北京邮电大学：《数据通信原理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第七章 增量调制（1/2）

教字通信原理 (5) 2001 Copyright SCUT DT&P Labs

2001 Copyright SCUT DT&P Labs 1 数字通信原理 （5）

第七章增量调制 2001 Copyright SCUT DT&P Labs

2001 Copyright SCUT DT&P Labs 2 第七章 增量调制

7.0概述 1.增量调制(△M):一种信源编码方式; 2.△M调制的特点:每次抽样只输出1bit反映输入信 号浪形变换的编码信号,简单可靠; 3.△M调制绵码的基本思想:用一阶梯波逼近一个连 续信号 4.△M调制的主要应用:军用通信系统。 2001 Copyrighi SCUTDI&P Labs

2001 Copyright SCUT DT&P Labs 3 7.0 概述 1. 增量调制（M）：一种信源编码方式； 2. M 调制的特点：每次抽样只输出1bit反映输入信 号波形变换的编码信号，简单可靠； 3. M 调制编码的基本思想：用一阶梯波逼近一个连 续信号； 4. M 调制的主要应用：军用通信系统

71简单增量调制(ΔM)原理 1.编码器与解码器 定义符号:S(t):输入模拟信号;S(n):S(t)信号的抽样值; SAt):重建(本地译码)信号;SAn):重建信号的样值; e(t):差值信号;e(n):差值信号样值; cm):判决信号输出。 编码器 抽样定时 St)^e(t判决器 c(n) S(n)e(n) Q[] ea数码→ 形成 S/n) 积分器 脉冲 sAt 发生器 (n) 实现方法 原理电路 2001 Copyright SCUT DT&P Labs

2001 Copyright SCUT DT&P Labs 4 7.1 简单增量调制(M)原理 1. 编码器与解码器 定义符号：S(t):输入模拟信号；S(n): S(t)信号的抽样值； Sl (t):重建(本地译码)信号； Sl (n):重建信号的样值； e(t):差值信号；e(n):差值信号样值； C(n):判决信号输出。 编码器 实现方法 原理电路 － 判决器 ＋ 积分器 脉冲 发生器 S(t) e(t) Sl (t) C(n) 抽样定时 Q[ ] Z -1 ＋ 数码 形成 S(n) e(n) Sl (n) C(n) eq (n) S(n)

71简单增量调制(△M)原理 2增量调制(△M实现过程 判决输出 量化输出: 编码输出: e(t)=s(t)-sAf)>=0;e(n)>=0,eq(n)=+△;cn)=1 e(t)=s(t)-S/{t)<0:e(n)<0,en)=-△;c(n)=0 t了 抽样脉冲444今今今 4444今今今今4平 △ QLe(n)] c(n) 0:0:0:0:0:0:1:0 0:1:1:1:1:1:1:0:1:0:1:0 2001 Copyright SCUT DT&P Labs

2001 Copyright SCUT DT&P Labs 5 7.1 简单增量调制(M)原理 2.增量调制(M)实现过程 判决输出: 量化输出: 编码输出: e(t)=S(t)-Sl (t) >= 0 ; e(n) >= 0, eq (n)=+ ; C(n) = 1 ; e(t)=S(t)-Sl (t) < 0 ; e(n) < 0, eq (n)= -; C(n) = 0. S(t) Sl (t) 抽样脉冲 Q[e(n)] C(n) 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0

7.1简单增量调制(ΔM)原理 解码器 实现方法 SAt c(n s(t 脉冲 低通 发生器 积分器 滤波器 原理电路 c(n) 解码 s(n 2001 Copyright SCUT DT&P Labs 6

2001 Copyright SCUT DT&P Labs 6 7.1 简单增量调制(M)原理 解码器 实现方法 原理电路 积分器 脉冲 发生器 低通 滤波器 C(n) Sl (t) S’(t) ＋ Z -1 解码 C(n) S’(n) eq (n)

71简单增量调制(△M)原理 3量化噪声与过载噪声 ()过载噪声:本地译码信号S(t跟不上输入信号S()变换产 生的失真称之 〔t) NEFt 抽样脉冲4444444444444444444444 s(t)信号变化率:ds(t)/dt; S(t)信号最大变化率:△Ts=fA 者|ds(t)/dt|f△会产生过载失真 2001 Copyright SCUT DT&P Labs

2001 Copyright SCUT DT&P Labs 7 7.1 简单增量调制(M)原理 3.量化噪声与过载噪声 (1)过载噪声：本地译码信号Sl (t)跟不上输入信号S(t)变换产 生的失真称之。 S(t)信号变化率：dS(t)/dt; Sl (t)信号最大变化率：/Ts = fs; 当 | dS(t)/dt | fs, 会产生过载失真. S(t) Sl (t) S(t) 抽样脉冲

71简单增量调制(△M)原理 3量化噪声与过载噪声(续前) (临界)无过载失真的最大跟踪斜率:MT=f△ 例:对正弦信号:S(t)= A- Cost ds(t)/dt!}= AnaLo,不产生过载失真要求: △>=A max (2)量化噪声 由:e(t)=S(t)-S1t) 在无过载的情况下,可认为e(t)在(-Δ,+Δ)内均匀分布,量化噪声: △ e plex e 2 2001 Copyright SCUT DT&P Labs

2001 Copyright SCUT DT&P Labs 8 7.1 简单增量调制(M)原理 3.量化噪声与过载噪声(续前) （临界）无过载失真的最大跟踪斜率：/Ts = fs 例：对正弦信号：S(t)=AmaxCost |dS(t)/dt|=Amax  ，不产生过载失真要求： fs > = Amax  。 (2) 量化噪声 由：e(t)=S(t)-Sl (t)， 在无过载的情况下，可认为e(t)在(－，＋)内均匀分布，量化噪声： 2 3 1 ( ) 2 2 2 2 q  =  = =   + − + −  e p e dX e dX

71简单增量调制(△M)原理 3量化噪声与过载噪声(续前) 若将e(t)近似看作一个功率均匀分布在0~f频带内的信号, 则功率密度谱为: △ fs 35s 设接收端低通滤浪器的带宽为:f,则接收端收到的总的噪声功率为 2 2001 Copyright SCUT DT&P Labs

2001 Copyright SCUT DT&P Labs 9 7.1 简单增量调制(M)原理 3.量化噪声与过载噪声(续前) 若将e(t)近似看作一个功率均匀分布在0～fS频带内的信号， 则功率密度谱为： 设接收端低通滤波器的带宽为：fB，则接收端收到的总的噪声功率为： S S q f 3 f 2 2  =  B S q f 3 f ' 2 2   =

7.1简单增量调制(ΔM)原理 4.正弦信号临界过载时的 SNR 由临界过载条件:f5△>= Amav o,正弦信号功率:S=A2ma/2 Am△f3△/3 22 8丌 信噪比: SNR △2f3/8z2f =0.038 max △2f/3 B SNRax=301g fs +20 lg f -10lg fB-14 因为30lg2=9,所以fs每提高一倍, SNR提高9dB; 20lg2=6,所以f每提高一倍, SNR减少6dB。 对语音信号,fs通常要比PCM情况下的采用频率高几倍 2001 Copyright SCUT DT&P Labs

2001 Copyright SCUT DT&P Labs 10 7.1 简单增量调制(M)原理 4.正弦信号临界过载时的SNRmax 由临界过载条件： fs > = Amax , 正弦信号功率：S＝A2 max/2 信噪比： 因为 30lg2＝9，所以fS每提高一倍，SNRmax提高 9dB； 20lg2＝6，所以f每提高一倍，SNRmax减少 6dB。 对语音信号， fS通常要比PCM情况下的采用频率高几倍。 2 2 2 2 2 2 2 2 max 2 2 8 S f A f f S S    =  = = B S B S S f f f f f f f 2 3 2 2 2 2 2 max 0.038 3 8 SNR =   =  SNRmax = 30lg f S + 20lg f −10lg f B −14