第5章模拟信号的数字化传输案例.ppt

过载量化噪声 信号幅度超出量化范围[-V,+V]，称为过载或者饱和，因此，这种失真称为过载失真，发生过载失真的区域称为过载区。 ◆ 过载量化噪声功率： 5.3.3 最佳量化器与非均匀量化 ◆ 均匀量化对小信号十分不利。 既保证小信号时满足信噪比要求，又不使量化分层数过多？ 使量化误差最小的量化器称为 —— 最佳量化器 Lloyd-Max量化器 ◆ 失真最小化的必要条件： 量化区间的疏密不等，随p(x)高低分布：取值概率大的地方区间划分细，取值概率小的地方划分粗，从而降低平均误码率。 ◆ 非均匀量化：根据信号的大小不同区间来确定量化级阶距的。 小信号区间， 量化阶距小； 大信号区间， 量化阶距大。 最佳高斯量化器（M=8） ◆ 量化噪声功率： 5.3.4 话音信号的量化 话音信号通常是小信号出现的概率大，大信号出现的概率小，为提高小信号时的量化信噪比，压缩比特速率，必须采用非均匀量化方式。 一般采用压扩法： 压缩：通过非线性变换，使输入信号的动态范围变小。 扩张：压缩的反变换过程。 对小信号有利 对数压缩 不过坐标原点，需要修正 μ压缩律 （美国、日本、加拿大等国） μ越大，小信号的压扩效益越高 国际标准采用μ=255。 A压缩律 （中国、欧洲国家） 符号函数 国际上通常选A=87.6 13折线A律 用13条折线来逼近A=87.6的A率压缩特性，方便实现数字压缩。 ◆ 工作范围为?V。 ◆ 曲线奇对称。 ◆ x轴不均匀分成16段，以1/2的指数划分。 ◆ 每段均匀分为16级。 ◆ y轴均匀分为16X16=256级，故只需8bit编码。 ◆ 采用13折线A律对话音信号进行非线性量化 拉普拉斯分布的话音信号： 量化噪声功率： 由A律可得： ◆ 量化信噪比： 对比“均匀量化时量化信噪比”： 小信号信噪比可提高24dB 5.4 脉冲编码调制 脉冲编码调制PCM是模拟信号变成数字信号的重要方法之一，它广泛应用于现代通信系统中，特别是电话通信系统。 简介 5.4.1 PCM基本原理 脉冲编码调制(PCM，Pulse Code Modulation，简称“脉码调制”） 模拟信号经抽样、量化、再编成数字二进制串行码流的过程。 1）抽样频率： 8000kHz，留出1200 Hz的防卫间隔； 2）量化： 量化单元采用8比特A律或对数量化； 每一路标准话路的等效比特速率为： 特点 3）编码： 采用折叠码。 5.4.2 编码规则 ◆ 3位二进码表 ◆ 折叠二进码 还原 PCM编码 ◆ 8bit编码： 极性码： 1－正极性 0－负极性 段落码：第1~8段落 段内码：第0~15级 例5.2 语音信号的频率范围：0-4kHz,幅度范围为（-3.072V，+3.072V）,采用13折线法对其进行PCM编码，求当采样值为+1.23V 时编码器的输出C0C1C2C3C4C5C6C7 ？ 正信号部分总的量化级数为2048，则每个量化级： Δ=3.072/2048=0.0015V ◆ 1.23V相当于： X=1.23/0.0015=820Δ ◆ 极性码： 正 → C0=1 ◆ 段落码： 512ΔX1024Δ → C1C2C3=110 ◆ 段内码： X-512=308Δ；INT[308/32]=9 → C4C5C6C7=1001 ◆ 编码输出为5.4.2 PCM编码器与译码器 逐次反馈比较型编码器 “7/11”变换电路：非线性量化至线性量化的转化器。 电阻网络型译码器 “7/12”变换电路：非线性量化至线性量化的转化器。不过，为了减少量化误差，译码时补了半个量化级(所处段的半个量化级) 。 已收到码组为，求译码输出。 例5.3 D1=1可知，正极性。 段落码D2D3D4=111可知，第八段，起始电平1024。 段内码D5D6D7D8=0011可知，第八段第三量化级，量化阶距Δ8=64。 12位线性码： 补 ◆ 译码输出： 5.4.4 PCM系统的噪声性能 ◆ 接收端的输出信号： 有用信号 干扰 量化失真 ◆ 系统总信噪比： 其中： 加性噪声下的信噪比： 在误码率较小时，量化噪声是主要的。 5.5 DPCM和ΔM 利用话音信号的相邻抽样值之间存在的强相关性，采用DPCM技术实现了数据的压缩，减小所占带宽。ΔM是编码位数为1的DPCM的特例。 简介 5.5.1 语音压缩编码 PCM采用编码位数较大，占带过宽，限制应用。 ◆ 语音压缩编码技术：低于64kbps的语音编码方法。 5.5.2 差分脉