把数字信号还原为模拟信号,即数模转换(D/A)。
由于 A/D 或 D/A 变换的过程通常由信源编(译)码器实现,所以我们把发端
的 A/D 变换称为信源编码,而收端的D/A 变换称为信源译码,如语音信号的数字
化叫做语音编码。
模拟信号数字化的方法大致可划分为波形编码和参量编码两类。波形编码是
直接把时域波形变换为数字代码序列,比特率通常在 16kbit/s ~ 64 kbit/s 范
围内,接收端重建信号的质量好。参量编码是利用信号处理技术,提取语音信号
的特征参量,再变换成数字代码,其比特率在 16kbit/s 以下,但接收端重建信
号的质量不够好。这里只介绍波形编码。
目前用的最普遍的波形编码方法有脉冲编码调制(PCM)和增量调制( ΔM )。
本章在介绍抽样定理和脉冲幅度调制的基础上,重点讨论模拟信号数字化的
两种方式,即 PCM 和ΔM 的原理及性能。

§ 抽样定理
抽样是把时间上连续的模拟信号变成一系列时间上离散的抽样值的过程。能否
由此样值序列重建原信号,是抽样定理要回答的问题。

一、低通抽样定理
1
一个频带限制在f H ),0( 赫内的时间连续信号tm )( ,如果以Ts ≤秒的间
2 f H
隔对它进行等间隔(均匀)抽样,则tm )( 将被所得到的抽样值完全确定。
6-1
下面从频域角度来证明这个定理。设抽样脉冲序列是一个周期性冲击序列,
∞
( )
δ T ∑δ−= nTtt s )()( -1
n −∞=
2π∞ 2π
( )
T ωδ)( = ∑− n ss 2),( πωωωδ f s == -2
Ts n −∞= Ts
抽样后的信号可表示为
s = δ T ttmtm )()()( (-3)
∞
( )
s = ∑ s δ− nTtnTmtm s )()()( -4
n −∞=
1
M ω)( = [M ωδω)(*)( ] (-5)
s 2π T
式中 M ω)( 是低通信号tm )( 的频谱,其最高角频率为ω H 。
1 ⎡∞⎤
M s ω)( = ⎢M ∑− nωωδω s )(*)( ⎥
T ⎣ n −∞= ⎦
由冲击卷积性质,上式可写成
1 ∞
( )
M s ω)( = ∑− nM ωω s )( -6
T n −∞=
抽样后信号的频谱 M s ω)( 由无限多个间隔为ω s 的 M ω)( 相叠加而成,这意味着抽
样后的信号s tm )( 包含了信号tm )( 的全部信息。如果ω s ≥ 2ω H ,即
s ≥ 2 ff H
也即
1
Ts ≤(-7)
2 f H
只需收端用一个低通滤波器,就能从 M s ω)( 中取出 M ω)( ,无失真地恢复原
信号。