通信原理与通信技术课件04
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■通信原理与通信技术
※第4章增量调制
方群(fq0520@)
安徽师范大学数学计算机学院
2010年10月
第4章增量调制
4.1简单增量调制
4.2增量总和调制(Δ-Σ)
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•增量调制最早由法国人De Loraine于1946年提出,目的是简化模拟信号的数字化方法。
•在以后的三十多年间有了很大发展,特别是在军事和工业部门的专用通信网和卫星通信中得到广泛应用,不仅如此,近年来在高速超大规模集成电路中已被用作A/D转换器。
•其主要特点是:
(1)在比特率较低的场合,量化信噪比高于PCM。
(2)抗误码性能好。能工作在误比特率为10-2~10-3的信道中,而PCM则要求信道的误比特率为10-4~10-6。
(3)设备简单、制造容易。
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分类:
早期的简单增量调制的缺点是动态范围很窄,不能满足实用电话系统的要求,因此,出现了许多不同种类的增量调制的改进形式。
–其中应用较广泛的一类是自适应增量调制,它的特点是量化器的量阶能自动跟随信号幅度的变化,从而扩大了动态范围。
–如果量阶大小是由直接检测输出数码中的平均斜率信息(在音节10毫秒内的平均值)来控制的,就称为数字检测音节压扩增量调制;
–如果量阶的控制取决于相邻二个数码,则称为瞬时压扩增量调制;
–如果在大信号段采用音节压扩,而在小信号段采用瞬时压扩,则称为混合压扩增量调制;
–如果量阶控制信息直接由输入模拟信号中提取,则称为连续增量调制;
–如果把模拟信号经过积分后再进行增量调制,则称为总和增量调制,
简称Δ-∑调制;
–如果积分电路是由二节积分器串联组成的,则称为双积分增量调制。
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图4-1增量调制波形示意图
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说明:
•f’(t)是一条阶梯状的变化曲线,用于模拟信号f (t)。•只要阶梯“台阶”σ和时间间隔Δt足够小,则相似程度就会提高。即f′(t)可以携带 f (t) 的全部信息(这一点很重要)。
•“台阶”的高度σ称为增量,用“1”表示正增量,代表向上增加一个σ;用“0”表示负增量,代表向下减少一个σ。对f’(t)的编码只用一位二进制码即可。
•这种只用一位二进制编码将模拟信号变为数字序列的方法(过程)就称为增量调制(Delta Modulation),缩写为DM、ΔM 或δ-调制。
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增量调制与PCM调制的区别
•它只用一位二进制码进行编码,但这一位码不表示信号抽样值的大小,只是表示抽样时刻信号曲线的变化趋势。
•而PCM则表示采样时刻的幅值。
(要描述一个函数或曲线,可以直接用某一时刻的函数值也可用该时刻的曲线变化趋势,也就是该时刻的导数值。)
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∆ M 的特点
•传输波特率低时,•高误码率环境中,抗误码性能比PCM 好,可靠性高。•电路简单,无需帧同步。PCM 波形编码
如果符号位错,则会导致极大的幅度跃变
∆M 趋势编码 趋势变化误码损失小
o o DM PCM S S
N
N >
增量调制的调制原理
在每个抽样时刻Δt处比较f (t)和f′(t)的值:
(1) 当f (iΔt) > f′(iΔt)时,
上升一个σ,发“1”码;
(2) 当f (iΔt) < f′(iΔt)时,
下降一个σ,发“0”码;
(3) f′(iΔt) 是第i 个抽样时刻
前一瞬间的量化值。
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设f′(0_)=0(即t =0时刻前一瞬间的量化值为零),因此有
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•f ′(i Δt _) 可以由编码输出的二进制序列反馈到一个理想的积分器以后得到。•f (i Δt ) 和 f ′(i Δt _)的差值,可以用一个比较电路(减法器)来完成。•量化编码可以用一个双稳判决器来执行,并生成双极性二进制码序列。•f ′(i Δt _) 可以由编码输出的二进制序列反馈到一个理想的积分器以后得到。•f (i Δt ) 和 f ′(i Δt _)的差值,可以用一个比较电路(减法器)来完成。•量化编码可以用一个双稳判决器来执行,并生成双极性二进制码序列。增量调制的调制原理图4-2 增量调制原理框图
(a)增量调制器(编码器)框图;
(b)RC 积分器
图示说明:
增量调制的解调原理
•当积分器输入“1”码时,积分器输出产生一个正斜变的电压并上升一个量化台阶σ;
而当输入“0”码时,积分器输出电压就下降一个量化台阶σ。
•特别要求:
(1)每次上升或下降的大小要一致,即正负斜率大小一样。
(2)解码器应具有“记忆”功能,即输入为连续“1”或“0”
码时,输出能连续上升或下降。
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调制过程
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解调过程
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•增量编码的解调电路
•ΔM 信号的解调要用一个和本地解码器一样的RC 积分器
。
图 增量解调器(译码器)框图
增量调制存在的问题
•量化噪声
–一般量化噪声
–过载噪声
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