通信原理教案-下册(4)

二、自适应增量调制

自适应增量调制的基本原理是：采用自适应方法使量阶σ的大小跟踪输入信号的统计特性而变化，信号幅度小时减小σ，信号幅度大时增大σ。当量阶随信号瞬时值变化时，称为瞬时压扩ΔM，记作ADM。如果量阶随音节时间间隔(5～20 ms)中信号的平均斜率变化，则称为连续可变斜率增量调制，记作CVSD。

目前常用的CVSD，通常采用数字检测音节压扩技术，称此种CVSD为数字压扩增量调制，其功能框图如下图所示。数字检测电路检测输出码流中连1码和连0码的数目，该数目反映了输入语音信号连续上升或连续下降的趋势，与信号的强弱相对应。当连1码和连0码的个数为3个(或4个)以上时，检测电路输出脉冲宽度随连1码和连0码的数目的增大而增大，平滑电路按音节周期(5～20 ms)的时间常数把脉冲平滑为慢变化的控制电压，其大小与语音信号在音节内的平均斜率成正比。控制电压改变脉幅调制电路的增益，使脉冲幅度随信号的平均斜率变化，从而得到随信号斜率自动改变的量阶。

数字压扩增量调制可使信号的动态范围有很大改进，同时在一定程度上改善了高频信号的量化信噪比。当然，只有采用增量总和调制(Δ-Σ)，才能使量化信噪比与信号频率无关。

在CVSD中，抽样频率一般为32 kHz或16 kHz，所以1路CVSD数字语音信号的信息速率为32 kbit/s或16 kbit/s。

7. 8 PCM系统与△M系统性能比较

一. 有效性

传输1路语音，PCM系统的信息速率为64 kbit/s，DPCM(ADPCM)系统的信息速率为32 kbit/s，而增量调制系统的信息速率为32 kbit/s或16 kbit/s。当信道的频带利用率ηb不变时，信息速率越大，占用的信道带宽越宽。

因此，增量调制系统的有效性优于PCM系统，而与DPCM(ADPCM)相同或优于DPCM(ADPCM)系统。

二. 可靠性

用接收机输出的模拟信号的信噪比来比较不同系统的可靠性。

目前，只对简单增量调制(ΔM)系统和线性PCM(LPCM)系统的输出信噪比有严格的计算结果，且假设它们的模拟信号分别为正弦信号和均匀分布信号。

1. 量化信噪比

·89·

ΔM系统和LPCM系统的最大量化信噪比分别为

[SNRq]?m0.04fs3 ?2fkfH[SNRq]LPCM?2M?4N

式中，fk为正弦信号频率，fs为抽样频率，fH为收端低通滤波器的截止频率，M为均匀量化器的量化电平数，N为编码位数。

令fk =1 kHz、fH =3.4 kHz、fs =32 kHz ，计算表明，当N≤4时，(SNRq)ΔM > (SNRq)LPCM；当N>4时，(SNRq)LPCM >(SNRq)ΔM。

2. 误码信噪比

数字传输系统的误码使译码器输出信号失真，用最大误码信噪比(SNRe)表示这种失真。

[SNRe]?M?fLfs 216Pefk1 4Pe[SNRe]?M=

式中，fL为收端低通滤波器的最低频率。设fL=0.3 kHz，fs=32 kHz，计算表明，当fk<2.4 kHz时，(SNRe)ΔM>(SNRe)LPCM ；当f>2.4 kHz时，(SNRe)LPCM>(SNRe)ΔM 。

3. 输出信噪比

ΔM系统和LPCM系统输出信噪比的最大值为

3fLfs3 [SNRe]?M=28?fLfHfk2?48Pefk2fs2[SNR]LPSMM2 ?21?4PeM-3

设fk=1 kHz、fH=3.4 kHz、fs=32 kHz、fL=0.3 kHz，可以算出，当Pe=1.5×10时，(SNR)ΔM下

-6

降3 dB；设M=256，可以算出，当Pe=3.8×10(SNR)LPCM下降3 dB。

由上面两式可以得到以下结论：

① LPCM系统(N>4)的量化信噪比高于ΔM系统；

② ΔM系统的误码信噪比(即抗信道噪声能力)高于LPCM系统；

-6

③ 当Pe<10时，可忽略LPCM系统的误码噪声；

-3

④ 当Pe<10时，可忽略ΔM系统的误码噪声。

实际通信系统中，使用对数PCM(或ADPCM)和CVSD，它们的小信号量化间隔比较小，因而小信号的量化噪声和误码噪声小于LPCM和ΔM系统。当传输语音信号时，小信号出现的概率大，

·90 ·

因而对数PCM系统的总信噪比优于LPCM系统，CVSD系统的总信噪比优于ΔM系统。

PCM常用在光纤通信、微波通信等信道噪声较小的通信系统中，ΔM则用在卫星通信、军队专用通信网等信道噪声比较大的通信系统中。

7.9 时分复用和多路数字电话系统

一、 时分复用（TDM）原理

时分复用基本原理是：将传输时间分割为若干个互不重叠的时隙，各个信号按照一定的顺序占用各自的时隙。在发端，按照这一顺序将各个信号进行复接；在收端，按照这一顺序再将各个信号进行分接。

TDM的优点如下：

① 分接器和复接器都是数字电路，易于实现； ② 不会因为传输系统不理想而引起串话。

设各个信源都为模拟信源，则时分复用通信系统原理如下图所示

D1(t)m1(t)A/D1Dn(t)A/Dn?D1(t)复D(t)广义信道接接Dn(t)D/An?分D/A1m1(t)...mn(t)发同步器收同步器...mn(t)

D(t)FD11D21一帧??Dn1FD12D22??Dn2?? 结合PCM编译码实验来说明有关基本概念 1、编码器 1、 VFxI 15 TP3057 VFxI：音频信号 FSx 12 Dx FSx：抽样信号8kHz 11BCLKx 10 PCM 编码器 BCLKx：发位时钟信号

64kHz ~ 2048kHz

·91·

FSx BCLKx 8 bit 数据 8 bit 数据 Dx （注：在Dx端口需加一上拉电阻，倒相处理后得此Dx波形） FSx对输入信号抽样，在BLCKx 8个脉冲作用下对抽样值进行编码，得到8位PCM信号。BCLKx频率增大，每组8bit数据占有时间减少，两组数据之间空余时间增加。

2、 译码器 DR：译码器输入PCM信号 DR 6 TP3057 FSR：路同步信号 8 kHz FSR 5 3 VFRO BCLKR：收位同步信号64kHz ~ 2048kHz BCLKR 7 译码器 VFRO：译码输出音频模拟信号

DR

FSR

BCLKR

D/A 输出阶梯波

VFRO

工程上，BCLKR和FSR都需从接收到的PCM码流中提取，为了得到FSR信号，在发端必须将帧同步码与PCM数据复接在一起。TP3507中包含有编码器和译码器。

设帧同步码为8位，当BCLK为128kHz时，传输一路数字话音的PCM信号帧结构为： 8 bit 帧码 8 bit 数据

125 us 3、 PCM编译码实验方框图

信源ASTASRB1531211TP 3057A5 10 7PCMA6复PCMSLASLB11信源BSTBSRA15 3PCMB接 F帧码 TP 3057B125 1076CLK：2048kHz·92 ·

SLBSLA CLK 各编码器的时钟完全相同，故PCMA、PCMB的速率完全相同；复接器输入端各信号速率完全相同。此种复接方式为同步复接。 SLA SLB

PCMA

PCMB

F

0 2 3 ? ?

PCM

125 us

每帧32个时隙，第0个时隙内为帧同步码，每帧都相同，第2个隙为mA(t)的PCM信号，第三个时隙内为mB(t)的PCM信号。实验时可改变SLB的相位，使PCMB可位于第1、2、5、7时隙中的任何一个。

二、A律PCM 30/32 基群帧结构

国际上通用的PCM有两种标准，即PCM 30/32路和P …… 此处隐藏：1555字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……