现代通信原理(05-2)

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1、现代通信原理第五章脉冲编码调制(2)7/22/202115.7非均匀量化1、采用非均匀量化的理由均匀量化中量化噪声功率与信号幅度无关，只与量阶有关。信号电平低，量化信噪比小。如量化间距为0.1v，最大量化误差为0.05当信号幅度为5v，误差为1%当信号幅度为0.5v，误差就为10%.7/22/202125.7非均匀量化如要满足小信号时的信噪比要求，必须增加分层数，增加每个样值的编码位数。（如语音需要12位编码）这就增加了每路信号传输率（96K），占用较宽的带宽（48K）资源。为克服上述缺点，就需要设计一种量化

2、方式，量阶随信号幅度的增加而增加。使量化信噪比在任何输入信号幅度的情况下都是一个常数。7/22/20213有以下两种方法可以实现这一目的：1、间接法A、发送端，将欲量化的信号进行预处理，信号的高电平部分进行压缩，信号的低电平部分进行扩张。B、处理后的信号进行量化编码，由于信号的动态范围小了，可以用较少的编码来满足信噪比要求。C、接收端恢复模拟信号后，对高电平进行扩张，低电平进行压缩，恢复原始信号。对数放大器可以实现对信号的压扩，降低信号的动态范围。7/22/20214间接法量化7/22/202152、直接法用

3、不同的量阶对信号进行非均匀量化。对数量化器可以满足要求。非均匀量化----量阶∆V随信号幅度的大小变化而变化。7/22/20216压缩与扩张曲线7/22/20217非均匀量化的量化噪声现在设计一个量化器，压缩曲线Z=f(x)如图5-18所示X轴是输入信号，取非均匀间隔K(x)，当X值大的时候，K(x)值也大。Z轴是输出信号，取均匀间隔ZZ==2V/L7/22/20218当L》1时，有Z/K(x)=dZ/dX=f``(x)量化噪声式中K（X）是量化间隔，PX（X）是信号的概率密度函数7/22/2

4、02197/22/2021105.8对数量化及其折线近似对数曲线能够满足非均匀量化中对大信号压缩、小信号扩张的要求。5.8.1理想对数量化设压缩曲线7/22/202111则：则噪声功率：7/22/202112信号功率可得量化信噪比：7/22/202113上式表明：压缩特性为对数特性时，量化器的信噪比始终保持常数，与输入信号的幅度无关，实现了最佳非均匀量化。国际上通用的两种对数压缩特性：A律和律7/22/2021145.8.2A律对数压缩特性归一化信号(x/V)，过载电压为±1，A律对数压缩特性定义为：其中A

5、为压缩系数，国际标准A=87.67/22/2021151.曲线在小信号时(0x1/A)，f(x)是一条直线，相当于均匀量化。2.曲线在大信号时（1/Ax1），f(x)是一条对数曲线，相当于对数非均匀量化。7/22/202116图中直线为均匀量化的量化信噪比,三根折线分别表示A律6位7位8位的量化信噪比.在小信号段，有24dB的好处.7/22/202117(3)µ律对数压缩特性7/22/202118A律和律压缩其信噪比特性的对比7/22/2021195.8.4对数压缩特性的折线近似理想的A律和律

6、压缩特性不易实现。用多条折线来近似对数特性。A律采用13折线。律采用15折线。7/22/202120A律13折线图中只有正幅度部分，共7折线，负幅度部分也有7折线。但正负部分第一段折线斜率相等，为同一折线，共13折线。7/22/202121非均匀分段：x轴：输入信号归一化后，范围按1/2递减规律分为8段。Z轴：输出信号归一化后，均匀地分为8段。7/22/202122不同的压缩比7/22/202123量化方案：X、Z轴上8段的每一段再均匀分为16个量化间隔。7/22/202124采用13折线近似后，加入正弦信

7、号，通过测试，其量化信噪比与输入幅度的关系如图所示7/22/202125如图所示：采用折线近似方式后，加入正弦信号，信噪比的曲线会出现起伏现象，这是因为在每段折线起始部分，量化间隔成倍增加，量化噪声功率增加很快，而信号功率并没有很快增加，造成量化信噪比有所下降。共有6个起伏，7个峰值。7/22/2021267/22/202127