第9章 信源编码.ppt

* * 4、起始编码电平 只有当编码器的输入电压大于σ/2时，输出序列才随着信号的变化而变化，因此需要设定编码器的起始编码电平。 * 斜率 无过载条件 临界过载振幅 我们称Amax为最大允许编码电平 若输入模拟信号 5、最大允许编码电平 * 当信号斜率一定时，允许的信号幅度随信号频率fk的增加而减小，这将导致语音高频段的量化信噪比下降。这是简单增量调制不能实用的原因之一。  上面分析表明，要想正常编码，信号的幅度将受到限制 。 * 例[9.7-1] 信号m(t)=Msin2πf0t 进行简单的增量调制，若台阶σ和抽样频率选择需要既保证不过载，又保证不致因信号振幅太小而使增量调制器不能正常编码，试证明此时要求fs πf0 * (1)斜率 (2)起始电平 结论： * 与PCM系统一样，增量调制系统的抗噪声性能也是用输出信噪比来表征的。 在ΔM系统中同样存在两类噪声，即量化噪声和信道加性噪声。由于这两类噪声是互不相关的，可以分别讨论。  9.7.3 增量调制系统的量化噪声（选） * 量化噪声有两种，即过载噪声和一般量化噪声。 由于在实际应用中都是防止工作到过载区域，因此这里仅考虑一般量化噪声。  不过载情况: * 若eq(t)在区间（-σ，+σ）上均匀分布，则eq(t) 平均功率为： 1、 eq(t)的平均功率 * 考虑到eq(t)的最小周期大致是抽样频率fs的倒数，而且大于1/fs的任意周期都可能出现。因此，可近似认为上式的量化噪声功率谱在(0，fs)频带内均匀分布，则 eq(t)的单边功率谱密度Pe(f) 2、 eq(t)的单边功率谱密度Pe(f) * 若接收端低通滤波器的截止频率为fm，则经低通滤波器后输出的量化噪声功率Nq为 3、 △M的量化噪声功率Nq 由此可见，ΔM系统输出的量化噪声功率与量化台阶σ及比值(fm/fs)有关，而与信号幅度无关。当然，这后一条性质是在未过载的前提下才成立的。 * 9.7.4PCM与ΔM系统的比较 PCM和ΔM都是模拟信号数字化的基本方法。 ΔM实际上是DPCM的一种特例，有时把PCM和ΔM统称为脉冲编码。 但应注意，PCM是对样值本身编码，ΔM是对相邻样值的差值的极性（符号）编码。这是ΔM与PCM的本质区别 。 * 1.在保证不发生过载，达到与PCM系统相同的信噪比时，ΔM的抽样速率远远高于奈奎斯特速率。 2.ΔM单路编码，PCM多路编码， ΔM速率采用32kHz或16kHz时，语音质量不如PCM。 3.出现误码， ΔM误差小于PCM系统。 * 在ΔM系统中，每一个误码代表造成一个量阶（σ）的误差，所以它对误码不太敏感。故对误码率的要求较低，一般在10-3~10-4。 而PCM的每一个误码会造成较大的误差，尤其高位码元，错一位可造成许多量阶的误差(例如，最高位的错码表示2N-1个量阶的误差)。所以误码对PCM系统的影响要比ΔM系统严重些，故对误码率的要求较高，一般为10-5~10-6。 *  PCM系统的特点是多路信号统一编码，一般采用8位（对语音信号），编码设备复杂，但质量较好。PCM一般用于大容量的干线（多路）通信。   ΔM系统的特点是单路信号独用一个编码器，设备简单，单路应用时，不需要收发同步设备。但在多路应用时，每路独用一套编译码器，所以路数增多时设备成倍增加。 ΔM一般适于小容量支线通信，话路上、下方便灵活。 4. 设备复杂度 * 随着集成电路的发展，ΔM的优点已不再那么显著。在传输语音信号时，ΔM话音清晰度和自然度方面都不如PCM。因此目前在通用多路系统中很少用或不用ΔM。ΔM一般用在通信容量小和质量要求不十分高的场合以及军事通信和一些特殊通信中。 结论 ΔM适用于误码率较高的信道条件。 * 前面介绍了单路模拟信号的PCM编码原理。但是实际的PCM通信系统并不是按单路语音信号进行编码的。因为为了提高语音信号的质量，就要求样值脉冲编码的位数较长（一般为8位），这就使实际的编码器比较复杂。 如果有几十个话路，就需要几十个编码器，这是不经济的。因此实际中常将几十路语音信号用一个质量指标较高的PCM编码器。 9.8 时分复用和复接 * 9.8.1 时分复用PCM通信系统的组成 采用时分复用TDM形式（TDM---Time division Multiplexing) 。 如图9.8-1所示。 图 9.8 –1 三路模拟信号的TDM-PCM系统原理图 * 9.8.2 时分复用原理 将时间分为N份，一个时间片传送一个信号。如图9.8-1所示，各路信号的PCM码是在时间上按顺序排队轮流送出的。 1、时分复用原理