教案紙內(nèi)容方法與手段第7章模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸（第三講）目的要求：1、理解簡(jiǎn)單增量調(diào)制的原理，不過(guò)載的條件。2、掌握DM一般量化噪聲和過(guò)載量化噪聲的概念。3、了解總和增量調(diào)制和數(shù)字壓擴(kuò)自適應(yīng)增量調(diào)制原理。4、了解DPCM和ADPCM基本原理。7.3增量調(diào)制（DM或ΔM）一、增量調(diào)制的基本概念用當(dāng)前樣值減去前一樣值的預(yù)測(cè)值，若差值（增量）為正，則編為1，否則編為0。二、增量調(diào)制原理ffS抽樣脈沖m(t)+d(t)p(t)p’(t)m'e(t)m0(t)n(t)me(t)ΔM編碼器ΔM譯碼器積分信道低通抽樣判決積分信道低通抽樣判決積分積分RC>>TS時(shí)me(t)為預(yù)測(cè)信號(hào)，d(t)為預(yù)測(cè)誤差。積分器是一個(gè)最簡(jiǎn)單的預(yù)測(cè)器，p(t)為“1”時(shí)，其輸出增加一個(gè)量階σ，p(t)為“0”時(shí)，其輸出減少一個(gè)量階語(yǔ)音△M中fS=32kHz，故一路語(yǔ)音△M信號(hào)Rb=32kb/s第7-11頁(yè)教案紙內(nèi)容方法與手段0101234567t/TSp(t)1111101過(guò)載噪聲量化噪聲eq(t)me(t)m(t)Rp(t)cme(t)p(t)E1001-Eme(t)σ0-σt/TSt/TS1234三、量化噪聲1、斜率過(guò)載量化噪聲（過(guò)載噪聲）輸入信號(hào)m(t)的斜率大于預(yù)測(cè)信號(hào)斜率導(dǎo)致過(guò)載噪聲。設(shè)m(t)=Acosωt，其最大斜率為ωA不過(guò)載條件Aω<σ/TS=σfSAmax=σfS/ω或ωmax=σfS/A增大量階σ和抽樣頻率fS,，有利于減小過(guò)載噪聲，但σ大，常規(guī)量化噪聲大。2、常規(guī)量化噪聲（一般量化噪聲）peq(f)=0其它<σ且在（-σ,σ）之間均勻分布。eq(t)功率Nq’=σ2/3。epeq(f)=0其它設(shè)低通濾波器的頻率范圍為fL~fH，fH>>fL則nq(t)功率為Nq=，與信號(hào)幅度大小無(wú)關(guān)。第7-12頁(yè)教案紙內(nèi)容方法與手段當(dāng)信號(hào)幅度變化<σ/2時(shí)，會(huì)出現(xiàn)空載失真（不能正常編碼），編碼器將出現(xiàn)1、0交替碼。【例7–5】若測(cè)試信號(hào)是幅度為A的800Hz音頻，要求在A(yíng)/σ=20時(shí)不產(chǎn)生過(guò)載失真，求增量調(diào)制系統(tǒng)的最低抽樣頻率。解：kHz四、PCM與DM系統(tǒng)的性能比較1、在低比特率時(shí)，DM的量化信噪比高于PCM；2、DM系統(tǒng)的抗誤碼性能好；3、DM系統(tǒng)的編譯碼器比PCM簡(jiǎn)單；4、在比特率>32kb/s時(shí)，DM系統(tǒng)的通信質(zhì)量低于PCM；PCM常用在光纖通信、微波通信等信道噪聲較小的通信系統(tǒng)中，DM則用在衛(wèi)星通信、軍隊(duì)專(zhuān)用通信網(wǎng)等信道噪聲比較大的通信系統(tǒng)中。五、總和增量調(diào)制它是先對(duì)輸入模擬信號(hào)積分，然后再進(jìn)行簡(jiǎn)單DM調(diào)制。因?yàn)楹?jiǎn)單DM調(diào)制中，對(duì)于高頻成分，由于波形變化急劇，易出現(xiàn)過(guò)載失真，而低頻成分，由于波形變化緩慢，易出現(xiàn)空載失真。先對(duì)輸入模擬信號(hào)積分，可以使變化急劇的部分變緩，而變化緩慢部分變陡。從而在一定程度上解決了簡(jiǎn)單DM調(diào)制存在的問(wèn)題。六、自適應(yīng)增量調(diào)制自適應(yīng)增量調(diào)制的基本原理是：采用自適應(yīng)方法使量階σ的大小跟蹤輸入信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性而變化，信號(hào)幅度小時(shí)減小σ，信號(hào)幅度大時(shí)增大σ。當(dāng)量階隨信號(hào)瞬時(shí)值變化時(shí)，稱(chēng)為瞬時(shí)壓擴(kuò)ΔM，記作ADM。如果量階隨音節(jié)時(shí)間間隔(5～20ms)中信號(hào)的第7-13頁(yè)教案紙內(nèi)容方法與手段平均斜率變化，則稱(chēng)為連續(xù)可變斜率增量調(diào)制，記作CVSD。

目前常用的CVSD，通常采用數(shù)字檢測(cè)音節(jié)壓擴(kuò)技術(shù)，稱(chēng)此種CVSD為數(shù)字壓擴(kuò)增量調(diào)制，其功能框圖如下圖所示。數(shù)字檢測(cè)電路檢測(cè)輸出碼流中連1碼和連0碼的數(shù)目，該數(shù)目反映了輸入語(yǔ)音信號(hào)連續(xù)上升或連續(xù)下降的趨勢(shì)，與信號(hào)的強(qiáng)弱相對(duì)應(yīng)。當(dāng)連1碼和連0碼的個(gè)數(shù)為3個(gè)(或4個(gè))以上時(shí)，檢測(cè)電路輸出脈沖寬度隨連1碼和連0碼的數(shù)目的增大而增大，平滑電路按音節(jié)周期(5～20ms)的時(shí)間常數(shù)把脈沖平滑為慢變化的控制電壓，其大小與語(yǔ)音信號(hào)在音節(jié)內(nèi)的平均斜率成正比?？刂齐妷焊淖兠}幅調(diào)制電路的增益，使脈沖幅度隨信號(hào)的平均斜率變化，從而得到隨信號(hào)斜率自動(dòng)改變的量階。數(shù)字壓擴(kuò)增量調(diào)制可使信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍有很大改進(jìn)。CVSD系統(tǒng)的fS=32kHz。7.4差分脈碼調(diào)制與自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制一、差分脈碼調(diào)制（DPCM）對(duì)語(yǔ)音信號(hào)抽樣值（fS=8kHz）的預(yù)測(cè)誤差進(jìn)行4位編碼，就可形成DPCM信號(hào)。一路DPCM語(yǔ)音信號(hào)的信息速率為32kbit/s，因此將PCM信號(hào)改為DPCM信號(hào)以后，通信系統(tǒng)的容量可以增加1倍。DPCM系統(tǒng)的原理框圖如下圖所示。第7-14頁(yè)教案紙內(nèi)容方法與手段二、自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制（ADPCM）為了提高DPCM的量化信噪比，工程上采用了自適應(yīng)預(yù)測(cè)和自適應(yīng)量化技術(shù)。自適應(yīng)預(yù)測(cè)器的預(yù)測(cè)系數(shù)隨語(yǔ)音信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性變化，使預(yù)測(cè)增益最大。自適應(yīng)量化器的分層電平、量化電平隨預(yù)測(cè)誤差的統(tǒng)計(jì)特性變化，使誤差量化器的量化信噪比最大。采用了這些技術(shù)的DPCM即為自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制(ADPCM)。小結(jié)一、簡(jiǎn)單增量調(diào)制（DM