第20讲 差分脉冲编码调制、增量调制.
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m0 (t )
0 0
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t
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过载失真： 当信号实际斜率超过最大跟踪斜率K时，将发生阶梯波形跟 不上信号变化，从而形成很大失真的阶梯波形，这样的失真 称为过载失真/现象，也称为过载噪声。
通信原理
第7章 模拟信号的数字传输
（2）量化噪声 ∆M信号是按台阶б来量化的，因而同样存在量化噪声问题。
m(t ) m(t )
e(t )
t
(a) (b)
m(t )
m(t )
e(t )
t
1）∆M系统的量化噪声有两种形式： ●一般量化噪声：最小周期大约是抽样频率的倒数： Ts=1/fs； 范围：±б ●过载量化噪声：最小周期大约是抽样频率的倒数： Ts=1/fs； 范围：±∞
通信原理
第7章 模拟信号的数字传输
2）选б
小：量化噪声小，过载 噪声大； 选б 大：量化噪声大，过载 噪声小。 3）选抽样速率
K =
б =б f s t
fs→大：量化噪声↓，过载噪声↓。 但：码元速率↑
一般，∆M系统中的抽样频率要比PCM系统中的抽样频 率要高得多（通常要高两倍以上）。
（3）过载特性 不过载条件：
dm(t ) = K fs dt max
通信原理
（4）编码范围－－输入信号动态范围 求m(t)：Ak~Amax ●最小编码电平：Ak－－∣m(t)∣min
/2
第7章 模拟信号的数字传输
/ 2
0
1
0
1
0
1
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可见：∣信号∣小于δ/2时，编码器输出始终为：0101010…, 无法区别，所以 Ak＝δ/2 ●临界过载振幅：Amax 设 m(t ) = A sin k t 由
通信原理
第7章 模拟信号的数字传输
3. 编码器－－ ∆M信号的编码 模型： 定时脉冲 m(t ) ∆M序列
相减器 判决器
m(t )
本地译 码器
本地译码器：与接收端译码器完全相同，用以从∆M信号中恢复出阶 梯（斜变波）信号m´(t)。译出的是前一采样点的值。 减法器：将模拟信号m(t-)与本地输出的斜变波m´(t-)进行相减。 判决器：则在抽样脉冲作用下对相减结果进行极性判决，达到对输入 信号的变化作出判决的目的，并输出编码脉冲。
编码规则/判决规则：
i
1 ”码； 0，编“ m(t ) m (ti )＝ 0，编“0”码
通信原理
第7章 模拟信号的数字传输
4. 性能与参数 （1）译码器的最大跟踪斜率K（跟踪能力）
m(t)
m(t )
m(t )
б =б f s K = t
式中：∆t－－抽样时刻间隔； fs=1/ ∆t－－抽样频率； K－－最大跟踪斜率。
m(t )
m(t )
m0 (t )
问： ●可不可以用斜 变波m0(t)逼近m(t)? ●如何实现斜变波？
0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t
通信原理
第7章 模拟信号的数字传输
（3）译码器的构成 这种功能的译码器可由一个积分器来完成！ RC积分器是最简单的积分器（注意：时常数RC应远大于二 进制的脉冲宽度）：遇到“1”码，就以固定斜率上升一个∆E；遇
通信原理电子教案
广东海洋大学信息学院 2012年12月
《通信原理》电子教案
授课班级：通信1103班、通信1104班 授课教师：广东海洋大学信息学院 梁能
第7章 模拟信号的数字传输
7.6 增量调制（∆M、DM或δ调制）
－－是在PCM方式基础发展起来的另一种模拟信号数字传输 的方法。
抽样 PCM m(t ) m(kTs ) 数字代码，欲N q N 量化、压缩、编码
到“0”码就以同样的斜率下降一个∆E。
只要：∆E＝ б ，在所有抽样时ti上斜变波与阶梯波有完全相同
的值。
mi (t)
积分器
m0 (t)
LPF
ˆ (t ) m
R
C RC t
注： 讲原理：m(t )是方波 实现：m(t )用斜变波
LPF：平滑不必要的高次谐波分量，得到十分接近模拟信号的 输出信号。
两种可能，两种状态：“1”、“0”表示！
通信原理
第7章 模拟信号的数字传输
例：一个带限模拟信号m(t)的增量调制波形m´(t)示意图：
m(t)
m(t )
m(t )
m0 (t )
0 0
t1
t
t2 1 0
t3 1
t4 0
t5 1
t6 1
t7 1
t8 1
t9 1
t10 1
t11 t12 t 0
●纵轴被分成许多 相等的幅度段б ； ●横轴被划分为许 多相等的时间段∆t。
由图可见：只要∆t、б取得足够小，相邻抽样值之差的确可反映信息 波形；而抽样值之差用一位二进制代码即可表示：增－－“1”； 减 －－“0”。
通信原理
第7章 模拟信号的数字传输
m´(t)特点： 1）每∆t内，电平值不变； 2）相邻两个∆t之间，电平变化б或－ б ， 当 m (t )上升一个 б 代码取“ 1” 得代码序列。 当 m (t )下降一个 б 代码取“ 0” 当∆t和б足够小时，阶梯波m´(t)逼近连续波m(t)。 ∴ 代码序列可表示m(t)。 为方便起见，先介绍解码器，再介绍编码器。
通信原理
Βιβλιοθήκη Baidu
第7章 模拟信号的数字传输
2. 解码器－－ ∆M信号的译码
（1）目的 解决在接收端怎么由二进制码序列恢复出阶梯波问题。 （2）功能 接收端只要每收到一个“1”码就使输出上升一个б值；每收到一个“0” 码就使输出下降一个б值。这样就可近似地复制出阶梯波形 m´(t)。
0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0
( A率13：N＝8)
M 仅一位二进码组成的数字信号序列
∆M的特点: ●将模拟信号变成仅由一位二进制码组成的数字信号序列； ●接收端也只需要一个线性网络，便可复制出模拟信号。 －－编译码设备通常要比PCM的简单。
通信原理
第7章 模拟信号的数字传输
7.6.1 ∆M原理
1.调制原理 虽然：一位二进制码只能代表两种状态，当然不可能去表 示抽样值的大小。 但是：用一位码却可以表示抽样值的相对大小，而相邻抽 样值的相对变化将能同样反映模拟信号的变化规律。 因此：由一位二进制码去表示模拟信号的可能性是存在的。 样值点，后比前： 增加 减小
m0 (t )
0 0
t1
t
t2 1 0
t3 1
t4 0
t5 1
t6 1
t7 1
t8 1
t9 1
t10
过载失真： 当信号实际斜率超过最大跟踪斜率K时，将发生阶梯波形跟 不上信号变化，从而形成很大失真的阶梯波形，这样的失真 称为过载失真/现象，也称为过载噪声。
通信原理
第7章 模拟信号的数字传输
（2）量化噪声 ∆M信号是按台阶б来量化的，因而同样存在量化噪声问题。
m(t ) m(t )
e(t )
t
(a) (b)
m(t )
m(t )
e(t )
t
1）∆M系统的量化噪声有两种形式： ●一般量化噪声：最小周期大约是抽样频率的倒数： Ts=1/fs； 范围：±б ●过载量化噪声：最小周期大约是抽样频率的倒数： Ts=1/fs； 范围：±∞
通信原理
第7章 模拟信号的数字传输
2）选б
小：量化噪声小，过载 噪声大； 选б 大：量化噪声大，过载 噪声小。 3）选抽样速率
K =
б =б f s t
fs→大：量化噪声↓，过载噪声↓。 但：码元速率↑
一般，∆M系统中的抽样频率要比PCM系统中的抽样频 率要高得多（通常要高两倍以上）。
（3）过载特性 不过载条件：
dm(t ) = K fs dt max
通信原理
（4）编码范围－－输入信号动态范围 求m(t)：Ak~Amax ●最小编码电平：Ak－－∣m(t)∣min
/2
第7章 模拟信号的数字传输
/ 2
0
1
0
1
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1
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可见：∣信号∣小于δ/2时，编码器输出始终为：0101010…, 无法区别，所以 Ak＝δ/2 ●临界过载振幅：Amax 设 m(t ) = A sin k t 由
通信原理
第7章 模拟信号的数字传输
3. 编码器－－ ∆M信号的编码 模型： 定时脉冲 m(t ) ∆M序列
相减器 判决器
m(t )
本地译 码器
本地译码器：与接收端译码器完全相同，用以从∆M信号中恢复出阶 梯（斜变波）信号m´(t)。译出的是前一采样点的值。 减法器：将模拟信号m(t-)与本地输出的斜变波m´(t-)进行相减。 判决器：则在抽样脉冲作用下对相减结果进行极性判决，达到对输入 信号的变化作出判决的目的，并输出编码脉冲。
编码规则/判决规则：
i
1 ”码； 0，编“ m(t ) m (ti )＝ 0，编“0”码
通信原理
第7章 模拟信号的数字传输
4. 性能与参数 （1）译码器的最大跟踪斜率K（跟踪能力）
m(t)
m(t )
m(t )
б =б f s K = t
式中：∆t－－抽样时刻间隔； fs=1/ ∆t－－抽样频率； K－－最大跟踪斜率。
m(t )
m(t )
m0 (t )
问： ●可不可以用斜 变波m0(t)逼近m(t)? ●如何实现斜变波？
0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 t8 t9 t10 t11 t12 t
通信原理
第7章 模拟信号的数字传输
（3）译码器的构成 这种功能的译码器可由一个积分器来完成！ RC积分器是最简单的积分器（注意：时常数RC应远大于二 进制的脉冲宽度）：遇到“1”码，就以固定斜率上升一个∆E；遇
通信原理电子教案
广东海洋大学信息学院 2012年12月
《通信原理》电子教案
授课班级：通信1103班、通信1104班 授课教师：广东海洋大学信息学院 梁能
第7章 模拟信号的数字传输
7.6 增量调制（∆M、DM或δ调制）
－－是在PCM方式基础发展起来的另一种模拟信号数字传输 的方法。
抽样 PCM m(t ) m(kTs ) 数字代码，欲N q N 量化、压缩、编码
到“0”码就以同样的斜率下降一个∆E。
只要：∆E＝ б ，在所有抽样时ti上斜变波与阶梯波有完全相同
的值。
mi (t)
积分器
m0 (t)
LPF
ˆ (t ) m
R
C RC t
注： 讲原理：m(t )是方波 实现：m(t )用斜变波
LPF：平滑不必要的高次谐波分量，得到十分接近模拟信号的 输出信号。
两种可能，两种状态：“1”、“0”表示！
通信原理
第7章 模拟信号的数字传输
例：一个带限模拟信号m(t)的增量调制波形m´(t)示意图：
m(t)
m(t )
m(t )
m0 (t )
0 0
t1
t
t2 1 0
t3 1
t4 0
t5 1
t6 1
t7 1
t8 1
t9 1
t10 1
t11 t12 t 0
●纵轴被分成许多 相等的幅度段б ； ●横轴被划分为许 多相等的时间段∆t。
由图可见：只要∆t、б取得足够小，相邻抽样值之差的确可反映信息 波形；而抽样值之差用一位二进制代码即可表示：增－－“1”； 减 －－“0”。
通信原理
第7章 模拟信号的数字传输
m´(t)特点： 1）每∆t内，电平值不变； 2）相邻两个∆t之间，电平变化б或－ б ， 当 m (t )上升一个 б 代码取“ 1” 得代码序列。 当 m (t )下降一个 б 代码取“ 0” 当∆t和б足够小时，阶梯波m´(t)逼近连续波m(t)。 ∴ 代码序列可表示m(t)。 为方便起见，先介绍解码器，再介绍编码器。
通信原理
Βιβλιοθήκη Baidu
第7章 模拟信号的数字传输
2. 解码器－－ ∆M信号的译码
（1）目的 解决在接收端怎么由二进制码序列恢复出阶梯波问题。 （2）功能 接收端只要每收到一个“1”码就使输出上升一个б值；每收到一个“0” 码就使输出下降一个б值。这样就可近似地复制出阶梯波形 m´(t)。
0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0
( A率13：N＝8)
M 仅一位二进码组成的数字信号序列
∆M的特点: ●将模拟信号变成仅由一位二进制码组成的数字信号序列； ●接收端也只需要一个线性网络，便可复制出模拟信号。 －－编译码设备通常要比PCM的简单。
通信原理
第7章 模拟信号的数字传输
7.6.1 ∆M原理
1.调制原理 虽然：一位二进制码只能代表两种状态，当然不可能去表 示抽样值的大小。 但是：用一位码却可以表示抽样值的相对大小，而相邻抽 样值的相对变化将能同样反映模拟信号的变化规律。 因此：由一位二进制码去表示模拟信号的可能性是存在的。 样值点，后比前： 增加 减小