第五讲-量化与编码.pptVIP

《通信技术》授课讲义 通信原理 第九章 模拟信号的数字传输 (量化与编码部分) 复习--PAM调制过程的波形和频谱 第9章 模拟信号的数字传输 9.1 引言 9.2 模拟信号的抽样 9.3 模拟脉冲调制 9.4 抽样信号的量化 9.5 脉冲编码调制 9.6 差分脉冲编码调制 9.7 增量调制 9.8 时分复用和复接 9.4 抽样信号的量化 9.4 抽样信号的量化 【例9.1】设一个均匀量化器的量化电平数为M，其输入信号抽样值在区间[-a, a]内具有均匀的概率密度。试求该量化器的平均信号量噪比。 【解】 ∵ ∴ 9.4 抽样信号的量化 另外，由于此信号具有均匀的概率密度，故信号功率等于 所以，平均信号量噪比为 或写成 由上式可以看出，量化器的平均输出信号量噪比随量化电平数M的增大而提高。 第9章 模拟信号的数字传输 9.1 引言 9.2 模拟信号的抽样 9.3 模拟脉冲调制 9.4 抽样信号的量化 9.5 脉冲编码调制 9.6 差分脉冲编码调制 9.7 增量调制 9.8 时分复用和复接 9.5 脉冲编码调制 9.5 脉冲编码调制 9.5 脉冲编码调制 9.5 脉冲编码调制 9.5 脉冲编码调制 9.5 脉冲编码调制 9.5 脉冲编码调制 9.5 脉冲编码调制 9.5 脉冲编码调制 9.5 脉冲编码调制 9.5 脉冲编码调制 9.5 脉冲编码调制 9.5 脉冲编码调制 小结 空载区： |m(t)- mk | ≤?/2(信号在判决电平上下波动或者信号总是在判决电平mk之上或之下波动。) 只有输入信号幅度进入限幅区时，量化误差才随输入信号增大而明显增大。 设量化器的取值范围在aL和aM之间，量化电平数为M。 量化级数和信噪比的矛盾。 非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔 （1）信号取值小的区间，量化间隔也小 （2）信号取值大的区间，量化间隔也大 优点： （1）当量化器输入是非均匀分布的信号时，得到的信号量化噪声功率比较高。 （2）量化噪声功率的均方根值与信号抽样值成正比 分类：（1）非均匀中升（无0电平）；（2）非均匀中平（含0电平） 采用 均匀量化器提高信噪比的方法是减小量化噪声，也就是减小量化间隔?，但在一定信号动态范围内，减小?就意味着增加量化层数J，使编码的总码率增高，给传输带来不利。 量化噪声不随输入信号大小变化，小信号时输出信号量噪比低，而大信号时输出信噪比高。 注：为了提高小信号的输出信噪比，最佳方法是采用非均匀量化。 对量化器输入信号的幅度采用量化间隔不相等的非均匀量化。在小信号区量化间隔分的细一些（很小的信号幅值对应输出的一个?v） ，这样可使小信号取得量化噪声减小，量化信噪比明显提高。在大信号区量化间隔分得粗一些（较大的信号幅值对应输出的一个?v） ，虽然会使大信号量化误差加大，量化信噪比有所降低，但只要不低于通信质量所要求的最低量化信噪比，则量化级数可大大减少，降低了编码位数，提高了信道利用率。 非均匀量化原理如图所示。 采用压缩扩张技术，即在发送端对输入压缩器的信号先进行压缩处理——非线性处理，对小信号放大，而大信号予以“压缩”，从而改变了大信号和小信之间的比例关系。这样经过压缩处理的信号再进行均匀量化，其效果相当于对原信号进行非均匀量化。若在接收端进行相应的扩张处理——压缩处理的逆处理，就可以恢复原信号。 这是一个实例。 PCM通信发展过程中，曾提出过很多压扩方法，如指数型、对数型、双曲线型等等。目前广泛使用的是?压缩律（?律）和A压缩律（A律）。 ?律主要用于美国、加拿大和日本等国的PCM—24路集群中。 A律主要用于英国、法国、德国等欧洲各国的PCM—30/32路集群中。我国的PCM—30/32路集群中也采用A律13折线压缩律。下面先讨论A压缩律 式中，x － 压缩器归一化输入电压； y － 压缩器归一化输出电压； A － 常数，它决定压缩程度。 A律压缩特性曲线 A律压缩特性具有奇对称性， x0时y取“+”， x0时y取“-”。 在A律中，选用A等于87.6有两个目的： 1）使曲线在原点附近的斜率等于16，使16段折线简化成仅有13段； 2）使在13折线的转折点上A律曲线的横坐标x值接近1/2i (i = 0, 1, 2, …, 7)， 若仅为满足第二个目的，则可以选用更恰当的A值。由上表可见，当仅要求满足x = 1/2i时，y = 1 – i/8. 为什么是13折线呢？ 第1象限中的第1和第2段折线斜率相同，所以构成一条直线。同样，在第3象限中的第1和第2段折线斜率也相同，并且和第1象限中的斜率相同。所以，这4段折线构成了一条直线。因此，共有13段折线，故称13折线压