第六章模拟信号的数字化PPT课件.ppt

x 1 PCM（非线性编码）与线性码的位数的比较（设最小单位都是Δ） 我们知道1对应的量化数为2048Δ 如果不采用上述PCM编码，而采用线性编码，则因为2048是2的11次方所以要想用线性编码（不压缩）对0~ 2048Δ中的任意一个量化数进行编码需要11位 而PCM只用了7位 例如上例中839Δ对应的11位线性码为1101000111 PCM逐次量化编码器电路框图 3、PCM的译码 是编码的逆过程 本教材找到某一段的某一小份后，译码用的是该小份的起点，例如本书例题6.4.3 但大部分《通信原理》教材，译码时用的是该小份的中点，即应为-408Δ 采用中点的目的是为了减少量化误差 作业 课后习题6.10 6.11 §6.5 增量调制(ΔM)系统 1、ΔM系统产生的背景 2、ΔM系统的基本原理 3、ΔM系统的量化噪声 4、ΔM系统的过载现象及避免方法 5、PCM与ΔM的比较 1、ΔM系统产生的背景 我们先研究一下PCM的带宽 t PCM波形 因为8位是1次采样的编码，所以这8位的宽度就是采样周期 所以1位的宽度就是采样周期的1/8 该窄方波的付立叶变换为 f 2、ΔM系统的基本原理 能不能将每次抽样的编码位数减少（最好能减少到1位），以减小数字信号带宽呢？ t 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 （2）非均匀量化的方法 (A) 直接非均匀量化(小信号量化区间小,大信号量化区间大) t 非均匀量化时，大信号量化噪声大 小信号量化噪声小 但是直接非均匀量化，电路实现很困难 信号变化时信噪比基本不变，听觉舒适 （B）间接非均匀量化 均匀量化 非均匀压缩 抽样后信号 1 2 4 大信号压缩率大 小信号压缩率小 1 1.2 1.6 通过传输 到接收端 非均匀解压缩 （即扩张器） 大信号放大倍数大 小信号放大倍数小 1 2 4 达到了 非均匀量化 效果 下面主要学习非均匀压缩 （3）非均匀压缩律 国际电信联盟电信部（ITU-T）规定了2种非均匀压缩律 μ压缩律 μ是大于0的常数 y是x的对数函数 μ在实际系统中取255 A压缩律（我国使用） A是大于1的常数 y是x的2段函数： 第1段是线性函数 第2段是指数函数 量化信噪比的改善度（相对于均匀量化而言） 大于0表示改善，比均匀量化好 小于0表示恶化，不如均匀量化 可见，非均匀量化改善了小信号信噪比，但是是以牺牲大信号信噪比为代价的。但对于语音通信而言，这正是我们所需要的。 对图6.13的解释 量化信噪比(dB) x(dB) 均匀量化 小信号 大信号 X=1 非均匀量化 大信号时均匀量化优于非均匀量化 小信号时非均匀量化优于均匀量化 若要保证信噪比高于此门限 采用均匀量化x能取的范围 采用非均匀量化x能取的范围 信号的归一化问题 无论是μ律还是A律，自变量x的取值范围都是[-1,1] 因此，在非均匀量化计算前，必须先将x进行归一化运算，即 §6.4.1 量化-2非均匀量化-A律13折线 无论是μ律还是A律，如果精确地用电路实现起来都是很困难的 所以人们用多段折线来逼近μ律或A律的曲线，这种方法类似于《高频》非线性电路分析法中的“折线分析法” 为了尽可能减小误差，采用15折线逼近μ律，采用13折线逼近A律 下面我们以A律13折线来说明其原理 §6.4.1 量化-2非均匀量化-A律13折线 x 1 1 0 A律13折线（续） 把上图靠近原点的区域进行放大 靠近原点的4段斜率相同，所以看作1段线段 所以共有2*8-4+1=13折线 13折线整体图 由于，正负轴完全成中心对称，所以我们只讨论这一段 正半轴的段落编号 为了减小量化误差而采取的另一措施：将每个段又平均分为16小份 x 1 §6.4.2 编码和译码 1、常用的二进制码型及其特点 2、PCM的编码 码型的选择、码的位数、每位的功能安排 逐次比较型编码器原理 3、PCM的译码 1、常用的二进制码型及其特点 （1）自然二进制码 （2）折叠二进制码 （3）格雷二进制码 （1）自然二进制码 最小值为全0；最大值为全1；中间按自然二进制递增规律递增。 例如当量化区间数M=8时 0 0 0 最小值 最大值 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 因为信号通常有正有负，所以我们把量化编码分成正负2区 正半区 负半区 特点1：正半区首字节为1；负半区首字节为0；利于首位编码 特点2：符合递增规律；利于电路编码的简化 特点3：小信号的首位误码引起的误差较大（如100-000，误码引起4个量级的跳变），所以用于PCM的后4位编码 （2）折叠二进制码 先把信号分成正负2个半区 正半区首位全为1；负半区首位全为0 正半区的最小值的后几位全为0 正半区的最小值到最大值的 后几位按自然二进制码递增 负半区的码的后