35通信原理第三十五讲99012

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1、《通信原理》第三十五讲§6.5增量调制（∆M）增量调制简称∆M或DM，它是继PCM后出现的又一种模拟信号数字传输的方法。PCM中，代码表示样值本身的大小，所需码位数较多，导致编译码设备复杂；而在∆M中，它只用一位编码表示相邻样值的相对大小，从而反映抽样时刻波形的变化趋势，而与样值本身的大小无关。∆M与PCM编码方式相比具有编译码设备简单，低比特率时的量化信噪比高，抗误码特性好等优点。一、简单增量调制a)编译码的基本思想语音信号，如果抽样速率很高，那么相邻样点之间的幅度变化不会很大，相邻抽样值的相对大小（差值）同样能反映模拟信号的变化规律。为了说明这个概念，我们

2、来看图6-31。图中，m(t)代表时间连续变化的模拟信号，我们可以用一个时间间隔为∆t，相邻幅度差为+σ或-σ的阶梯波形m′(t)来逼近它。只要∆t足够小，即抽样速率f=1/∆t足够高，且σ足够小，则s阶梯波m′(t)可近似代替m(t)。阶梯波m′(t)有两个特点：第一，在每个∆t间隔内，m′(t)的幅值不变。第二，相邻间隔的幅值差不是+σ（上升一个量化阶）就是-σ（下降一个量化阶）。利用这两个特点，用“1”码和“0”码分别代表m′(t)上升或下降一个量化阶σ，则m′(t)就被一个二进制序列表征。还可用斜变波m(t)来近似m(t)。斜变波也只1有两种变化：按斜

3、率σ/∆t上升一个量阶和按斜率-σ/∆t下降一个量阶。用“1”码表示正斜率，用“0”码表示负斜率，同样可以获得二进制序列。6-1图6-31增量编码波形示意图与编码相对应，译码也有两种形式。一种是收到“1”码上升一个量阶（跳变），收到“0”码下降一个量阶（跳变），这样把二进制代码经过译码后变为m′(t)这样的阶梯波。另一种是收到“1”码后产生一个正斜率电压，在∆t时间内上升一个量阶σ，收到“0”码后产生一个负斜率电压，在∆t时间内下降一个量阶σ，这样把二进制代码经过译码后变为如m(t)这样的斜变波。考虑到电路上实现的1简易程度，一般都采用后一种方法。这种方法可用

4、一个简单的RC积分电路，即可把二进制代码变为m(t)这样的波形，如图6-32所示。1图6-32积分器译码原理b)简单∆M系统方框图6-2发送端编码器是相减器、判决器、本地译码器及脉冲产生器（极性变换电路）组成的一个闭环反馈电路。其中，相减器的作用是取出差值e(t)，使e(t)=m(t)−m(t)；判决器也称比较器或数码形成器，它的作用是对差值e(t)的1极性进行识别和判决，以便在抽样时刻输出数码（增量码）c(t)，即如果在给定抽样时刻t上，有ie(t)=m(t)−m(t)>0ii1i则判决器输出“1”码；如有e(t)=m(t)−m(t)<0ii1i则输出“0”

5、码；积分器和脉冲产生器组成本地译码器，它的作用是根据c(t)，形成预测信号m(t)，即c(t)为“1”码时，m(t)上升一个量阶σ，c(t)为“0”11码时，m(t)下降一个量阶σ，并送到相减器与m(t)进行幅度比较。16-33简单∆M系统框图接收端解码电路由译码器和低通滤波器组成。译码器与发送端的本地译码器相同，用来由c(t)恢复m(t)，低通滤波器的作用是滤除m(t)中的高次谐波，使11输出波形平滑。二、增量调制的过载特性与动态编码范围6-3增量调制也会带来误差而形成量化噪声。图6-35量化噪声当输入模拟信号m(t)斜率徒变时，本地译码器输出信号m′(t)

6、跟不上信号m(t)的变化，m′(t)与m(t)之间的误差明显增大，引起译码后信号的严重失真，这种现象叫过载现象，产生的失真称为过载失真，或称过载噪声。设抽样间隔为∆t（抽样速率为f=1/∆t），则一个量阶σ上的最大斜率Ks为σK==σ⋅f(6.5-1)s∆t它被称为译码器的最大跟踪斜率。当dm(t)≤σ⋅f(6.5-2)sdtmax译码器输出m′(t)能够跟上输入信号m(t)的变化，e(t)局限在[-σ，σ]区间内变q化，这种误差称为一般量化误差。为了不发生过载，必须增大σ和f。但σ增大，一般量化误差也大，由于s简单增量调制的量阶σ是固定的，很难同时满足两方面

7、的要求。不过，提高f对s减小一般量化误差和减小过载噪声都有利。因此，∆M系统中的抽样速率要比PCM系统中的抽样速率高的多。6-4设输入模拟信号为m(t)=Asinωt，其斜率为kdm(t)=Aωcosωtkkdt为了不发生过载，应要求Aω≤σ⋅f(6.5-3)ks所以，临界过载振幅（允许的信号幅度）为σ⋅fσ⋅fssA==(6.5-4)maxω2πfkk式中，f为信号的频率。可见，当信号斜率一定时，允许的信号幅度随信号频k率的增加而减小，这将导致语音高频段的量化信噪比下降。A为最大允许编码电平。同样，对能正常开始编码的最小信号振幅也有要max求。不难分析，最小

8、编码电平A为minσA=(6.5-5)