数字通信原理3信源编码

2010Copyright,课件SCUTDT13折线法：min(1/27)(1/24)=1/2048;min/min=24=16，结论：对小信号,A律PCM较之均匀量化PCM，SNR改善24dB(20lg16)。,2010Copyright,课件SCUTDTd(n)0,dq(n)=+;C(n)=1d(t)=x(t)-xl(t)0;d(n)0,dq(n)=-;C(n)=0.,2010Copyright,课件SCUTDTxl(t)信号最大变化率：/Ts=fs;当|dx(t)/dt|fs,不会产生过载失真；|dx(t)/dt|fs,会产生过载失真.,2010Copyright,课件SCUTDT极性控制：决定脉冲的极性“0”对应负脉冲；“1”对应正脉冲。调幅器：动态确定的幅度大小。判决器与积分器：作用与普通的M中的相应部件功能相同。,2010Copyright,课件SCUTDT&PLabs,85,第三章信源编码,(3)数字自适应压扩式M信噪比改善信号幅度的下降对信噪比的影响远较简单增量调制时小。当信号小到一定程度时，脉冲幅度不再减小，信噪比线性下降。,2010Copyright,课件SCUTDT&PLabs,86,第三章信源编码,增量总和(-)调制(1)简单增量调制的缺陷临界过载条件：fs=Amax与信号频率有关；信号频率越高，越容易产生过载；(2)增量总和(-)M基本原理编码时，对信号作“积分”变换：A()A()/j临界过载条件：（A()/j）A()，仅由信号幅度确定，与信号频率“无关”。解码时，对信号作相反的（“微分”）变换，恢复原信号。,2010Copyright,课件SCUTDT&PLabs,87,第三章信源编码,(3)增量总和(-)M原理电路编码器解码器积分与微分的作用相互抵消，两部分电路可省略。,判决器,积分器,脉冲发生器,x(t),d(t),xl(t),C(n),抽样定时,积分器,C,C,积分器,脉冲发生器,低通滤波器,C(n),x(t),微分器,I(f),D(f),A,B,2010Copyright,课件SCUTDT&PLabs,88,第三章信源编码,(4)增量总和(-)M的SNRmax由简单M分析，在上图解码器A点，量化噪声功率：噪声功率谱密度为：则B点的噪声功率谱密度为：若积分器采用简单的RC积分网络（要求RCTS）则：记,2010Copyright,课件SCUTDT&PLabs,89,第三章信源编码,(4)增量总和(-)M的SNRmax（续前）从而得：B点噪声功率密度谱：设信号重建低通滤波器的截止频率为fH，输出端噪声功率：若脉冲发生器发出的正负脉冲的幅度为E，且RCTS，则：,2010Copyright,课件SCUTDT&PLabs,90,第三章信源编码,(4)增量总和(-)M的SNRmax（续前）由此得，输出端噪声功率：若同时满足：fSf1,fHf1,（R，C取足够大的值）上式近似为：,2010Copyright,课件SCUTDT&PLabs,91,第三章信源编码,(5)增量总和(-)M的特性分析参见编码器图，记输入端C点信号最大幅度：A-,maxC点(相当于简单M输入端)信号最大幅度：AM,max则有：为保证积分条件，应有ff1，从而有：由,2010Copyright,课件SCUTDT&PLabs,92,第三章信源编码,(5)增量总和(-)M的特性分析（续前）由上两式得：即(-)M系统允许输入幅度的最大值A-,max（临界过载电压幅度）与信号频率无关，而由脉冲发生器的脉冲信号幅度E决定。对正弦输入信号，信号功率：信噪比：与信号频率f“无直接”关系。,2010Copyright,课件SCUTDT&PLabs,93,第三章信源编码,信道误码对增量调制的影响(据此说明增量调制的特点)(1)误码对信号的影响,2010Copyright,课件SCUTDT&PLabs,94,第三章信源编码,(2)误码干扰噪声功率误码的影响：C(n)-C(n)脉冲发生器输出变化01+E-E1-0-E-+E每个误码对应干扰脉冲的能量：(2E)2TS设误码出现的平均时间间隔：Ta，则噪声功率：式中：fa为单位时间内误码的个数；fS单位时间内总的码元个数；因为（误比特率），所以有：(统计平均值),2010Copyright,课件SCUTDT&PLabs,95,第三章信源编码,(3)解码输出干扰噪声功率宽度为TS的脉冲，能量主要分布在0fS范围内。假定噪声功率主要集中在0fS/2范围内，其功率密度谱：经积分器后输出的功率密度谱：在语音信号频率范围（fL，fH）内，解码输出干扰噪声功率：,2010Copyright,课件SCUTDT&PLabs,96,第三章信源编码,(3)解码输出干扰噪声功率（续前）利用条件：（注意：其中E是脉冲发生器输出的脉冲幅度，是相应的积分输出值）可得：(4)总的失真功率总的失真功率为误码噪声功率和量化噪声功率之和：,2010Copyright,课件SCUTDT&PLabs,97,第三章信源编码,(5)临界过载时的系统信噪比已知正弦信号临界过载时的功率为：量化噪声信噪比为：总的信噪比：若已知量化信噪比SNRq,max和对总的信噪比SNR的要求，可求出对误码率Pb的要求。如要求系统信噪比不小于量化信噪比的1/2(下降不大于3dB)即若要应有：,2010Copyright,课件SCUTDT&PLabs,98,第三章信源编码,(6)M与PCM的性能比较假定fH=3100Hz，fL=300Hz（电话系统的模拟话带fH-fL）如果M与PCM的比特率相同，即64Kb/s，当系统信噪比下降3dB时，（1）对M，fS=64KHz，得（2）对线性PCM，fS=8KHz，每个样点8比特（L256），得（参见(现代通信原理清华曹志刚)式(570）信噪比下降3dB时的误码率为,2010Copyright,课件SCUTDT&PLabs,99,第三章信源编码,(6)M与PCM的性能比较（续）换句话说，对于PCM系统当误比特率Pb3.8