第3章 模拟信号的数字传输-第2讲.ppt

第2章模拟信号的数字传输本章学习目标3.3增量调制（ΔM）
3.3.1简单增量调制（ΔM或DM）
3.3.2改进型增量调制系统
3.3.1增量调制（DM或△M）
1、增量编码的基本原理图3.15增量调制过程的波形2、ΔM信号译码的基本思想
接收端每收到“1”码上升一个量化阶；
收到“0”码下降一个量化阶；
连续收到“1”码（或“0”码）就使输出一直上升（或下降），这样就可以近似地复制出阶梯波；
这样就可以把二进制代码经过译码变成阶梯波。
ΔM信号译码可由一个积分器来完成。译码器输出图3.16单路ΔM系统简化框图4、增量调制的量化噪声图3.17ΔM中的量化噪声一般量化噪声一般量化误差：
当译码器的最大跟踪斜率大于或等于模拟信号m(t)的最大变化斜率时，即

译码器输出m′(t)能够跟上输入信号m(t)的变化，不会发生过载现象，因而不会形成很大的失真。当然，这时m′(t)与m(t)之间仍存在一定的误差eq(t)，它局限在［-△，△］区间内变化，这种误差称为一般量化误差。
由前式可见，为了不发生过载，必须增大△或fs。
1）增大△，一般量化误差也大，由于简单增量调制的量阶△是固定的，因此很难同时满足两方面的要求。图3–17A量化噪声
(a)一般量化误差；(b)过载量化误差2）提高fs对减小一般量化误差和减小过载噪声都有利。因此，ΔM系统中的抽样速率要比PCM系统中的抽样速率高得多。ΔM系统抽样速率的典型值为16kHz或32kHz，相应单话路编码比特率为16kb/s或32kb/s。
在正常通信中，不希望发生过载现象，这实际上是对输入信号的一个限制。现以正弦信号为例来说明。
设输入模拟信号为m(t)=Asinωkt，其斜率为
=Aωkcosωkt
可见，斜率的最大值为Aωk。为了不发生过载，应要求临界过载振幅（允许的信号幅度）定义为：编码的动态范围定义为：最大允许编码电平Amax与最小编码电平Amin之比，即
［Dc］dB=20lg(3)
这是编码器能够正常工作的输入信号振幅范围。将式(1)和(2)代入得

动态范围与抽样速率关系简单增量调制的编码动态范围较小，在低传码率时，不符合话音信号要求。通常，话音信号动态范围要求为40-50dB。为了防止过载现象，需采用比PCM调制高得多的抽样频率，存在动态范围小和平均信噪比小的问题。
实用中的ΔM常用改进型，如增量总和调制(△-∑)、数字压扩自适应增量调制和差分脉码调制等。MC3518原理功能框图（1）增量-总和调制（Δ-Σ）

（1）增量-总和调制（Δ-Σ）
ΔM调制的代码反映着相邻两个抽样值变化量的正负，这个变化量就是增量，因此称为增量调制（微分调制）。其二进制代码携带输入信号增量的信息，或者说携带输入信号微分的信息。正因为ΔM的二进制代码携带的是微分信息，因此接收端对代码积分就可以获得传输的信号了。
Δ-Σ调制的代码就不同了，因为信号是经过积分后再进行增量调制，这样Δ-Σ携带的是信号积分后的微分信息。由于微分和积分互相抵消，因此Δ-Σ的代码实际上代表输入信号的振幅信息。此时收端只要加一个滤除带外噪声的低通滤波器即可恢复传输的信号了。（2）自适应增量调制（ADM）
依照信号斜率的大小来改变量阶Δ，使之自动适应信号斜率的变化，是在适当的抽样频率下减小量化失真（过载失真和一般量化失真）的有效方法，自适应增量调制（ADM），就是一种可以自动调节量阶Δ的增量调制方式。
在ADM中，因量阶Δ不再固定，这就相当于非均匀量化，故也叫压扩式自适应增量调制。为了使ΔM的量化级能自适应，人们研究了各种各样的方法。所有方法的共同点：
检测到斜率过载时开始增大量阶Δ
斜率降低时减小量阶Δ
有的方法是直接测量输入信号斜率或直接发送量阶信息，有的则是从传输数码中获取量阶信息。（3）数字压扩自适应增量调制

图3.20数字检测音节压扩自适应增量调制系统原理框图3.4自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）
3.4.1差分脉冲编码调制（DPCM）图3.21DPCM原理框图差分脉冲编码调制DPCM的原理
差分脉冲编码调制（DPCM）考虑了模拟信号抽样后的幅度样值中仍然保留的相关性，即前面的幅度样值中包含有后面样值的大部分信息，利用前面的幅度样值来对后面的幅度样值进行编码，大大降低了模拟信号编码的位数，使信息传输的比特率也随之减小。
DPCM与PCM的区别：在PCM中是用信号抽样值进行量化、编码后传输，而DPCM则是用信号抽样值与信号预测值之差值进行量化、编码后再传输。
DPCM与△M的区别：在△M中是用一位二进制表示增量；而DPCM中是用n位(如4位)二进制码表示增量。因此它是介于△M和PCM之间的一种编码方式。DPCM的编、译码过程1、图（a）为DPCM方式的编码器的方