通信系統原理第5章(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 一分為二 ， 中間點為 1/64， 取 1/64~1/32為第三段 0~1/64范圍 一分為二 ， 中間點為 1/128， 取 1/128~1/64為第二段 0~1/128范圍 ， 取 0~1/128為第一段 而 y軸 0~1均勻分為八段 ， 一到八段為 0~1/8， 1/8~2/8,…… 112816413211618141211y13折線 A律壓縮特性 計算各段的斜率 4816163218164181128181128181????第四段：第三段：第二段：第一段：41211221814181818116181????第八段：第七段：第六段：第五段：? 正方向八段 ， 但一 、 二段斜率相同 ， 實際是七段 ， ? 負方向也有八段 （ 在第三象限 ） ， 共 14段 ， 負一 、 二段與正一 、 二段斜率相同 ， 故稱 13折線 ， 實際上有 16個線段 。 ? 將每個線段再 均勻 分為 16個量化間隔 （ 0~15） ， 這樣共有 16*16=256個量化級 （ 話音 ） 。 分析 13折線與 A律的逼近程度： 比較：兩種小信號時斜率 A律： Axy 1 ln A? ?A 161 l n Adydx ???13折線： 18 161128yx????值，計算當 xyeAxyxeAxAxyAAxyyeA)88,87...84,83,82()(1ln)1(ln)l n (lnln1ln1ln1ln11????????????其他段也基本相同 ——很逼近。 ??? Axy 1 ln A? ? 10x A? （ 線性 ） 1+lnAxy 1 ln A? ? 1 x1A?? （對數） 給出 13折線和 A律分段時的 x比較值 第 5章 模擬信號的數字傳輸 引言 模擬信號的抽樣 實際抽樣 脈沖調制 模擬信號的量化 脈沖編碼調制 差分脈沖編碼調制（ DPCM）與自適應差分脈沖 調制（ ADPCM） 增量調制（ DM） 時分多路復用和多路數字電話系統 脈沖編碼調制 量化完成了幅度的離散，但直接傳時，電平數多，并且判別困難， 故需要變化代碼。 概念 ：把量化后的信號變換成代碼的過程稱為編碼。 ：由代碼重建量化信號的過程 ：將模擬信號抽樣量化，然后使已量化值變換成代碼。 實際應用 編碼實現 ： 自然二進制碼 折疊二進制碼 需解決的問題 碼型問題 碼位數的選擇 負極性 正極性 自然碼的特點 ? 自然碼的碼型沒有相似之處，每個碼組對應一個量化電平。 ? 當傳輸過程遇到誤碼： （ 1）小信號時，自然碼誤差大。 （ 2）當大信號時，自然碼誤差小。 大信號 1111變為 0111時，自然二進制碼解碼后的誤差為 8個量化間隔，折疊碼誤差為 15個量化間隔。 當小信號 1000變為 0000時 折疊碼的特點 ? 第一位碼表示極性，雙極性信號可以采用單極性編碼的方法，采用折疊碼可以簡化編碼的過程。 ? 當傳輸過程遇到誤碼： （ 1）小信號時，折疊碼誤差小 （ 2）當大信號時，折疊碼誤差大，但通常語音信號都是小幅度。 ? 關系到通信質量的好壞 ? 涉及設備的復雜程度 3 .碼位安排 極性碼 段內碼 段落碼 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 0“1” 0“0” 000——第 1段 0000 0量化間隔 .. .. … .. 111——第 8段 1111 15量化間隔 段 落 碼 段落 序號 段落碼 C2 C3 C4 8 7 6 5 4 3 2 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 段落碼與各段的關系 11001101010100ⅧⅦⅥⅤⅣⅢⅠ段落碼xⅡC2C3C4 C5C6C7C8:第 5至 8位碼為段內碼，這 4位碼的 16種可能狀態用來代表每一段落內的 16個均勻劃分的量化級。 考察量化間隔 ? 不同段落間的 量化間隔 是非均勻的。 ? 輸入信號小，量化間隔就小，在 13折線的第一、二段，信號動態變化范圍 1/128,再等分 16段，則每一小段長度為： 321161212 0 4 811611 2 81????)()(最大量化間隔：最小量化間隔：3 .編碼方法 —— 逐次比較法 原理圖： 例題 54：設輸入信號抽樣值為 +1270個量化單位，采用逐次比較法，將它按 A律 13折線編成 8位碼。 解：一個量化單位指 ， 滿刻度為 2048個量化單位 。 (1) 極性碼 Is0 C1 =1 (2) 段落碼 段落碼中的 C2用來表示輸入信號抽樣值處于 （ 前四 、后四 ） 段 ， 取 第五段起點電平 為基準 Iw=128 ? C2： IS=1270128， 則 C2＝ 1 ? C3用來確定它屬于 5~6段 ， 還是 7~8段 。 第 7段起點電平 Iw=512 IsIw C3 =1 在 7－ 8段 ? C4確定是第 7段還是第 8段 第 8段起點電平 Iw=1024 IsIw C4 =1 在第 8段 C2C3C4=111 確定段內碼 (C5 C6 C7 C8)： i) 前 8個 ， 后 8個量化間隔 （ 實際 計算量化區間 ） 權值電流＝第 8段起點電平加上 該段的 8個量化間隔 Iw=段落起點 +8*（ 該段量化間隔 ） =1024+8*64=1536個量化單位 （ 該段長 1/2， 分成 16份 ， 每份 1/32， 折成量化單位 ） Is Iw C5 =0 在 1~8量化間隔 第 8段均勻分成 16份，每份＝ 3211621?是最小量化間隔 1/2048的 64倍 確定段內碼： ii) 1~4 還是 5~8 Iw=1024+4*64=1280 Is Iw C6 =0 處在 1~4量化間隔 iii) 1~2還是 3~4 Iw=1024+2*64=1152 Is Iw C7=1 在 3~4 iv) 3還是 4 Iw=1024+3*64=1216 Is Iw C8=1 在第 4量化間隔 ? 碼位 1 111 00 11 （ 非線性碼 ） 結論： ? 它表示第 8段第 4量化間隔 ， 其 量化電平為 1216+32=1248個量化單位 （ 譯碼也譯成此值 ） 問題： 1） 量化噪聲與 1270的誤差為 22個量化單位 ， 不可消除 （ 量化噪聲 ） ， 2） 過載噪聲 ， 當信號幅度超出正常編碼范圍 ， 此時過載 ， 實驗可觀察 ， 嚴重失真 。 實驗中可看到：每個取樣值量化后都存在量化噪聲 ， 恢復出的結果與發端類似 ， 但有抖動 。 脈沖編碼調制（ PCM） ： PCM即將模擬信號的抽樣量化值變成代碼。 PCM通信在現代社會中應用廣泛，如數字微波、光纖、程控交換，也可用于計算機、遙控、遙測領域。 系統組成如圖： 抽樣 量化 編碼m (t)A/D譯碼低通濾波msq(t )D/A信道msq(t )^m (t)ms(t)干擾完成已抽樣序列信號到數字信號的變換 完成由數字信號到樣值序列信號的變換 ? 系統框圖： 抽樣 量化 編碼m (t)A/D譯碼低通濾波msq(t )D/A信道msq(t )^m (t)ms(t)干擾0m (t)為輸出信號， qn (t)為量化噪聲， en(t) 信道加性噪聲 (也稱為誤碼噪聲 ) 系統 輸出端總信噪比 定義： 200220qeE m ( t )SNE n ( t ) E n ( t )???????? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ?一般關心最后輸出端，而輸出端為含信息的已恢復模擬信號， LPF輸出信號為： 考慮 ? 噪聲： 量化噪聲 信道加性噪聲的影響 ? 角度： 兩類噪聲來源不同 兩類噪聲互相獨立 (1)只考慮量化噪聲時的系統性能： 由抽樣 恢復知 ，信號功率為： ?????????kks )k T st()t(m)t(m ?器輸出理想沖激抽樣，則抽樣：為量化誤差：量化器輸出信號表達式)t(e)]k T st()k T s(e)k T st()k T s(m )k T st()]t(m)t(m[)k T st(m ( t ) )k T st()t(m)t(mqqkkqkkqsq????????????????????????????????????量化噪聲的功率譜密度為： )]([1)( 2 k T seETfG qs