声波通信编码.ppt

声波通信的编码调制方案 声源产生不同频率的声压 形成不同疏密程度的压缩空气声波在空气和液体 弹性介质 中传播时是纵波高频声波具有良好的方向性 容易得到较为集中的能量 无辐射 与电磁波相比 有更强的抗干扰和防窃听能力 缺点是不能实现全双工通信 声波通信的优点 扩散衰减 单位面积上的声波能量随着声源距离的平方而递减吸收衰减 吸收衰减与声波频率成正比散射衰减 当颗粒的尺寸远小于波长时 散射衰减与频率的四次方成正比 当颗粒尺寸与波长相近时 散射衰减与频率的平方成正比 声波的衰减特性 采样频率 量化位数 声道数 时间 8字节如1秒钟的双声道立体声CD音乐 44 1 1000 16 2 1 8 1764000B约1 68MPC 音频CD采样频率为44 1KHZ电话机采样频率8KHZ 11KHZ 对于人声足够 人讲话语音频率主要在500 3000HZ 声强10 50dB 声音的存储空间计算 以人的话音为例 语声实质上是由许许多多的不同频率的正弦 余弦 信号组成 形成一个频带 每个语声内所包含的频率成分都不是一样的 不同的频率成分 表达了不同的信息 抽样 模拟信号的数字化 抽样频率大于传送信号的最高频率两倍以上 接收端就可不失真地还原信号 奈奎斯特采样定理 模数转换过程也可称为PCM脉冲编码调制 对抽样后的信号进行量化 使幅值离散 量化一般有舍尾取整和四舍五入两种方法 采用舍尾取整时 可将模拟信号分成八等份 例如 0 1V的模拟信号0 1 8v定义为数字量000 1 8 2 8v定义为001 以此类推 此种方法量化单位为1 8v四舍五入法则分的更细 分十六等分 对于话音信号 每抽样值编为8位码 共2 8 256个量化级 因而每路模拟话音相应的数字话音标准数码率为64Kb s 量化 PCM编码模块 模拟量输入 限幅 极性判定 绝对值 A律压缩器 量化输入 二进制变换器 所谓压缩器就是一个非线性变换电路 微弱的信号被放大 强的信号被压缩 入出关系 y A 87 6A律PCM主要用于30 32路一次群系统 用于欧洲和中国 u律PCM编码主要用于24路一次群系统 北美和日本用得多 A律压缩算法 基带信号编码 7位巴克码 64位原始数字信号 16位CRC 87位绝对码ABS 如果相对码为1 载波相位对应为 相对码为0 载波相位相应为0 循环冗余校验码 CRC漏检率很低 巴克码是一种取值为 1 1的非周期 长度为n的序列 它具有单峰局部自相关系数R i 巴克码群同步 利用巴克码作群同步的标志 就是利用它的尖锐的相关函数 接收端利用自相关运算器对巴克码进行判决 以7位巴克码为例 只有输入自相关预算器为巴克码即输出为7时 判决器才有输出 7位中只要有一位与巴克码不同 运算的结果便会小于7 从而无判决输出 研究证明在误码率Pe 10 3 基本满足数字通信要求 时 同步码组长度n 7为最佳 单极性或双极性的脉冲序列s t 控制开关电路的选通 生成载波的绝对相位传送数字信息 2psk的移相原理 S t 为原始信息模数转换后的基带脉冲序列 2PSK调制就是将数字码元 0 用初始相位0 的正弦波表示码元 1 用初始相位180 的正弦波表示 基带信号 2PSK信号 2PSK调制M文件仿真 缺点是2PSK载波信号在解调恢复过程中存在相位模糊 即恢复信号的本地载波与相干载波可能反相 导致 1 变 0 0 变 1 这种现象叫做 倒 二进制差分相移键控 二相相对调相 与2PSK不同之处是利用前后码元的相对载波相位值 就是本码元初相与前一码元初相之差 传输数字信息 2DPSK调制原理 码元为 1 时 载波相位与前一码元的相位相比有 的变化码元为 0 时 载波相位与前一码元的相位比较没有变化 Simulink上的2DPSK信号仿真 正弦载波 二进制序列生成器 量化编码器 带通 低通 时延 极性变换 误码计算器 显示误码率 2PSK调制中an必须是