第3章模拟信号的数字化技术.ppt

3.5.1 简单增量调制 简单增量调制（ΔM或DM）是预测编码中最简单的一种。 它将信号瞬时值与前一个抽样时刻的量化值之差进行量化，而且只对这个差值的符号进行编码，而不对差值的大小编码。 图 增量调制过程的波形 图 单路?M系统简化框图 图 ΔM中的量化噪声 3.5.2 PCM和?M系统性能比较 PCM和ΔM都是模拟信号数字化的基本方法，都需要先对模拟信号进行抽样。 它们之间的根本区别是：PCM是对样值本身进行编码，而ΔM是对相邻样值的差值的极性进行编码。 PCM系统的特点： 多路信号统一编码，一般采用8位编码(语音信号)。 编码设备复杂，但质量较好。 PCM系统一般用于大容量的干线通信。? △M系统的特点： 单路信号单用一个编码设备，设备简单， 一般数码率比PCM的低，质量次于PCM。 △M一般适用于小容量支线通信，话路增减方便灵活。 ?在相同的信道传输速率下，对于量化信噪比 在传输速率低时，△M性能优越 在编码位数多、码率较高时，PCM性能优越。 用分贝表示时，上式变为 与N成线性关系，如图 图 不同编码位数N的PCM系统与ΔM系统的性能比较 预测编码可分为线形预测和非线性预测两类。常用的方法是线性预测。它的基本原理是 假定量化器的量化误差为零，即ek = rk，则由此图可见： 上式表示mk*就等于mk。所以，可以把mk*看作是带有量化误差的抽样信号mk。 问题的关键是设计一个适当的预测器： 表 段 落 码 段落 序号 段落码 a2 a3 a4 8 7 6 5 4 3 2 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 图 段落码与各段的关系 表 段内码 量化间隔 段内码 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 在13折线编码中，虽然各段内的16个量化级是均匀的，但因段落长度不等，故不同段落间的量化级是非均匀的。 小信号时，段落短，量化间隔小；反之，量化间隔大。 13折线中的第一、二段最短，只有1/128，再将它等分16小段，每一小段长度为 这是最小的量化级间隔，记为Δ，代表一个量化单位。 以最小量化间隔Δ=1/2048作为输入x轴的单位，那么各段的起点电平分别是0Δ 、16Δ、32Δ、64Δ、128Δ、 256Δ、512Δ 、1024Δ。 13折线的第一段到第八段的各段所包含的均匀量化级数分别为16、16、32、64、128、256、512、1024，总共有2048个均匀量化级。 按照二进制编码位数N与量化级数M的关系：M=2N，均匀量化需要编11位码。(2048=211) 非均匀量化只需要7位编码。 3.2.3 A律PCM编解码规则 ***** PCM编码步骤 1、确定极性码b1： 根据正负选择b1的取值 ，正—1，负---0 2、确定段落码b2b3b4 根据幅度值，确定该幅度x应归于哪个段内，以确认段落码b2b3b4 原则：对于输入信号幅度x，选择满足起始电平≤x的最大一个段落。 3、确定段内码b5b6b7b8:(比较法） 确认落入该段内哪一个量化台阶选择b5b6b7b8。 用输入电平x减去已选定的段落起始电平，余下的电平差额由低四位的段内码表示。 方法：从高到低，逐个比较。 * 量化区间的划分 x 1 非均匀量化 M1 = 8，分为 8 个段落 均匀量化 M2 = 16，每段分为 16 级 第一、二段 依此类推： 第三段 M = M0 M1 M2 = 最小量化间隔：(1/128) ? (1/16) = 1/2048。 量化单位：最小量化间隔 A律PCM的解码 解码时， 输出 = 段位b1b2b3b4代表的起始电平 + 段内b5b6b7b8每一位对应的电平 + b8对应电平值的一半 量化误差 量化误差 =│输入-输出│ * 例1：设输入电话信号抽样值的归一化动态范围 在-1至+1之间，将此动态范围划分为4096个量化 单位，即将1/2048作为1个量化单位。当输入抽样 值为+1270个量化单位时，试用逐次比较法编码