常州大学通信原理.ppt

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1、 6.1 抽样定理 6.2 脉冲幅度调制(PAM)6.3 脉冲编码调制（PCM）6.4自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）6.5 增量调制（M）第 6 章 模拟信号的数字传输教学内容（1）低通信号和带通信号的抽样定理；（2）脉冲幅度调制(PAM)原理，自然、平顶抽样脉冲振幅调制；（3）模拟信号量化原理:均匀量化、非均匀量化，量化噪声，量化信噪比；（4）脉冲编码调制（PCM）原理，A率13折线量化；逐次比较型编码器原理，PCM系统抗噪声；（5）增量调制（M）原理，最大跟踪斜率、一般量化噪声、过载量化噪声；M系统抗噪声；（6）M系统和PCM系统的比较；（7）差分脉冲编码调制（DPCM）原理；（8）

2、自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）原理；电话、电视等通信业务，信源输出模拟信号。数字通信系统传输模拟信号，需三步：把模拟信号数字化，即模数转换（A/D）；进行数字方式传输；信号还原为模拟信号，即数模转换（D/A）。信源编码：发端的A/D变换；信源译码：D/A变换；本章以语音编码为例，讲解有关理论和技术。模拟信号数字化的方法：A、波形编码：直接把时域波形变换为数字代码序列，比特率通常在16 kb/s64 kb/s，接收端重建信号的质量好。如 PCM、M 等。B、参量编码：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16 kb/s以下，但接收端重建(恢复)信号的质量不够

3、好。如LPC声码器。模拟信号的数字传输系统离散:连续量用有限个数值表示.抽样:时间域离散.量化:幅度域离散.编码:用二进制或多进制码组表示为数字序列.6.1 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。抽样定理是模拟信号数字化的理论依据。a.根据信号是低通型的还是带通型的，抽样定理分低通抽样定理和带通抽样定理；b.根据抽样脉冲序列是等间隔的还是非等间隔的，分均匀抽样定理和非均匀抽样；c.根据抽样的脉冲序列是冲击序列还是非冲击序列，分理想抽样和实际抽样。低通抽样定理：一个频带限制在(0,fH)赫时间连续信号m(t)，以Ts1/(2fH)秒间隔对它进行等间隔抽样，则m

4、(t)将被所得到的抽样值完全确定。l抽样速率fs（每秒内的抽样点数）2fH，若抽样速率fs2fH，会产生叫混叠失真。l频域角度证明。设抽样脉冲序列T(t)是一个周期Ts冲击序列，频谱T()是离散的，T(t)=(t-nTs)T()=(-ns)s=2fs=1)抽样过程可看成是m(t)与T(t)相乘，抽样信号 ms(t)=m(t)T(t)=m(nTs)(t-nTs)抽样后信号的频谱Ms()由频率卷积定理，Ms()=M()*T()Ms()=(M()*(-ns)=M(-ns)频谱Ms()由无限多个间隔s的M()相叠加而成，ms(t)包含了信号m(t)的全部信息。频域已证明，将Ms()通过截止频率为c的低

5、通滤波器后便可得到M()。H c1/2s抽样过程时间函数及频谱图H c1/2s奈奎斯特间隔Ts=最大允许抽样间隔奈奎斯特速率:fs=2fH 最低抽样速率。图 6 5 混叠现象图 6 4 理想抽样与信号恢复2、Ms()通过截止频率为C的低通滤波器后得到M()。等效于用门函数D2C()乘Ms()。Ms()D2C()=M(-ns)D2C()若C=1/2s=时域重建信号(内插公式):说明以奈奎斯特速率抽样的带限信号m(t)可以由其样值利用内插公式重建。以每个样值为峰值画一个Sa函数波形，合成波形m(t)。由于Sa函数和抽样后信号的恢复有密切的联系，所以Sa函数又称为抽样函数。图 6-6 带通信号的抽样

6、频谱（fs=2fH）带通抽样定理l 带通均匀抽样定理：一个带通信号m(t)，频率限制在fL与fH之间，带宽B=fH-fL，如果最小抽样速率fs=2fH/m，m是一个不超过fH/B的最大整数，那么m(t)可完全由其抽样值确定。（1）若最高频率fH为带宽的整数倍，即fH=nB。能重建原信号m(t)的最小抽样频率为 fs=2B（2）若最高频率fH不为带宽的整数倍，即 fH=nB+kB,0k1 fH/B=n+k，当fLB时 fs2B 图 6 7 fH=nB时带通信号的抽样频谱 抽样定理不仅为模拟信号的数字化奠定了理论基础，它还是时分多路复用及信号分析、处理的理论依据。6.2 脉冲振幅调制(PAM)1.

7、脉冲调制以时间上离散的脉冲串作为载波，用模拟基带信号m(t)去控制脉冲串的某参数。2.按改变脉冲参量（幅度、宽度和位置）的不同，把脉冲调制又分为脉幅调制(PAM)、脉宽调制(PDM)和脉位调制(PPM).虽然这三种信号在时间上都是离散的，但受调参量变化是连续的，因此也都属于模拟信号。图 6-9 PAM、PDM、PPM 信号波形3.脉冲振幅调制(PAM):脉冲载波幅度随基带信号变化的一种调制方式。按抽样定理进行抽样得到的信号ms(t)就是一个PAM信号。l 冲激脉冲序列抽样是一种理想抽样情况，抽样后信号的频谱为无穷大，对有限带宽的信道无法传递。l 采用窄脉冲序列近似代替冲激脉冲序列，实现脉冲振幅

8、调制。两种方式：自然抽样的脉冲调幅和平顶抽样的脉冲调幅。1)自然抽样的脉冲调幅(曲顶抽样)抽样后脉冲幅度（顶部）随被抽样信号m(t)变化，保持了m(t)变化规律。图 6-11 自然抽样的PAM波形及频谱2)平顶抽样的脉冲调幅(瞬时抽样)1)抽样后信号中的脉冲均具有相同的形状顶部平坦的矩形脉冲，幅度为瞬时抽样值。2)PAM信号原理：理想抽样+脉冲形成电路.脉冲形成电路:是把冲激脉冲变为矩形脉冲。6.3脉冲编码调制（PCM）简称脉码调制，用一组二进制数字代码代替连续信号的抽样值，实现通信的方式。PCM是最典型的语音信号数字化的波形编码方式。这种通信方式抗干扰能力强，在光纤、微波通信、卫星通信中均获

9、得了极为广泛的应用。1.最典型的语音信号数字化波形编码方式。发送端PCM波形编码基带传输或对微波、光波等载波调制传输接收端译码后还原为样值脉冲序列低通滤波器滤除高频得到重建信号。a.抽样是按抽样定理把时间上连续的模拟信号转换成时间上离散的抽样信号；b.量化是把幅度上仍连续（无穷多个取值）的抽样信号进行幅度离散，即指定M个规定的电平，把抽样值用最接近的电平表示；c.编码是用二进制码组表示量化后的M个样值脉冲。图 6-15 PCM 信号形成示意图 量化量化：用规定的M个电平表示抽样值的过程。量化电平：取值无限的抽样值划分成有限的M个离散电平。如用N位二进制码组表示样值大小，N位二进制码组只能同M=

10、2N个电平样值相对应，而不能同无穷多个可能取值相对应。l 基本概念：m(t)是模拟信号;抽样速率为fs=1/Ts;第k个抽样值为m(kTs)a.量化电平:M个规定电平q1qM;b.终点电平(分层电平):第i个量化区间终点mi;c.量化间隔:分层电平间间隔i=mi-mi-1。d.量化是将抽样值m(kTs)转换为M个规定电平q1qM之一：如果mi-1m(kTs)mi mq(kTs)=qi,d.mq(kTs)与m(kTs)间的误差称为量化误差。1.均匀量化：输入信号取值域按等距离分割量化。2.1）设输入信号最小值和最大值分别用a和b表示,量化电平数为M，均匀量化量化间隔为 i=2）mi是第i个量化区

11、间分层电平 mi=a+i3）量化电平均取在各区间的中点，量化器输出为 mq=qi=mi-1mmil信号幅度不同，误差特性不同：a.量化范围（量化区）内，量化误差的绝对值|eq|/2;b.当信号幅度超出量化范围，量化值mq保持不变，|eq|/2，称为过载或饱和。4）设输入模拟信号m(t)均值零，概率密度f(x)平稳随机过程，取值范围(-a,a)，量化噪声功率 Nq=E(m-mq)2=(=2a/M)5）信号功率与量化噪声功率之比S/Nql均匀量化器应用于线性A/D变换接口、遥测遥控系统、仪表、图像信号的数字化接口等。l均匀量化量化间隔固定值,无论信号大小，量化噪声功率固定不变，这样，小信号时的量化

12、信噪比就难以达到给定的要求。l为了克服均匀量化的缺点，实际中往往采用非均匀量化。2.非均匀量化概念：量化间隔随信号幅度改变。信号幅度大，大，信号幅度小，小。量化级数不变，量化噪声对不同幅度的信号影响大致相同，改善小信号的量化信噪比。2.实现方法：a.把输入量化器信号x压缩处理：放大微弱的信号，压缩强的信号。b.把压缩的信号y进行均匀量化。压缩器的入出关系表示为y=f(x)=x接收端用一个与压缩特性相反的扩张器。压缩与扩张图4.A律压扩律和压扩。美国采用律压扩，我国和欧洲采用A律压扩。1)A律压扩特性 A为压扩参数，A=1无压缩，A值越大压缩效果越明显。13折线 A 律（=87.6）数字压扩技术

13、.2)律压扩:律15折线主要用于美国、加拿大和日本等国的PCM 24路基群中。对数压缩特性(a)律；(b)A 律图4-21 有无压扩的比较曲线=0无压扩信噪比，=100有压扩信噪比。无压扩时，信噪比随输入减小迅速下降；有压扩时，信噪比随输入下降比较缓慢。若要求量化信噪比大于28 dB，对于=0输入信号必须大于-18dB，对于=100 时的输入信号只要大于-36dB即可。可见，采用压扩提高了小信号的量化信噪比，相当于扩大了输入信号的动态范围。A 律13折线 5.A律13折线:用于英、法、德等欧洲各国PCM 30/32路基群中，我国PCM30/32路基群也用。A律13折线:用13段折线逼近A=87

14、.6的A律压缩特性。具体方法：输入x轴和输出y轴用两种不同方法划分。对x轴在01（归一化）范围内不均匀分成8段，规律:每次以二分之一对分，第1次在0到1之间1/2处对分，第二次在0到1/2之间1/4处对分;对y轴在01（归一化）范围内采用等分法，均匀分成8段，每段间隔为1/8。把x，y各对应段的交点连接成8段直线，第1、2段斜率相同(均为16)，为一条直线段，实际上只有7根斜率不同的折线.语音信号是双极性信号，因此在负方向也有与正方向对称的一组折线，靠近零点的1、2段斜率都等于16，与正方向的第1、2段斜率相同，又可以合并为一根，因此，正、负双向共有2(8-1)-1=13 折，为13折线。13

15、折线各段落的分界点与A=87.6的对数压缩特性十分逼近，且两特性起始段的斜率均为16。A=87.6与 13 折线压缩特性的比较y 0 1x 0 1按折线分段时的x0 1段落 1 2 3 4 5 6 7 8斜率16 16 8 4 2 1用A=87.6及各端点y代入A律压缩特性计算的x值律15折线:逼近律压缩特性（=255）方法：把y轴均分8段，对应于y轴分界点i/8处的x轴分界点的值 x=正、负方向各有8段线段，正、负的第1段斜率相同而合成一段，所以16段线段变为15段折线，称其律15折线。原点两侧的一段斜率为 比A律13折线的相应段的斜率大2倍。小信号的量化信噪比也将比A律大一倍多。对大信号来

16、说，律要比A律差。律15折线参数表 i 0 1 2 3 4 5 6 7 8y 0 1按折线分段时的x0 1斜率 1段落1 2 3 4 5 6 7 8律15折线6.优点：l当输入信号强度分布不均匀时，非均匀量化器输出有比较高的平均S/N。l量化噪声的强度基本上与信号抽样值幅度成比例关系，使得量化噪声对大信号和小信号的影响大致相同，改善了小信号的量化信噪比。编码和译码 把量化后的信号电平值变换成二进制码组的过程称为编码，其逆过程称为解码或译码。抽样和量化后输出脉冲序列是一个M进制（一般常用128或256）的多电平数字信号，直接传输抗噪声性能很差，还要经过编码器转换成PCM信号再经数字信道传输。接收

17、端，二进制码组经译码器还原为M进制量化信号，再经低通滤波器恢复原模拟基带信号，完成这一系列过程系统是PCM系统。量化与编码称为模/数变换器(A/D变换器)；译码与低通滤波的组合称为数/模变换器(D/A变换器)。1.码字和码型 M个量化电平，用k位二进制码表示，每一个码组称为一个码字。码型指代码的编码规律。在PCM中常用的二进制码型有：自然二进码、折叠二进码和格雷二进码（反射二进码）。样值脉冲极性格雷二进制自然二进码折叠二进码量化级序号正极性部分100010011011 10101110 1111 1101 11001111 1110 1101 1100 1011 101010011000111

18、1 1110 1101 1100 1011 10101001100015141312111098负极性部分010001010111 0110 00100011 00010000 0111 0110 010101000011 001000010000 0000000100100011 010001010110 0111 76543210 1)自然二进码是十进制正整数的二进制表示，而且译码逐比特独立进行。2)折叠二进码是一种符号幅度码。第一位表示极性，其余位表示幅度。正、负绝对值相同，相对零电平对称折叠。在传输过程中出现误码，对小信号影响较小。3)格雷二进码任何相邻电平码组，只有一位码位变化，即相

19、邻码字距离恒为1。PCM通信编码中，折叠二进码比自然二进码和格雷二进码优越，它是A律13折线PCM 30/32 路基群设备中所采用的码型。2.码位的选择与安排（1）逐次反馈折叠二进制PCM编码 13折线编码中，8位二进制码，对应M=28=256个量化级。每折线段均匀划分16个量化级，正或负输入的8个段落被划分成816=128个不均匀的量化级。按折叠二进码的码型，这8位码安排如下：极性码 段落码 段内码C1 C2C3C4 C5C6C7C8 C“1”或“0”表示正、负极性.C2C3C4表示信号在哪个段落.C5C6C7C8代表每一段落内的16个量化级。表 6 5 段 落 码 段落序号段落码C2 c3

20、 c4876543211 1 11 1 01 0 12 1 0 03 0 1 14 0 1 05 0 0 16 0 0 0图 6 24 段落码与各段的关系2)13折线第一、二段1/128，等分16小段，每一小段长度为。仅有输入信号归一化值的1/2048，记为，代表一个量化单位。第八段最长，它是归一化值的1/2，将它等分16小段后，每一小段归一化长度为，包含64个最小量化间隔，记为64。如果以=1/2048作为输入x轴的单位，那么各段的起点电平分别是0、16、32、64、128、256、512、1024个量化单位。表 6-6 段 内 码电平序号 段内码 电平序号 段内码c5c6c7c8c5c6c

21、7c8151413121110981 1 1 11 1 1 01 1 0 11 1 0 01 0 1 11 0 1 01 0 0 11 0 0 0 765432100 1 1 10 1 1 00 1 1 00 1 0 10 0 1 10 0 1 00 0 0 10 0 0 03)以=1/2048为均匀量化的量化间隔，总共有2048个均匀量化级，而非均匀量化只有128个量化级。l 编码位数N与量化级数M：M=2N，均匀量化需要编11位码，而非均匀量化只要编7位码。l非均匀量化特性的编码称为非线性编码；按均匀量化特性的编码称为线性编码。例 43 设输入信号抽样值Is=+1260（为一个量化单位，表

22、示输入信号归一化值的1/2048），采用逐次比较型编码器,按A律13折线编成8位码C1C2C3C4C5C6C7C8。解:（1）极性码C1：输入信号抽样值Is为正，C1=1。（2）确定段落码C2C3C4：段落：1 2 3 4 5 6 7 8量化级差：2 4 8 16 32 64分层电平:0 16 32 64 128 256 512 1024 2048 1024 Is=+1260 2048 第八段 C2C3C4=111（3）（1260-1024）/64=3.6875 C5C6C7C8=0011输入信号抽样值Is处于第 8 段序号 3 的量化级，量化电平1216，量化误差44。非线性码与线性码关系是

23、7/11变换，7位非线性码1110011，相对应的11位线性码为。3.编码原理：编码器包含量化和编码两个功能。根据输入的样值脉冲编出相应的8位二进制代码。类似天平称重物过程。预先规定好的一些作为比较用的标准电流(或电压)，称权值电流IW 当样值脉冲Is到来后，用逐步逼近的方法有规律地用各标准电流IW去和样值脉冲比较，每比较一次出一位码。当IsIW时，出“1”码，反之出“0”码，直到IW和抽样值Is逼近为止，完成对输入样值的非线性量化和编码。图6 25 逐次比较型编码器原理图组成:整流器、极性判决、保持电路、比较器及本地译码电路等。a.输入PAM信号是双极性，为正，在位脉冲到来时“1”码；为负时

24、，出“0”码；b.信号经过全波整流变为单极性信号。c.保持电路在整个比较过程中保持输入信号的幅度不变。由于逐次比较型编码器编7位码(极性码除外)需要在一个抽样周期Ts以内完成Is与IW的7次比较，在整个比较过程中都应保持输入信号的幅度不变，因此要求将样值脉冲展宽并保持。d.比较器比较样值电流Is和标准电流IW，实现非线性量化和编码。IsIW时，出“1”码,反之出“0”码。对一个输入信号的抽样值需要进行7次比较。e.每次所需的标准电流IW均由本地译码电路提供。由记忆电路、711变换电路和恒流源组成。记忆电路用来寄存二进代码，因除第一次比较外，其余各次比较都要依据前几次比较的结果来确定标准电流IW

25、值。因此，7位码组中的前6位状态均应由记忆电路寄存下来。711变换电路就是数字压缩器。通过711逻辑变换电路将7位非线性码转换成线性解码电路（恒流源）需要的11位线性码，其实质就是完成非线性和线性之间的变换。恒流源也称11位线性解码电路或电阻网络，它用来产生各种标准电流IW。在恒流源中有数个基本的权值电流支路，其个数与量化级数有关。需要11个基本的权值电流支路，每个支路都有一个控制开关。4.PCM信号的码元速率和带宽 用N位二进制代码表示一个抽样值，一个Ts内编N位码，每个码元宽度为Ts/N，码位越多，码元宽度越小，占用带宽越大。（1）码元速率 设低通信号x(t)，最高频率fH，抽样速率fs2

26、fH，N为二进制编码位数。l码元速率 RB=fsN=2Nfhl采用M进制信息速率Rb=RBlog2M则采用二进制代码码元和信息速率RB=Rb=fsk=2kfh（2）传输PCM信号最小带宽。fs=2fHl无码间串扰和采用理想低通传输特性所需最小传输带宽（NY带宽）B=NfH l升余弦传输特性所需传输带宽为B=Rb=Nfs N=8，fs=8kHz，B=Nfs=64 kHz，比直接传输语音信号m(t)带宽（4kHz）要大得多。6.3.3 PCM系统的抗噪声性能两种互相独立的噪声：量化噪声和信道加性噪声。PCM系统接收端低通滤波器的输出为=m(t)+nq(t)+ne(t)m(t)为输出端所需信号成分；

27、nq(t)为量化噪声引起的输出噪声，其功率用Nq。ne(t)为由信道加性噪声引起的输出噪声，其功率用Ne表示。1）均匀量化信噪比将量化信噪比依赖于每一个编码组的位数N，并随N按指数增加。因PCM系统最小带宽B=NfH 体现了带宽与信噪比的互换关系:PCM系统输出端的量化信噪比与系统带宽B成指数关系。2）信道加性噪声影响。PCM系统的输出信噪比为系统输出总信噪功率比 在输入大信噪比时，Pe小，可忽略误码影响，只考虑量化噪声，在输入小信噪比时，Pe大，误码噪声影响大，总信噪比与Pe成反比。6.4自适应差分脉冲编码调制ADPCM 64kb/s的A律或律PCM编码在大容量的光纤通信和数字微波系统得到广

28、泛应用。但占用频带要比模拟通信系统一个标准话路带宽（3.1 kHz）宽很多倍。l语音压缩编码：话路速率低于64kb/s编码方法。自适应差分脉冲编码调制是语音压缩中复杂度较低的一种编码方法，ADPCM在差分脉冲编码调制（DPCM）基础上发展起来的。在32kb/s的比特率上达到64kb/s的PCM数字电话质量。已成为长途传输中一种新型的国际通用的语音编码方法。6.4.1DPCM 1差分脉冲编码调制的概念=L/M 量化间隔不变 量化范围量化级N 编码位数k RB数据量利用各抽样值间相关性对后来的抽样信号进行预测，将实际的抽样值与预测的抽样值求差，然后对此差值信号进行编码的一种模拟信号数字化方法。2.

29、原理：信源信号在相邻抽样间表现出很强的相关性，相邻样值的差值比样值本身小，可以用较少的比特数表示差值。用样点间差值编码代替样值编码，编码位数显著减少，信号带宽大大压缩。这种利用差值的PCM编码称为差分PCM（DPCM）。如果将样值之差仍用 N位编码传送，则DPCM的量化信噪比显然优于 PCM系统。DPCM 系统原理框图3.方法：根据前面的k个样值预测当前时刻的样值(非线性预测)。编码信号只是当前样值与预测值之间的差值的量化编码。xn表示当前的样值，预测器的输入代表重建语音信号。预测器输出=差值 en=xn-为量化器输入，eqn代表量化器输出，量化后的每个预测误差eqn被编码成二进制数字序列，通

30、过信道传送到目的地。误差eqn被加到本地预测值 得到重建信号。接收端有与发送端相同的预测器，输出 与eqn相加产生信号既是预测器激励信号，也是解码器重建信号。DPCM系统总量化误差定义为输入信号样值xn与解码器输出样值xn 之差，nq=xn-=(en+)-(+eqn)=en-eqn DPCM的总量化误差nq仅与差值信号en的量化误差有关。DPCM系统总的量化信噪比可表示为(S/N)q是把差值序列作为信号时量化器的量化信噪比，与PCM系统只考虑量化误差信噪比相当。Gp为DPCM系统预测增益。选择合理的预测规律，差值功率Ee2n就能远小于信号功率Ex2n，Gp就会大于1，该系统就能获得增益。对DP

31、CM系统的研究就是围绕着如何使Gp和(S/N)q 这两个参数取最大值而逐步完善起来的。通常Gp约为611 dB。DPCM系统总的量化信噪比远大于量化器的信噪比。因此,要求DPCM系统达到与PCM系统相同的信噪比，则可降低对量化器信噪比的要求，即可减小量化级数，从而减少码位数，降低比特率。6.4.2ADPCM(自适应差分脉冲编码调制):DPCM系统性能改善以最佳的预测和量化为前提的。特点：用自适应量化取代固定量化(量化台阶随信号的变化而变化)，用自适应预测取代固定预测(预测器系数ai可以随信号的统计特性而自适应调整)，从而得到高预测增益。如果DPCM的预测增益为611dB，自适应预测可使信噪比改

32、善4 dB；自适应量化可使信噪比改善47dB，则ADPCM比PCM可改善1621dB，相当于编码位数可以减小 3 位到 4 位。因此，在维持相同的语音质量下，ADPCM允许用32 kb/s 比特率编码，这是标准64kb/s PCM的一半。在长途传输系统中，ADPCM有着远大的前景。6.5 增 量 调 制（M）1增量调制概念（M或增量脉码调制DM）是PCM特殊形式，即1比特量化差值脉码调制。简单增量调制 1.编译码的基本思想 一个语音信号，抽样速率很高（远大于奈奎斯特速率），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。将这些差值编码传输，可传输模拟信号所含的信息。此差值又称“增量”

33、，其值可正可负。用差值编码通信，称“增量调制”（Delta Modulation），缩写为DM或M。图 6-28 增量编码波形示意图连续模拟信号m(t)，用时间间隔t，相邻幅度差+或-阶梯波形m(t)逼近。只要t足够小，抽样速率fs=1/t足够高，且足够小，则阶梯波m(t)可近似代替m(t)。为量化台阶，t=Ts为抽样间隔。1）编码：阶梯波m(t)有两个特点：l在每个t间隔内，m(t)的幅值不变;l相邻间隔幅值差不是+，就是-。a.用“1”码和“0”码分别代表m(t)上升或下降一个量化阶，则m(t)被一个二进制序列表征。实现了模/数转换。b.用斜变波m1(t)来近似m(t)。斜变波两种变化：按

34、斜率/t上升一个量阶和按斜率-/t下降一个量阶。用“1”码表示正斜率，用“0”码表示负斜率，获得二进制序列。2）译码两种形式 a.阶梯波m(t)：收“1”升一个量阶，收“0”降一个量阶，二进制代码译码为阶梯波。b.斜变波：收“1”产生一个正斜率电压，在t时间内上升一个量阶，收“0”产生一个负斜率电压，在t内降一个量阶。用一个简单的RC积分电路实现。2增量调制的调制解调原理 由相减器、抽样脉冲产生器、抽样判决器和积分器组成的，输出通过信道传输到接收端的时候，通过积分器和低通滤波，还原出x（t）。积分器具有译码功能，和低通滤波器构成解调器。简单M系统方框图l发送端编码器：相减器、判决器、积分器及脉

35、冲发生器组成的一个闭环反馈电路。a.相减器取差值e(t)，e(t)=m(t)-m1(t)。b.判决器对差值e(t)极性识别和判决。判决器:在给定抽样时刻ti上，e(ti)=m(ti)-m1(ti)0 输出“1”；e(ti)=m(ti)-m1(ti)0 输出“0”。c.积分器和脉冲产生器组成本地译码器，根据c(t)，形成预测信号m1(t)，c(t)为“1”，m1(t)上升一个量阶，c(t)为“0”，m1(t)下降一个量阶，送到相减器与m(t)进行幅度比较。l解码电路组成：译码器和低通滤波器。译码器作用：由c(t)恢复m1(t)。低通滤波器作用：滤除m1(t)中的高次谐波，使输出波形平滑，逼近原信

36、号m(t)。M是前后两样值差值的量化编码,所以M实际上是一种DPCM方案，预测值仅用前一个样值来代替，预测器是一个延迟单元，量化电平取为 2。增量调制的过载特性与动态编码范围 增量调制的量化噪声表现为两种形式：过载量化误差；一般量化误差。a.一般量化噪声 当信号幅度变化小于增量时，增量将不能表示信号的变化，产生的噪声。l减小 可降低一般量化误差。b.过载噪声:当输入信号m(t)斜率陡变，本地译码器输出信号m(t)跟不上m(t)的变化，误差明显增大，译码后信号严重失真，叫过载失真。l 避免过载量化误差：设抽样间隔t（抽样速率为fs=1/t），一个量阶上的最大斜率K K=为了不发生过载现象和很大的

37、失真。必须增大和fs。l但增大，一般量化误差也大；l提高fs对减小一般量化误差和减小过载噪声都有利。因此，M系统中的抽样速率要比PCM系统中的抽样速率高的多。M系统抽样速率的典型值为16kHz或32kHz，相应单话路编码比特率为16 kb/s或32kb/s。设输入模拟信号 m(t)=A sinkt，斜率=Ak coskt 斜率的最大值为Ak。为了不发生过载，应满足Ak*fs设fk为信号的频率。临界过载振幅 Amax=6.5.4 增量调制系统与PCM系统的比较（1）码元速率：对增量调制系统，码元速率就等于抽样频率，有RB=fs；对于PCM系统，码元速率RB=kfs。（2）码元速率较低时（k4），增量调制系统的量化信噪功率比高于PCM系统；码元速率较高的时候（k5），PCM系统的量化信噪功率比高于增量调制系统；码元速率相近的时候（k=45），增量调制系统和PCM系统的量化信噪比差不多。（3）增量调制系统的误码信噪比很小.（4）增量调制系统编译码器结构简单，不需要同步；相对来讲单路PCM系统的编译码器结构则复杂许多。