通信原理与通信技术课件04

■通信原理与通信技术

※第4章增量调制

方群(fq0520@)

安徽师范大学数学计算机学院

2010年10月

第4章增量调制

4.1简单增量调制

4.2增量总和调制（Δ－Σ）

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•增量调制最早由法国人De Loraine于1946年提出，目的是简化模拟信号的数字化方法。

•在以后的三十多年间有了很大发展，特别是在军事和工业部门的专用通信网和卫星通信中得到广泛应用，不仅如此，近年来在高速超大规模集成电路中已被用作A/D转换器。

•其主要特点是：

（1）在比特率较低的场合，量化信噪比高于PCM。

（2）抗误码性能好。能工作在误比特率为10-2～10-3的信道中，而PCM则要求信道的误比特率为10-4～10-6。

（3）设备简单、制造容易。

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分类：

早期的简单增量调制的缺点是动态范围很窄，不能满足实用电话系统的要求，因此，出现了许多不同种类的增量调制的改进形式。

–其中应用较广泛的一类是自适应增量调制，它的特点是量化器的量阶能自动跟随信号幅度的变化，从而扩大了动态范围。

–如果量阶大小是由直接检测输出数码中的平均斜率信息（在音节10毫秒内的平均值）来控制的，就称为数字检测音节压扩增量调制；

–如果量阶的控制取决于相邻二个数码，则称为瞬时压扩增量调制；

–如果在大信号段采用音节压扩，而在小信号段采用瞬时压扩,则称为混合压扩增量调制;

–如果量阶控制信息直接由输入模拟信号中提取，则称为连续增量调制；

–如果把模拟信号经过积分后再进行增量调制，则称为总和增量调制，

简称Δ-∑调制；

–如果积分电路是由二节积分器串联组成的，则称为双积分增量调制。

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图4－1增量调制波形示意图

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说明：

•f’(t)是一条阶梯状的变化曲线，用于模拟信号f (t)。•只要阶梯“台阶”σ和时间间隔Δt足够小，则相似程度就会提高。即f′(t)可以携带 f (t) 的全部信息（这一点很重要）。

•“台阶”的高度σ称为增量，用“1”表示正增量，代表向上增加一个σ；用“0”表示负增量，代表向下减少一个σ。对f’(t)的编码只用一位二进制码即可。

•这种只用一位二进制编码将模拟信号变为数字序列的方法（过程）就称为增量调制（Delta Modulation），缩写为DM、ΔM 或δ-调制。

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增量调制与PCM调制的区别

•它只用一位二进制码进行编码，但这一位码不表示信号抽样值的大小，只是表示抽样时刻信号曲线的变化趋势。

•而PCM则表示采样时刻的幅值。

（要描述一个函数或曲线，可以直接用某一时刻的函数值也可用该时刻的曲线变化趋势，也就是该时刻的导数值。）

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∆ M 的特点

•传输波特率低时，•高误码率环境中，抗误码性能比PCM 好，可靠性高。•电路简单，无需帧同步。PCM 波形编码

如果符号位错，则会导致极大的幅度跃变

∆M 趋势编码 趋势变化误码损失小

o o DM PCM S S

N

N >

增量调制的调制原理

在每个抽样时刻Δt处比较f (t)和f′(t)的值：

(1) 当f (iΔt) > f′(iΔt)时，

上升一个σ，发“1”码；

(2) 当f (iΔt) < f′(iΔt)时，

下降一个σ，发“0”码；

(3) f′(iΔt) 是第i 个抽样时刻

前一瞬间的量化值。

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设f′(0_)=0（即t =0时刻前一瞬间的量化值为零），因此有

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•f ′(i Δt _) 可以由编码输出的二进制序列反馈到一个理想的积分器以后得到。•f (i Δt ) 和 f ′(i Δt _)的差值，可以用一个比较电路（减法器）来完成。•量化编码可以用一个双稳判决器来执行，并生成双极性二进制码序列。•f ′(i Δt _) 可以由编码输出的二进制序列反馈到一个理想的积分器以后得到。•f (i Δt ) 和 f ′(i Δt _)的差值，可以用一个比较电路（减法器）来完成。•量化编码可以用一个双稳判决器来执行，并生成双极性二进制码序列。增量调制的调制原理图4-2 增量调制原理框图

(a)增量调制器(编码器)框图；

(b)RC 积分器

图示说明：

增量调制的解调原理

•当积分器输入“1”码时，积分器输出产生一个正斜变的电压并上升一个量化台阶σ；

而当输入“0”码时，积分器输出电压就下降一个量化台阶σ。

•特别要求：

（1）每次上升或下降的大小要一致，即正负斜率大小一样。

（2）解码器应具有“记忆”功能，即输入为连续“1”或“0”

码时，输出能连续上升或下降。

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调制过程

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解调过程

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•增量编码的解调电路

•ΔM 信号的解调要用一个和本地解码器一样的RC 积分器

。

图 增量解调器（译码器）框图

增量调制存在的问题

•量化噪声

–一般量化噪声

–过载噪声

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