模拟信号的数字化之三.ppt

通信系统原理教程 第10讲模拟信号的数字化之三通信教研室 第10讲模拟信号的数字化之三 2 2020 3 4 本讲内容 模拟信号的抽样抽样信号的量化脉冲编码调制差分脉冲编码调制增量调制 第10讲模拟信号的数字化之三 3 2020 3 4 4 4 1脉冲编码调制 PCM 抽样 量化 编码例 见右图3 15 3 0113 96 4 100方框图 4 4脉冲编码调制 第10讲模拟信号的数字化之三 4 2020 3 4 A律对数压缩特性的十三折线法近似 第10讲模拟信号的数字化之三 5 2020 3 4 4 4 2自然二进制码和折叠二进制码折叠二进制码的特点 有映像关系 最高位可以表示极性 使编码电路简化 误码对大信号影响大 对小信号影响小 可减小语音信号平均量化噪声 如大信号1111 0111 小信号1000 0000 第10讲模拟信号的数字化之三 6 2020 3 4 13折线法中采用的折叠码共8位 c1至c8c1 极性c2 c4 段落码 8种段落斜率c5 c8 段内码 16个量化电平 7 a A律PCM编码规则采用8位编码c1c2c3c4c5c6c7c8c1c2c3c4c5c6c7c8极性码 段落码 段内码 0 负极性信号 表示信号处于那表示段内16级均匀1 正极性信号 一段折线上 量化电平值 b 最小量化间距7位均匀量化 min 1 27 1 128 13折线法 min 1 27 1 24 1 2048 min min 24 16 对小信号 SNR改善24dB 第10讲模拟信号的数字化之三 8 2020 3 4 13折线法的有关参数段落号 1 000 2 001 3 010 4 011 5 100 6 101 7 110 8 111 起始电平 01632641282565121024终止电平 16326412825651210242048段内最小电平 11248163264各段长度 161632641282565121024 第10讲模拟信号的数字化之三 9 2020 3 4 例1 采用13折线A律编码 设最小量化级为1个单位 已知抽样脉冲为 653单位 1 试求此时编码器输出码组 并计算量化误差 2 写出对应于该7位码 不包括极性码 的均匀量化11位码 例2 设采用13折线A律编码 编码后的码组为11110011 求其量化电平为多少 第10讲模拟信号的数字化之三 10 2020 3 4 对数PCM与线性PCM之间的变换实现变换的必要性对数PCM不能直接进行算术运算 当需作信号处理时 如语音信号压缩 要求作对数PCM到线性PCM间的变换 线性PCM采用折叠二进制码 FBC 表示 信号为正值时 符号为 1 信号为负值时 符号为 0 变换方法 1 直接计算对数PCM Y 线性PCM 线性PCM Y 对数PCM 因为对数PCM最大值共有4096个单位 采用线性PCM表示时 连符号位共需13位 第10讲模拟信号的数字化之三 11 2020 3 4 变换方法 续前 2 查表换算设X 0时 1 X 0时 0 表示任意0或1根据线性PCM与对数PCM间的关系 可列表如下 信号取值范围线性PCM对数PCM当 X 32时 0000000WXYZ1 000WXYZ当32 X 64时 0000001WXYZ1 001WXYZ当64 X 128时 000001WXYZ1 010WXYZ当128 X 256时 00001WXYZ1 011WXYZ当256 X 512时 0001WXYZ1 100WXYZ当512 X 1024时 001WXYZ1 101WXYZ当1024 X 2048时 01WXYZ1 110WXYZ当2048 X 4096时 1WXYZ1 111WXYZ 第10讲模拟信号的数字化之三 12 2020 3 4 4 4 3PCM系统的量化噪声在4 3 2节中 已求出均匀量化时的信号量噪比为S Nq M2当采用N位二进制码编码时 M 2N 故有S Nq 22N由抽样定理 若信号为限制在fH的低通信号 则抽样速率不应低于每秒2fH次 对于PCM系统 这相当于要求传输速率 2NfHb s 故要求系统带宽B NfH 即要求 N B fH 代入上式 得到上式表明 PCM系统的输出信号量噪比随系统的带宽B按指数规律增长 第10讲模拟信号的数字化之三 13 2020 3 4 信道误码对信噪比的影响量化误差和误码的影响设量化误差为 eq 其概率密度函数 p eq 误码造成的误差 et 其概率密度函数 p et 由eq和et的统计独立性 并利用eq和et均值为零的特点 可得即量化误差与误码造成的误差对噪声功率的影响可分别计算 1 均匀量化噪声功率 第10讲模拟信号的数字化之三 14 2020 3 4 量化误差和误码的影响 续前 2 误码噪声功率设误码的影响使量化电平由Yi变为Yj 则若一个码组中两位及两位以上的误码可以忽略 则假定采用二进制码组 则码组长n log2L 上式变为 第10讲模拟信号的数字化之三 15 2020 3 4 对自然二进码 NBC 设输入信号均匀分布 则量化电平等概当第k位发生误码 0 1 yi yj 2k 1 1 0 yi yj 2k 1 从而信号功率 第10讲模拟信号的数字化之三 16 2020 3 4 由均匀分布时量化噪声功率的分析 得 从而信噪比特殊情况 当Pe很小时 量化噪声起主要作用 L增大 SNR增大 当Pe很大时 误码引起的噪声起主要作用 SNR 1 Pe 返回