现代通信原理7第七章增量调制

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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。
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M调制的波形图
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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。
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M斜率过载问题: 当输入信号的斜率比采样周期决定的固有斜率
2、将所检出的脉冲送入平滑电路（积分器， 时常数为5-20ms)，产生一缓慢变化电压，这个电 压与语音信号的平均斜率成正比。
3、将这个电压对输入脉冲串进行调幅，当连码 多导致平滑电路输出电平高（输入信号斜率大），调 幅器输出信号大，扩张了量化电平。
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数字压扩增量调制对信噪比的改进情况如图所示
∆M的主要优越性: (1) 低比特率时，量化信噪比高于PCM。 (2) 抗误码性能好,能在误码率较高的信道里工作 (3) ∆M的编码、译码比PCM 简单。
包括: 改进型增量调制 差分脉冲编码调制
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7.1简单增量调制的原理
M可以看成是DPCM的一种特例。它只用 一位编码，不是表示采样值的大小，而是表示 采样时刻波形的变化趋势。
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单元学习提纲
（1）简单增量调制原理，本地译码信号、 重建信号、量化噪声、斜率过载；
（2）简单增量调制量化信噪比与抽样频 率、输入信号频率的关系；
（3）数字压扩自适应增量调制改善增量 调制动态范围的原理；
（4）增量总和调制的特点； （5）简单增量调制的抗误码性能优于脉 冲编码调制。
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第七章 增量调制
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7.3 增量总和调制
高频丰富的信号,如果用简单增量调制,高 频端的信噪比要下降.
采用-调制方式来解决.
-调制步骤: 1、对输入信号首先进行积分,使高频分量 的幅度下降。 2、进行简单增量调制。 3、接收端增加一次微分过程，补偿高频。
2 3
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又假设e(t)在频域（0，fs)服从均匀分布,则 接收端经低通滤波后的输出量化噪声为：
2 q
2 3
*
fB fs
fS是采样频率 fB是接收端低通滤波器带宽
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信号功率：
SAm 2 a 2
x22fs22
8f22fs22
信噪比
SNR max
2
f
2 s
*
3
8 f 2 2 2
fs fB
0.038
即 Aቤተ መጻሕፍቲ ባይዱS
信号的最大角频率
max
fs A
或
Am a x
fs
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M的最大量化信噪比
1、噪声功率
2 q
e2p(e)de
e(t)是信号与预测信号之差
e(t)s(t)sl(t)
e(t)假设服从均匀分布 p(e) 1 2
22
2 q
1 2
e 2 de
1
e3
|
2 3
1 3 ( )3
2 3
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音节：指信号幅度包络的变化周期，对于语音 信号，就是音量变化的周期。
音节压扩：使量阶∆V 随着每个音节时间间隔内 的信号平均斜率变化，称为连续可变斜率增量调制。
数字检测电路：输出脉冲的宽度与连码个数成正 比。
平滑电路：输出电压uk 正比于该音节内信号平均 斜率。
PAM：序列脉冲幅度E’的变化规律与uk 一致。 积分器：
真（颗粒噪声）。
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改进方法 1、自适应方式使量阶的大小随信号幅度瞬
时压扩，称为瞬时压扩增量调制ADM。 2、量阶随音节时间间隔（5-20ms)的信号
平均斜率变化，称为连续可变斜率增量调制 CVSD。
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重点介绍第二种方法：（图在下页）
1、检测编码输出信号的连“1”或连“0”，连“1” 过多或连“0”过多，说明信号的斜率大。
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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）
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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”
/TS大时,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.
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斜率过载失真波形
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对于采样周期为TS,量阶为的系统,能跟踪的最 大斜率为/TS,称为临界过载下的最大跟踪斜率.
设输入为正弦信号
s(t)Acost
斜率 ds(t)Acost
dt
最大斜率 A
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M为临界过载时
A/TS
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编码电路如图所示：
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。
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2、量化曲线如下页图 若差值信号大于零（本次样值大于前次样值），
量化值
e(n)
编码
c(n) 1
若差值信号小于零（本次样值小于前次样值），
量化值
编码
e(n)
c(n)0
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其接收解调原理图如：
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一个实际的M系统
3、简单增量调制要满足一定的信噪比，采样频 率必须提高，传输率增加，带宽增宽。
4、简单增量调制在信号的高频部分信噪比下降， 引出数字压扩自适应增量调制。
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7.2数字压扩自适应增量调制
简单增量调制有两大问题 1、信号频率高，量阶相对小，量化跟不上
变化，产生过载失真。 2、信号频率低。量阶相对大，产生量化失
f
3 s
f 2 fB
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Sm N ( d a ) x R 3 B lf g 0 s 2 lf g 0 1 lf g 0 B 1
1、简单增量调制的信噪比与采样频率的三次方 成正比。采样频率提高一倍，量化信噪比提 高9分贝。
2、量化信噪比与信号频率的平方成反比，信号 每提高一倍频程，信噪比下降6分贝。
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“1”多，则幅度高; 连“0”多，则幅度低.
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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。
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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；
现代通信原理
第七章 增量调制
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单元概述
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。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，因而演变 出数字压扩自适应增量调制和增量总和调制。