模拟信号的数字传输--增量调制.ppt

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1、第四章模拟信号的数字传输４．２增量调制增量调制可以看成是脉冲编码调制的一种特例。它只用一位二进制码表示幅度量化，这一位码表示的是前后抽样值的变化趋势（增加或减小，称为增量），故称为增量调制。增量调制（DM或△M）是DPCM家族中的一个质量级别最低，而结构最为简单的一种预测编码方式。DPCM的瞬时误差信号尚经过量化后仍需编为比特PCM的码字，而增量调制却以一个双向硬限幅器二电平“量化”，代替DPCM的多层电平量化，于是DM编码每码字只有1比特。改进的增量编码为减小量化误差，增量调制必须采用比PCM高很多的抽样频率。简单增量调制存在斜率过载问题和动态范围问题，因

2、而演变出数字压扩自适应增量调制和增量总和调制。a)：增量调制的基本思想。对语音信号，如果抽样速率很高，那么相邻样点之间的幅度变化不会很大，相邻抽样值的相对大小（差值）同样能反映模拟信号的变化规律。如下图，m(t)为时间连续变化的模拟信号。我们可以用一个时间间隔为：相邻幅差为+σ或-σ的阶梯波形m′(t)来逼近它。只要足够小，即抽样速率fs足够高，且σ足够小，则阶梯波m′(t)可近似代替m(t)。4.2.1简单增量调制的原理编码原理量化：输出两个电平相当于DPCM的一种特例1、预测值取前一次的采样值，称为一阶预测器。2、量化曲线如下图   若差值信号大于零（

3、本次样值大于前次样值），   量化值                    编码若差值信号小于零（本次样值小于前次样值），   量化值                     编码与编码相对应，译码也有两种形式。一种是收到“1”码上升一个量阶（跳变），收到“0”码下降一个量阶（跳变），这样把二进制代码经过译码后变为m′(t)这样的阶梯波。另一种是收到“1”码后产生一个正斜率电压，在Δt.时间内上升一个量阶σ，收到“0”码后产生一个负斜率电压，在Δt.时间内下降一个量阶σ，这样把二进制代码经过译码后变为如m(t)这样的斜变波。考虑到电路上实现的简易程度，一

4、般都采用后一种方法。这种方法可用一个简单的RC积分电路，即可把二进制代码变为m(t)这样的波形.译码译码原理图其接收解调原理图如：一个实际的△M系统对于以上的实际系统，有如下特点：1、输入是模拟信号，不是采样序列。2、采样、量化、编码由D触发器一次完成。3、脉冲发生器和积分器完成本地译码功能（预测）工作过程：（发送端）1、输入信号与本地译码（预测）信号进行比较，产生误差信号e(t)e(t)>0，输出“1”e(t)<0，输出“0”  2、脉冲发生器将“1”码变成一个正脉冲,“0”码变成一个负脉冲。3、积分器将脉冲序列叠加，形成预测信号电平。       连

5、“1”多，则幅度高；       连“0”多，则幅度低。发送端接收端工作过程：（接收端）   接收端译码器与发送端本地译码器部分完全相同，只是在积分器之后加了一低通滤波器，以滤出高频分量。积分器的输出形式有两种：一种是折线近似的积分波形，另一种是阶梯波形；以下是△M的编码波形示意实线正弦信号为输入的消息信号。    虚线折线部分是预测值（积分器输出），实线阶梯波是另一种积分器输出形式。△M调制的波形图在信号变化比较缓慢的区域内，编码后得到的序列会是“1”和“0”交替变化的，这种现象称为颗粒噪声。举例当输入信号的斜率比采样周期决定的固有斜率△/TS大时

6、,固定量阶的积分跟不上输入信号幅度变化时,将产生斜率过载或过载噪声。量化误差产生的噪声可分为一般量化噪声（颗粒噪声）和斜率过载（量化）噪声。前者是由电平的量化产生的，而后者是由于当输入信号的斜率较大，调制器跟踪不及而产生的。因为在中每个抽样间隔内只容许有一个量化电平的变化，所以当输入信号的斜率比抽样周期决定的固定斜率大时，量化阶的大小便跟不上输入信号的变化，因而产生斜率过载噪声。△M斜率过载问题量化噪声由图所示，x(t)的增长速度是每隔Ts时间增长σ，即其最大可能斜率为:σ/Ts。、因此为了避免斜率过载，必须使得其中[dx(t)/dt]max是的最大斜率。对

7、于采样周期为TS,量阶为Δ的系统,能跟踪的最大斜率为Δ/TS,称为临界过载下的最大跟踪斜率。   设输入为正弦信号                                斜率：                                     最大斜率：－Aω△M为临界过载时                                  即                        信号的最大角频率：                     或动态范围1、噪声功率e(t)是信号与预测信号之差e(t)假设服从均匀分布  

8、