通信技术授课讲义.
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9
Smax s 2 fs2 Nq 8p 2 fk2
3.5 增量调制 (M)
最大信号量噪比
Smax s 2 fs2 Nq 8p 2 fk2 3 fs fs3 3 fs3 2 0.04 2 2 2 fk fm s f m 8p f k f m
小；
M用一位二进制码代表相邻两样值间的
相对大小。
11
3.5 增量调制 (M)
不同编码位数N 值的PCM与M的性能比较：
若PCM 系统的编码位数N<4（码率较低）时，
增量调制的量化信噪比高于PCM 系统。
12
3.5 增量调制 (M)
M的优点：
(1)、在比特率低时，M的量化信噪比优于 PCM ； (2)、实现电路比PCM简单，M只编一位码， 接收端不需要码字同步。
ê (t)
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
t
17
数字压扩M
m (t)
TS
t
C(n)
ê (t)
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1 0 1 0 0
t
码流C(n)
Q1
Q2
Q3
Q4
移位寄存器
Z Q1Q2Q3Q4 + Q1Q2 Q3Q4
逻辑电路 连码检测
18
3.5 增量调制 (M)
数字压扩⊿M与简单⊿M 的性能比较
Amax
s fs ωk
8
3.5 增量调制 (M)
最大信号功率
Smax
2 Amax s 2 f s2 s 2 f s2 2 2 2ωk 8p 2 f k2
where
fk ωk / 2p
最大信号量噪比
3 fs fs3 3 fs3 2 0.04 2 2 2 fk fm s f m 8p f k f m
Sr(k)
+
SP(k)
+ + +
预测器
[ai(n)] 预测自适 应控制
Sr(k)
预测自适 应控制
2
复习--简单增量调制原理
m( t )
抽样
mk + ek +
-
二电平 量化
延迟
rk
+ * mk
数码 形成
ck
rk
+
ck=1
ek
0 ck = 0
m
' k
-
编码过程
mk’ m1 m0’ m1’ m2’ rk
结论：最大信号量噪比和抽样频率fs的三次方 成正比，而和信号频率fk的平方成反 比，即抽样频率每提高一倍，量化信 噪比提高9dB，信号每提高一倍频率， 量化信噪比下降6dB。
10
3.5 增量调制 (M)
M与PCM的比较：
相同：均用二进制数字信号表示模拟信号传输
不同：PCM以一组二进制代表一位抽样值大
CVSD增量调制可在单个集成电路芯片内实 现，其中一种芯片MC34115，是Motorola公 司系列增量调制电路芯片中的一种。
20
编码/译码选择 15 模拟输入 模拟反馈 数字输入 1 2 13 － ＋ － ＋ 数字门限 12
1 f (e ) , 2s
- s e +s
e(t)的平均功率为
s -s
E[e 2 ( t )]
1 2 e f ( e )de 2s
s -s
2 s e 2de 3
6
3.5 增量调制 (M)
功率谱密度
s2 P( f ) , 3 fs 0 f fs
通过截止频率为fm的低通滤波器后的 功率
+ -- - - + + + + + + - + - -
m2
mk-1 mk
t
t
3
ck
0
0
0
1
0
1
1
1
1
1
1
0
1
0
0
复习--简单增量调制原理
译码过程
c
' k
解码
r
' k
+
延迟
*' mk
ck’ rk'
0
0
0
1 +
0
1
1
1
1
1
1
0
1 +
0
0
+ + + + + +
s 2 fm N q P ( f ) fm 3 fs
7
3.5 增量调制 (M)
信号量噪比
信号功率：设输入信号为
m(t ) A sin ωk t
其斜率最大值为Ak ，要求不发生过载， 则
s Aω k s f s T
保证不过载的临界振幅Amax应该等于
通信原理
第3章 模拟信源数字化与编码 (3.5-3.6)
1
复习--自适应差分脉码调制
前向
量化自适 应控制
后向
量化自适 应控制 (n) d'(k) 解码
S(k)
+
-
+
(n) (n) d(k) d'(k) 量化器 编码
信道 I(k) I’(k) DPCM 码流
SP(k) 预测器 [ai(n)]
+ +
- - -
-
-
-
-
t
mk*’
t
4
问题的提出：
1、增量调制与脉冲编码调制
（PCM）的性能有何区别？
2、能否与ADPCM一样引入自适
应增量调制？
5
3.5 增量调制 (M)
不过载情况下量化噪声功率的计算
假设量化误差e(t)在区间(-, +)内均匀分 布，则e(t)的概率分布密度
13
3.5 增量调制 (M)
M的缺点：
当输入信号变化斜率大时，M会出现Biblioteka Baidu载现 象。为了避免过载现象，应取fs≥ Amaxmax 。 采 样频率fs增大时，会使信息速率增大，给传输带 来不便。
14
3.5 增量调制 (M)
3.5.2 自适应增量调制
基本原理 采用自适应方法使量阶的大小跟踪输入信号 的统计特性而变化。 瞬时压扩增量调制——ADM (Adaptive Delta Modulation): 量阶能随信号瞬时压扩。 连续可变斜率增量调制——CVSD (Continuously Variable Slope Delta modulator） 量阶随音节时间间隔（5 ～20ms ）中信号 平均功率变化， 又称“数字压扩增量调制”。
0
m4
6dB
9 dB
SNR / SNRmax ( dB )
-10 数字压扩 增量调制 -20 简单增量 调制 -30 0 -10 -20 -30 -40 -41 -50 -54.6 -60 -70
19
m3
A/ Amax(dB)
3.5 增量调制 (M)
3.5.3 CVSD增量调制编译码芯片
15
3.5 增量调制 (M)
CVSD（数字压扩增量调制）原理
抽样定时 d
T
(t )
m( t ) +
-
e(t ) 抽样判 + 决器
ck
' k
mp (t )
积分器
e
连码检测 脉冲发 生器
码流中出 现3(或4) 个连“1” 或连“0” 时输出一 个脉冲。
平滑回路
16
简单M
m (t)
TS
t
C(n)
Smax s 2 fs2 Nq 8p 2 fk2
3.5 增量调制 (M)
最大信号量噪比
Smax s 2 fs2 Nq 8p 2 fk2 3 fs fs3 3 fs3 2 0.04 2 2 2 fk fm s f m 8p f k f m
小；
M用一位二进制码代表相邻两样值间的
相对大小。
11
3.5 增量调制 (M)
不同编码位数N 值的PCM与M的性能比较：
若PCM 系统的编码位数N<4（码率较低）时，
增量调制的量化信噪比高于PCM 系统。
12
3.5 增量调制 (M)
M的优点：
(1)、在比特率低时，M的量化信噪比优于 PCM ； (2)、实现电路比PCM简单，M只编一位码， 接收端不需要码字同步。
ê (t)
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
0
0
t
17
数字压扩M
m (t)
TS
t
C(n)
ê (t)
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1 0 1 0 0
t
码流C(n)
Q1
Q2
Q3
Q4
移位寄存器
Z Q1Q2Q3Q4 + Q1Q2 Q3Q4
逻辑电路 连码检测
18
3.5 增量调制 (M)
数字压扩⊿M与简单⊿M 的性能比较
Amax
s fs ωk
8
3.5 增量调制 (M)
最大信号功率
Smax
2 Amax s 2 f s2 s 2 f s2 2 2 2ωk 8p 2 f k2
where
fk ωk / 2p
最大信号量噪比
3 fs fs3 3 fs3 2 0.04 2 2 2 fk fm s f m 8p f k f m
Sr(k)
+
SP(k)
+ + +
预测器
[ai(n)] 预测自适 应控制
Sr(k)
预测自适 应控制
2
复习--简单增量调制原理
m( t )
抽样
mk + ek +
-
二电平 量化
延迟
rk
+ * mk
数码 形成
ck
rk
+
ck=1
ek
0 ck = 0
m
' k
-
编码过程
mk’ m1 m0’ m1’ m2’ rk
结论：最大信号量噪比和抽样频率fs的三次方 成正比，而和信号频率fk的平方成反 比，即抽样频率每提高一倍，量化信 噪比提高9dB，信号每提高一倍频率， 量化信噪比下降6dB。
10
3.5 增量调制 (M)
M与PCM的比较：
相同：均用二进制数字信号表示模拟信号传输
不同：PCM以一组二进制代表一位抽样值大
CVSD增量调制可在单个集成电路芯片内实 现，其中一种芯片MC34115，是Motorola公 司系列增量调制电路芯片中的一种。
20
编码/译码选择 15 模拟输入 模拟反馈 数字输入 1 2 13 － ＋ － ＋ 数字门限 12
1 f (e ) , 2s
- s e +s
e(t)的平均功率为
s -s
E[e 2 ( t )]
1 2 e f ( e )de 2s
s -s
2 s e 2de 3
6
3.5 增量调制 (M)
功率谱密度
s2 P( f ) , 3 fs 0 f fs
通过截止频率为fm的低通滤波器后的 功率
+ -- - - + + + + + + - + - -
m2
mk-1 mk
t
t
3
ck
0
0
0
1
0
1
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0
复习--简单增量调制原理
译码过程
c
' k
解码
r
' k
+
延迟
*' mk
ck’ rk'
0
0
0
1 +
0
1
1
1
1
1
1
0
1 +
0
0
+ + + + + +
s 2 fm N q P ( f ) fm 3 fs
7
3.5 增量调制 (M)
信号量噪比
信号功率：设输入信号为
m(t ) A sin ωk t
其斜率最大值为Ak ，要求不发生过载， 则
s Aω k s f s T
保证不过载的临界振幅Amax应该等于
通信原理
第3章 模拟信源数字化与编码 (3.5-3.6)
1
复习--自适应差分脉码调制
前向
量化自适 应控制
后向
量化自适 应控制 (n) d'(k) 解码
S(k)
+
-
+
(n) (n) d(k) d'(k) 量化器 编码
信道 I(k) I’(k) DPCM 码流
SP(k) 预测器 [ai(n)]
+ +
- - -
-
-
-
-
t
mk*’
t
4
问题的提出：
1、增量调制与脉冲编码调制
（PCM）的性能有何区别？
2、能否与ADPCM一样引入自适
应增量调制？
5
3.5 增量调制 (M)
不过载情况下量化噪声功率的计算
假设量化误差e(t)在区间(-, +)内均匀分 布，则e(t)的概率分布密度
13
3.5 增量调制 (M)
M的缺点：
当输入信号变化斜率大时，M会出现Biblioteka Baidu载现 象。为了避免过载现象，应取fs≥ Amaxmax 。 采 样频率fs增大时，会使信息速率增大，给传输带 来不便。
14
3.5 增量调制 (M)
3.5.2 自适应增量调制
基本原理 采用自适应方法使量阶的大小跟踪输入信号 的统计特性而变化。 瞬时压扩增量调制——ADM (Adaptive Delta Modulation): 量阶能随信号瞬时压扩。 连续可变斜率增量调制——CVSD (Continuously Variable Slope Delta modulator） 量阶随音节时间间隔（5 ～20ms ）中信号 平均功率变化， 又称“数字压扩增量调制”。
0
m4
6dB
9 dB
SNR / SNRmax ( dB )
-10 数字压扩 增量调制 -20 简单增量 调制 -30 0 -10 -20 -30 -40 -41 -50 -54.6 -60 -70
19
m3
A/ Amax(dB)
3.5 增量调制 (M)
3.5.3 CVSD增量调制编译码芯片
15
3.5 增量调制 (M)
CVSD（数字压扩增量调制）原理
抽样定时 d
T
(t )
m( t ) +
-
e(t ) 抽样判 + 决器
ck
' k
mp (t )
积分器
e
连码检测 脉冲发 生器
码流中出 现3(或4) 个连“1” 或连“0” 时输出一 个脉冲。
平滑回路
16
简单M
m (t)
TS
t
C(n)