现代通信原理(05-2)

1、2021-7-121 现代通信原理 第五章 脉冲编码调制(2) 2021-7-122 5.7 非均匀量化 1、采用非均匀量化的理由 均匀量化中 量化噪声功率与信号幅度无关，只与量阶 有关。 信号电平低，量化信噪比小。 如量化间距为0.1v，最大量化误差为0.05 当信号幅度为5v，误差为1% 当信号幅度为0.5v，误差就为10%. 2021-7-123 5.7 非均匀量化 如要满足小信号时的信噪比要求，必须增 加分层数，增加每个样值的编码位数。（如语 音需要12位编码） 这就增加了每路信号传输率（96K），占 用较宽的带宽（48K）资源。 为克服上述缺点，就需要设计一种量化方 式，量阶随信号幅

2、度的增加而增加。 使量化信噪比在任何输入信号幅度的情况 下都是一个常数。 2021-7-124 有以下可以实现这一目的： A、发送端，将欲量化的信号进行预处理，信 号的高电平部分进行压缩，信号的低电平部分进行 扩张。 B、处理后的信号进行量化编码，由于信号的 动态范围小了，可以用较少的编码来满足信噪比要 求。 C、接收端恢复模拟信号后，对高电平进行扩 张，低电平进行压缩，恢复原始信号。 2021-7-125 2021-7-126 2、直接法 用不同的量阶对信号进行非均匀量化。 非均匀量化 -量阶V 随信号幅度的大小变化而变化。 2021-7-127 2021-7-128 现在设计一个量化器，压

3、缩曲线 Z=f(x) 如图5-18所示 X轴是输入信号，取K(x)， 当X值大的时候，K(x)值也大。 Z轴是输出信号，取Z Z= =2V/L 2021-7-129 当L1时，有 量化噪声 dxX kP x X V V Q )( 12 1 )( 2 2 式中K（X）是量化间隔， PX（X）是信号的概率密度函数 2021-7-1210 dxXz P xf X V V Q )( 12 1 2 2 2 )( dxX P xf X V K )( 6 0 2 2 )( 2021-7-1211 5.8对数量化及其折线近似 对数曲线能够满足非均匀量化中对大信号 压缩、小信号扩张的要求。 5.8.1理想对数量

4、化 设压缩曲线 x B xfln 1 )( 2021-7-1212 则： Bx xf 1 )( dxxp AB dxxpxf x v x v q x )( 6 )()( 6 0 2 2 2 2 0 2 2 则噪声功率： 2021-7-1213 信号功率 dxxpXS x V )(2 2 0 可得量化信噪比： 22 2 222 312 VB LS B Q 2021-7-1214 2021-7-1215 5.8.2 A律对数压缩特性 归一化信号(x/V)，过载电压为1，A律对数 压缩特性定义为： 其中A为压缩系数，国际标准A=87.6 2021-7-1216 1.曲线在小信号时(0 x1/A)，f

5、(x)是一条 直线，相当于均匀量化。 2.曲线在大信号时（1/A x1），f(x)是一条 对数曲线，相当于对数非均匀量化。 2021-7-1217 图中直线为均匀量化的量化信噪比, 三根折线分别表示A律6位7位8位的量化信噪比. 在小信号段，有24dB的好处. 2021-7-1218 (3)律对数压缩特性 2021-7-1219 2021-7-1220 5.8.4 对数压缩特性的折线近似 理想的A律和律压缩特性不易实现。 用多条折线来近似对数特性。 A律采用13折线。 律采用15折线。 2021-7-1221 图中只有正幅度部分，共7折线，负幅度部分也有7折线。 但正负部分第一段折线斜率相等，为同一折线，共13折线。 2021-7-1222 ： x轴：输入信号归一化后，范围按1/2递减规 律分为8段。 Z轴：输出信号归一化后，均匀地分为8 段。 2021-7-1223 2021-7-1224 X 、Z轴上8 段的每一段再均匀分为16 个量化间隔。 2021-7-1225 2021-7-1226 如图所示： 采用折线近似方式后，加入正弦信号，信 噪比的曲线会出现起伏现象