信号的数字化处理技术删节版.pptx
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1、2024/4/7 周日1通 信 导 论张 冬 梅()北京邮电大学计算机科学与技术学院2024/4/7 周日2第四章 信号的数字化处理技术2024/4/7 周日3主要内容n4.1 模拟信号的数字化n4.2 多路复用技术2024/4/7 周日44.1 模拟信号的数字化n4.1.1 A/D变换n4.1.2 D/A变换2024/4/7 周日54.1.1 A/D变换n模拟信号的数字化过程包括n抽样:在时间上将模拟信号离散化;n量化:在幅度上将模拟信号离散化;n编码:将抽样、量化后的信号转换 为数字编码脉冲2024/4/7 周日6x(n)的二进制数nt0 xa(t)00011011000110110011
2、100101100100110010010抽样量化nx(n)73.2 脉冲编码调制(PCM)脉冲编码调制(pulse code modulation,PCM)是概念上最简单、理论上最完善的编码系统,是最早研制成功、使用最为广泛的编码系统,但也是数据量最大的编码系统。8n点位图用像素点描述的自然影像用像素点描述的自然影像9n位图是指由像素点阵组成的画面n位图的属性n分辨率显示分辨率:显示屏能够显示出的像素数目图像分辨率:指图像的像素密度n像素深度:指存储每个像素所用的二进制位数,像素深度决定了彩色图像的每个像素可能的颜色数,或者灰度图像的每个像素可能的灰度级数。10n分类n静止图像与运动图像n帧
3、:一个完整且独立的窗口视图n帧速率:每秒播放的帧数n视频(运动图像):捕捉运动视频与合成运动视频n动画(运动图形):存储对象及其时空关系n灰度图与彩色图11彩色图n可以按照颜色的数目来划分:256色图像和真彩色(224=16777216种颜色),彩色图像的每个像素的R、G和B值用一个字节来表示n一幅640*480的真彩色图像需要的空间是 640*480*3=900KBn许多24位彩色图像用32位存储,附加的8位叫做通道,值叫做值,用来表示该像素如何产生特技效果。2024/4/7 周日124.1.2 D/A变换n与A/D变换过程相反n首先经过解码过程,所收到的信息重新组成原来的样值,最后再恢复成
4、原来的模拟信号。t2024/4/7 周日134.2 多路复用技术n4.2.0 基本概念n4.2.1 频分复用n4.2.2 时分复用n4.2.3 码分复用n4.2.3 波分复用2024/4/7 周日144.2.0 多路复用技术概述(1)n背景n传输介质带宽是固定的n用户终端对介质带宽的需求是变化的n两种情况n物理介质带宽大于用户需求(传输介质资源浪费)n物理介质带宽小于用户需求(无法正常通信)2024/4/7 周日154.2.0 多路复用技术概述(2)n问题的提出n如何高效率地利用宽带介质?n如何在低速物理介质上传输高速信号?2024/4/7 周日164.2.0 多路复用技术概述(3)n解决方案
5、:采用复用技术n多路复用的定义:为提高信道利用率,使多个信号在同一信道传输而不互相干扰2024/4/7 周日174.2.0 多路复用技术概述(4)n基本模型n基本过程n复用:复用器n传输:n个独立的信道n解复用:分用器MUXDEMUX1条物理链路,条物理链路,n个逻辑信道个逻辑信道n个输入个输入n个输出个输出复用模型2024/4/7 周日184.2.0 多路复用技术概述(5)n复用技术的特点n提高资源利用率n对管理与控制系统的要求更高n多个信号之间仍可能存在干扰2024/4/7 周日194.2.1 频分复用FDM(1)n适用情况n传输介质的有效带宽超出了被传输信号所要求的带宽n思路n多路信号占
6、据不同的频带,信号同时被运载;n将每个信号调制到不同的载波频率上2024/4/7 周日204.2.1 频分复用FDM(2)n具体方法n信道的带宽被分成若干相互不重叠的频段(即信道),相邻信道之间设置防护频带;n每路信号经过调制后搬移到适当的频带上;n各路调制后的信号同时被传输;n接收端采用适当的带通滤波器将多路信号分开;n解调,恢复原始基带信号。2024/4/7 周日21n利用调制手段和滤波技术使多路信号以频率分割的方式同时在同一条线路上互不干扰地传输User 1User 2User 3Frequency4.2.1 频分复用FDM(3)2024/4/7 周日22频分复用n利用调制手段和滤波技术
7、使多路信号以频率分割的方式同时在同利用调制手段和滤波技术使多路信号以频率分割的方式同时在同一条线路上互不干扰地传输一条线路上互不干扰地传输CH2CH1CH3原带宽原带宽CH1CH2CH3移频后带宽移频后带宽MUXCH1 CH2 CH3带宽复用信号带宽复用信号f复用器复用器2024/4/7 周日234.2.1 频分复用FDM(4)n缺点:很难进行动态分配频率n适用环境:模拟链路环境、粗粒度的复用(划分上下行频带)n典型实例n有线电视(CATV)n无线电广播n模拟移动通信n非对称数字用户线路(ADSL)2024/4/7 周日244.2.1 频分复用FDM(5)n举例一:有线电视(CATV)n一路电
8、视信号传输带宽为6MHz;n多路电视信号可以在CATV电缆上被频分复用;n接收端采用适当的带通滤波器将多路信号分开2024/4/7 周日25副载波副载波f1副载波副载波f2副载波副载波fn m1(t)m2(t)mn(t)s1(t)s2(t)sn(t)发送器发送器fcmb(t)s(t)FDM系统发送器系统发送器复合基带信号复合基带信号FDM信号信号2024/4/7 周日26解调器解调器f1解调器解调器f2解调器解调器fn m1(t)m2(t)mn(t)s1(t)s2(t)sn(t)接收器接收器mb(t)s(t)FDM系统接收器系统接收器带通滤波器带通滤波器f1带通滤波器带通滤波器f2带通滤波器带
9、通滤波器fn 复合基带信号复合基带信号FDM信号信号2024/4/7 周日27举例举例2:ADSL接入接入SPLITTER2024/4/7 周日28n在家庭用户一侧,POTS分线器(POTS Splitter)用于电话和计算机信号的合成/分离,POTS是Plain Old Telephone Service的缩写;ADSL Modem用于计算机信号与模拟信号之间的调制/解调。NSP(网络服务提供商)一侧的核心部分是DSLAM(数字用户线接入复用设备),它实现网络交换机/电话交换机与多条ADSL线路之间的互连,逻辑上由多个POTS分线器和ADSL Modem组成。2024/4/7 周日293.2
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