通信原理與通信技術(shù)3版第4章

1第4章增量調(diào)制24.1簡單增量調(diào)制4.2增量總和調(diào)制主要內(nèi)容第4章增量調(diào)制34.1簡單增量調(diào)制

增量調(diào)制（DeltaModulation）：只用一位二進制編碼將模擬信號變?yōu)閿?shù)字序列的方法（過程），縮寫為DM或ΔM調(diào)制。其主要特點是：

(1)在比特率較低的場合，量化信噪比高于PCM。

(2)抗誤碼性能好。能工作在誤比特率為102～103的信道中，而PCM則要求信道的誤比特率為104～106。

(3)設(shè)備簡單、制造容易。它與PCM的本質(zhì)區(qū)別是只用一位二進制碼進行編碼，但這一位碼不表示信號抽樣值的大小，而是表示抽樣時刻信號曲線的變化趨向。第4章增量調(diào)制4第4章增量調(diào)制5第4章增量調(diào)制6具體調(diào)制過程描述如下：設(shè)=0（即t=0時刻前一瞬間的量化值為零），因此有t=0時，e(0)=>0，則Po(0)=1t=Δt時，e(Δt)=>0，則Po(Δt)=1t=2Δt時，e(2Δt)=<0，則Po(2Δt)=0;t=3Δt時，e(3Δt)=>0，則Po(3Δt)=1;t=4Δt時，e(4Δt)=<0，則Po(4Δt)=0;t=5Δt時，e(5Δt)=>0，則Po(5Δt)=1;t=6Δt時，e(6Δt)=>0，則Po(6Δt)=1;以此類推，即可得到如圖4-3所示的波形。第4章增量調(diào)制7第4章增量調(diào)制8用一個和本地解碼器一樣的積分器，當積分器輸入“1”碼時，積分器輸出產(chǎn)生一個正斜變的電壓并上升一個量化臺階；而當輸入“0”碼時，積分器輸出電壓就下降一個量化臺階。ΔM的解調(diào)原理第4章增量調(diào)制9第4章增量調(diào)制10為了保證解調(diào)質(zhì)量，對解碼器有兩個要求：（1）每次上升或下降的大小要一致，即正負斜率大小一樣。（2）解碼器應(yīng)具有“記憶”功能，即輸入為連續(xù)“1”或“0”碼時，輸出能連續(xù)上升或下降。對積分器的輸出信號進行低通濾波，濾除波形中的高頻成分，即可得到與原始模擬信號十分近似的解調(diào)信號，如圖4-4所示。第4章增量調(diào)制11ΔM兩的個不足：1.一般量化噪聲問題；2.過載噪聲問題。兩者可統(tǒng)一稱為量化噪聲。ΔM調(diào)制存在的問題第4章增量調(diào)制12

過載現(xiàn)象：當原始模擬信號的變化率超過調(diào)制曲線的最大斜率，則調(diào)制曲線就跟不上原始信號的變化，從而造成的誤差。

過載噪聲：由過載現(xiàn)象產(chǎn)生的波形失真或者信號誤差。

一般量化誤差：由于增量調(diào)制是利用調(diào)制曲線和原始信號的差值進行編碼，也就是利用增量進行量化，因此在調(diào)制曲線和原始信號之間存在誤差，也稱一般量化噪聲。第4章增量調(diào)制13第4章增量調(diào)制14

最大跟蹤斜率：

σ對ΔM調(diào)制的影響：增大量化臺階（增量）σ可以提高階梯波形的最大跟蹤斜率，就可以減小過載噪聲，但可以增大一般量化噪聲；反之，可以增大過載噪聲，但可以減少一般量化噪聲。但增大抽樣頻率（即減小抽樣時間間隔Δt），既能減小過載噪聲，又可降低一般量化噪聲。第4章增量調(diào)制(4.1-1)15【例題4-1】已知一個話音信號的最高頻率分量=3.4kHz，幅度為A=1V。若抽樣頻率=32kHz，求增量調(diào)制臺階σ=？解首先要找出話音信號的最大斜率。若信號為單頻正弦型信號f(t)=Asinωt，則其斜率就是它的導(dǎo)數(shù)，

，最大斜率為K=Aω。把話音信號的最高頻率分量看成是一個正弦型信號，由式（4-1）可知當時，系統(tǒng)不過載。所以增量調(diào)制臺階為0.668V。第4章增量調(diào)制16如果模擬信號為交流信號，且信號峰-峰值小于σ時，增量調(diào)制器的輸出將不隨信號的變化而變化，只輸出“1”和“0”交替出現(xiàn)的數(shù)字序列。只有當信號峰值大于σ/2時，調(diào)制器才輸出隨交流信號的變化而變化的數(shù)字序列,因此，把σ/2電平稱為增量調(diào)制器的起始編碼電平。第4章增量調(diào)制17增量總和調(diào)制的基本思想：對輸入的模擬信號先進行一次積分處理，改變信號的變化性質(zhì)，降低信號高頻分量的幅度（從而使信號更適合于增量調(diào)制），然后再進行簡單增量調(diào)制。其過程就像先對信號求和（積分），后進行增量調(diào)制一樣，所以稱為增量總和調(diào)制。4.2增量總和調(diào)制增量總和調(diào)制原理第4章增量調(diào)制18第4章增量調(diào)制19按前面介紹的增量總和調(diào)制原理，應(yīng)該先對信號積分，然后再進行簡單增量調(diào)制，而圖中的積分器怎么會放在比較器之后，而且還少了一個反饋用的積分器？這是因為我們利用了一個積分的性質(zhì)：兩個積分信號的代數(shù)和等于兩個信號代數(shù)和的積分，即這樣可以節(jié)省一個積分器，從而簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。增量總和調(diào)制系統(tǒng)適合于傳輸具有近似平坦功率譜的信號，比如經(jīng)過預(yù)加重的電話信號。第4章增量調(diào)制20增量總和調(diào)制的解調(diào)非常簡單，只用一個低通濾波器即可。我們知道，增量調(diào)制其實也可以叫做“微分”調(diào)制，因為“增量”本身就有“微分”之意，而且對信號以Δt進行抽樣，再以σ量化的處理過程本身就與數(shù)學(xué)中的微分相似。所以，ΔM信號可以認為攜帶輸入信號的微分信息。因此，在接收端對其進行積分，自然能夠解調(diào)出原始信號。增量總和調(diào)制的解調(diào)原理第4章增量調(diào)制21第4章增量調(diào)制22如何理解簡單增量調(diào)制和增量總和調(diào)制的區(qū)別從原理上看，增量調(diào)制相當于把原始信號（調(diào)制信號）進行微分，其結(jié)果是輸出調(diào)制信號的微分信息，因此，對增量調(diào)制的解調(diào)就是用積分器還原調(diào)制信號。而增量總和調(diào)制是對調(diào)制信號先進行積分處理，然后再進行增量調(diào)制，由于增量調(diào)制相當于“微分”，增量總和調(diào)制的輸出就不再是調(diào)制信號的“微分”，而是調(diào)制信號的幅度信息，因此，增量總和調(diào)制的解調(diào)就不用對已調(diào)信號進行積分，直接用個低通濾波器“圓滑”曲線即可。由此可見，增量調(diào)制