第9章 模拟信号的数字传输4z.pptVIP

9.6 差分脉冲编码调制（DPCM） 需要解决的问题： 如何压缩数字化语音占用频带，也即研究如何在相同质量指标的条件下降低数字化语音的码速率，以提高数字通信系统的频带利用率。 采用波形编码的解决方案： 差分脉码调制（DPCM） 自适应差分脉码调制（ADPCM） DPCM原理 DPCM的原理基于模拟信号的相关性。 语音信号的相邻样值之间存在很强的相关性。 可预测成分：由过去的一些样值加权得到 不可预测成分：预测误差 DPCM是根据信号样值间的关联性来进行编码的一种方法。 仅对样值和预测值的差值进行量化编码。 差值幅度小于原信号样值幅度，所需编码位数减少， 从而降低码率，压缩带宽。 DPCM原理框图 性能分析 Gp和SNRq分别定义为： Gp可理解为DPCM系统相对于PCM系统而言的信噪比增益，称为预测增益。 SNRq是把差值序列作为信号时的量化信噪比，与PCM系统考虑量化误差时所计算的信噪比相当。 DPCM系统性能的分析围绕Gp和SNRq展开 对于预测增益 Gp 选择合理的预测规律，使得差值功率 E[d2(n)] E[x2(n)] ，则Gp 1，系统获得增益。 对于差值信号量化信噪比 SNRq 使用合适的量化器，减小量化误差，使E[e2(n)] 减小，SNRq增大。 自适应差分脉码调制（ADPCM） 特点： 在DPCM基础上，用自适应量化取代了固定量化，用自适应预测取代了固定预测。 自适应量化：量化阶距随信号的变化而变化，使量化误差减小； 自适应预测：预测器系数随信号的统计特性而自适应调整，提高了预测信号的精度，从而得到高的预测增益。 性能： 编码的动态范围和信噪比大大提高，能在32kbit/s的条件下达到64kbit/sPCM系统的语音质量要求。 ITU建议PCM数字电话用于公用网内的市话传输，而ADPCM则用于公用网中的长话传输。 1、 增量调制 当 时， 利用样值间的 关联，用一位 编码表示抽样 时刻波形变化 趋势，称为增 量调制。其功 能框图见右图。 简单ΔM系统框图 2. 增量调制原理 根据预测规则，有 ，所以输入样值与预测值之间的差值信号为： 。 量化器输出d(n)只有+Δ或-Δ两种电平，前者编为1，后者编为0， Δ为量化间隔。 接收端 ，如果传输无误，则有： 3、 过载现象 当连续波斜率太大时，预测信号跟不上信号的变化。 为避免过载，应满足： 如果输入信号为： ，则由于 所以应满足 ，或满足： 其中Amax为正弦信号不过载最大振幅。 4、 量化信噪比 不过载时，有 。假定 在（-Δ，+Δ）内均匀分布，则 的量化噪声平均功率为： 考虑到 量化间隔很小，所以可认为Nq在（0，fs）间均匀分布，所以，有： 若LPF的带宽为 ，则经LPF输出噪声功率为： 临界过载时，正弦信号的功率为： 所以，此时最大信噪比为： 或写成dB形式： 分析： 在 系统中，SNR与fs 的三次方成正比，9 dB/倍频程 与信号频率的二次方成反比，－6 dB/倍频程 抽样频率在32KHz时，SNR才只能满足一般通信质量要求，而且在信号高频端SNR明显下降。 5、 自适应增量调制 简单 系统信号动态范围一般满足不了通信系统要求 量阶固定不变，Nq不变 S下降,量化信噪比下降,动态范围小 自适应增量调制 采用自适应方法使量阶Δ跟踪输入信号的统计特性而变化。 若量阶能随信号瞬时压扩的，称之为瞬时压扩 ，记为ADM； 若量阶随音节时间间隔（5ms-20ms）内信号的平均斜率变化，则称之为连续可变斜率 ，记为CVSD。 9.8 时分复用和复接 复用的概念 定义：若干路独立的信号在同一信道中传送称为复用 复用的方式 频