当前课程知识点：通信原理 > 第七章 信源编码 > 7.6 改进型增量调制 > 视频
同学们好 今天我们来学习改进型增量调制
简单增量调制存在过载现象
极大地限制了系统的动态范围
在抽样速率和量化阶确定的情况下
为避免过载 输入信号的最大振幅要与其工作频率成反比
若信号的高频成分较为丰富 就极易产生过载现象
例如图中输入信号的高 低频率成分都比较丰富
如果用简单增量调制进行编码
在输入信号急剧变化时
量化输出的锯齿波将跟不上它的变化 出现过载
那怎么才能解决这个问题呢
人们很自然地想到了两种解决思路
要么让信号的变化慢一点 要么让量化器跟得快一点
根据第一种思路 人们提出了总和增量调制
这种方法首先对信号进行积分
再对其进行简单增量调制
如图所示 对原信号进行积分后
其变化速率明显放缓
即使在抽样速率和量化阶不变的情况下
量化器的输出也可以跟上信号的变化
避免过载的出现
从物理意义上也不难理解这种方法的有效性
因为积分器实际相当于一个低通滤波器
信号的高频分量被抑制了
其变化速率自然就降低了
总和增量调制系统的结构如图所示
在发送端 其只在简单增量调制系统的基础上增加了一个积分器
因而在接收端 信号经过译码后还需要一个微分器
用于抵消发送端积分器的作用
对于线性时不变系统
这两个模块可相互抵消
因此接收端只需一个低通滤波器即可
另外 在发送端
由于本地译码器本质上也是一个积分器
因而可与前面的积分器合并为一个
放在相减器后面
所以该系统结构可简化为下图中的形式
图中分别给出了总和增量调制系统和简单增量调制系统的量化信噪比和误码信噪比曲线
可以看到
由于简单增量调制的信号最大振幅受信号频率限制
所以其量化信噪比和误码信噪比都随信号频率减小
而总和增量调制系统的两类信噪比都与信号的频率无关
因此解决了信号高频成分对增量调制系统动态范围的限制
而从另一种思路出发
还可以想办法让量化器跟得快一点
在抽样速率确定的前提下
要达到这个目的 就需要增大量化阶
但是单纯地增大量化阶会恶化小信号的量化信噪比
使输入信号的幅度下限变大 影响系统的动态范围
所以 更好的办法是使量化阶的大小自动随着信号幅度的大小变化
一个典型技术就是数字音节压扩增量调制技术
这种技术实际上就是根据信号斜率的不同采用不同的量化阶
当信号的斜率增大时 量化阶也增大
提高对快变信号的跟踪速率
减小过载噪声
当信号斜率减小时
量化阶也减小
提高对缓变信号的感知能力 减小一般量化噪声
所谓音节压扩是利用话音信号的特点
以音节为单位时间进行量化阶的调整
经大量统计分析发现
话音信号的包络在大约10ms的时间内是不变的 称为一个音节
因而可以用一个音节内信号的平均斜率来控制量化阶的变化
其系统结构如图所示
与简单增量调制相比
收发端增加了数字检测器 平滑电路和脉幅调制器
数字检测器用于检测信码中连续出现“1”码或“0”码的数量
连码数量越多 说明信号变化越快
数字检测器输出的脉冲数会越多
这些脉冲由平滑电路进行滤波平滑
提取其平均值
并控制脉幅调制器产生相应幅度的正脉冲或负脉冲
经积分电路后使量化电压上升一个量化阶或下降一个量化阶
例如 若信号在一个音节内的变化速率增大
连码将增多 数字检测器输出脉冲数目也会增多
使平滑后的平均电压增大
那么脉幅调制器输出脉冲的幅度也会增大
最终使积分后恢复的量化信号的变化量增大
相当于增大了增量调制系统的量化阶
同理 接收端在译码时也要依信号斜率变化采用不同的量化阶
因而也包括了与发送端本地译码器相同的模块
相比简单增量调制系统
数字音节压扩增量调制在动态范围上有很大的改进
那么了解了上述两种思路及相应的系统实现
大家可能会很自然地思考
能不能把这两种方式结合起来呢
当然可以 这就是数字音节压扩总和增量调制
它兼具二者的优点 是现在用得最多的增量调制方式之一
但是 对于不具备话音信号音节特性的信号
就不能采用音节压扩的方式
为了避免信号瞬时斜率过大而引起过载
还常常采用一种综合增量调制和脉冲编码调制两者特点的方法
称为脉码增量调制或差分脉码调制
其系统结构如图所示
抽样值与前一时刻的量化值通过相减器得到差值
然后对差值进行量化 将其分为Q个等级
编为k位二进制码进行传输
当k=1 Q=2时
就相当于简单增量调制
可见 它兼具增量调制和PCM的特点
所以在传输速率和抗噪声性能方面也介于二者之间
为保证大动态范围变化信号的传输质量
可以对差分脉码调制采用自适应处理
称为ADPCM
其在32kb/s的传输速率下
就能够达到64kb/s PCM信号的话音质量
因而可降低传输带宽 增加通信容量
曾经风靡一时的小灵通采用的就是这种方法
本讲的内容就是这些 谢谢大家
-1.1 通信系统的基本概念
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-1.2 通信系统的组成
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-1.3 信息及其度量
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-1.4 通信系统的主要性能指标
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-讨论题：分析比较模拟通信和数字通信的各自有缺点和应用场景。
-课程思政
-课程使用教材
--教材介绍
-2.1 信道的基本概念
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-2.2 恒参信道分析
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-2.3 随参信道及其对所传信号的影响
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-2.4 随机过程基础
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-2.5 平稳随机过程
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-2.6 白噪声
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-2.7 高斯噪声
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-2.8 信号系统与噪声的关系
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-2.9 信道容量的概念
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-2.10 m序列的产生
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-2.11 m序列的性质
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-讨论题：结合实际生活或者工程实践，谈一下香农定理的意义所在。
-课程思政
-3.1 常规双边带调幅
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-3.2 抑制载波的双边带调制
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-3.3 单边带调制
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-3.4 残留边带调制
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-3.5 线性系统的抗噪声性能
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-3.6 角度调制的基本概念
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-3.7 频率调制FM
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-4.1 数字基带信号的常用码型
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-4.2 数字基带信号的频谱特性
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-4.3 数字基带传输系统
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-4.4 无码间串扰的基本思想
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-4.5 无码间串扰的基带传输系统
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-4.6 数字基带传输系统的性能分析
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-4.7 眼图
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-5.1 2ASK的基本原理
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-5.2 2ASK的抗噪声性能分析
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-5.3 2FSK的基本原理
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-5.4 2FSK的抗噪声性能分析
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-5.5 2PSK的基本原理和抗噪声性能
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-5.6 2DPSK的基本原理和抗噪声性能
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-5.7 二进制数字调制系统的性能比较
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-讨论题：2FSK信号的频谱的波峰有什么特点，与什么因素有关？
-6.1 假设检验模型
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-6.2 错误概率最小准则
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-6.3 二元确知信号的最佳接收机结构
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-6.4 匹配滤波器原理
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-6.5 匹配滤波器性质及应用
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-7.1 低通抽样定理
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-7.2 量化的基本概念和均匀量化
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-7.3 非均匀量化
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-7.4 13折线法的码位安排
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-7.5 简单增量调制
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-7.6 改进型增量调制
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-7.7 时分复用和多路数字电话系统
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-7.8 哈夫曼编码
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-8.1 信道编码基础
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-8.2 分类和工作方式
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-8.3 常用简单分组码
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-8.4 线性分组码的基本概念
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-8.5 线性分组码的矩阵描述
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-8.6 循环码的基本概念
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-8.7 循环码的矩阵描述
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-8.8 循环码代数形式的编译码
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-9.1 同步的定义与分类
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-9.2 载波同步
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-9.3 载波同步的性能分析
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-9.4 位同步
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-9.5 位同步的性能分析
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-9.6 群同步
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-9.7 群同步的性能分析
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