第七章 增量调制

1、 目目 录录 绪论 第一节、简单M调制 第二节、数字压扩自适应增量调制 第三节、增量总和调制 第四节、信道误码对增量调制的影响 第五节、集成化数字压扩增量调制器 绪绪 论论 M是PCM的特例，主要用于军事、专用网、Bluetooth 等。 M编码简单，设备简化，在通信质量要求不高的场合 应用广泛。是用一位二进制码表示信号在某一时刻的样 值相对于前一时刻样值是增大还是减小，增大时发“1” 码，减小时发“0”码。“1”“0”反应相邻抽样信号的 增量情况，不是代表信号绝对值。 接收端的译码器：收到“1”，输出相对于前一时刻值 增加一个量化级（量阶或量化间隔）。收到连续的“1”， 每隔一个抽样间隔，连

2、续上升一个量阶，信号连续增大； 收到连续的“0”，每隔一个抽样间隔，连续下降一个量 阶，信号连续下降。 7.1 7.1 简单简单 MM调制调制 7.1.1 7.1.1 增量调制原理增量调制原理 7.1.2 7.1.2 增量调制系统的噪声分析增量调制系统的噪声分析 7.1 7.1 简单简单 MM调制调制 7.1.1 7.1.1 增量调制原理增量调制原理 1. 增量调制原理框图： 2. 发送M码二进制序列的形成： 误差信号 ， 送入定时判决器，当脉宽为 ， 周期为 的钟脉冲到来时刻，若 ，判决器输出 一正脉冲；若 ，判决器输出一负脉冲，即二进制码 序列，称为M码（ 信号）。 ( )( )( ) l

3、 e ts ts t( )e t 2/ ss T ( )0e t ( )0e t ( ) M st 7.1 7.1 简单简单 MM调制调制 3. 如何产生如何产生S Sl l(t)(t)： 7.1 7.1 简单简单 MM调制调制 当连续输入几个正脉冲（or负脉冲）， 积分器输出相应地连续上升（or下降） 几个量阶。 积分器（本地译码器）工作原理： 积分输出正负斜变电压的最大斜率： ，其中 为 调 制抽样速率。 发端 调制器实际是一负反馈环路，在编码过程中 始终跟着 上下起伏，每隔一个抽样间隔 进行一次反馈调整，而每次调整增加或 减小一个量阶 。可以认为， 信号是按量阶 对 进行量化的， 只要脉

4、冲频率足够高， 足够小，则 非常近似 。 假设 码元持续时间极短，近似冲激脉冲，积分器充电极快，放电 极慢，当下一个 码元极性不变时，继续快速充电，上升一个量阶；当 当下一个 码元极性由正变负时，快速反充电，下降一个负量阶 。 / ss V TVf s f M M M M M M VV ( ) l s t ( )s t ( )s t ( )s t( ) l s t V s T 7.1 7.1 简单简单 MM调制调制 4. 增量调制原理波形图： 从t=0开始的几个脉冲周期，因为 ， 所以输出全为正脉冲(见图b)，经积分后 以上升，逐渐接近 ，直到 ， 此后， 随 按如上规律变化，产生 正负输出脉

5、冲序列。由图a可知： 与 的误差 除t=0开始的一段时间内，误差 不超过 。 ( )( ) l s ts t ( ) l s t ( )s t ( )s t( ) l s t ( ) l s t( )s t ( )e t ( )( ) l s ts t V 7.1 7.1 简单简单 MM调制调制 5. 增量调制接收端工作过程： 收端译码输出 即 那样的信号，收端译码可由积分器 完成，它将 恢复成 波形（与 近似），再经带宽 为 的LPF平滑，输出即为原始信号 及量化误差 ， 在输出端形成了噪声-量化噪声。 ( ) l s t( )s t ( ) l s t( )s t ( )s t ( ) q

6、 t ( ) M st m 7.1 7.1 简单简单 MM调制调制 7.1.2 7.1.2 增量调制系统的噪声分析增量调制系统的噪声分析 1. 输出信号和s(t)斜率有关： M系统有量化噪声的原因： M调制中，信号按量阶量化，只要e(t)0，则阶梯信号上升一 个；若e(t)0，则阶梯信号下降一个。所以阶梯信号可视为量化后 信号，与原始信号有量化误差， M系统与PCM一样有量化噪声。 M调制系统的量化噪声共两种： 一般量化噪声和斜率过载量化噪声。 7.1 7.1 简单简单 MM调制调制 一般量化噪声： 无过载量化噪声存在时，s(t)和sl(t)间误差形成的噪声( )( )( ) l e ts t

7、s t 7.1 7.1 简单简单 MM调制调制 斜率过载量化噪声： 调制信号s(t)急骤变化时（或信号频率过高），s(t)斜率很大，当 和Ts一定时，可能发生sl(t)阶梯波形跟不上s(t)的变化而有较大失真。 7.1 7.1 简单简单 MM调制调制 7.1 7.1 简单简单 MM调制调制 ls StS te tet max ( ) s s ds t f dtT 即 若 ，其最大斜率为 ，即 ls S tSt et e tA max ( )ds t A dt 所以不产生斜率过载条件为： 临界过载时，有 s Af maxs Af 2. 不过载时，M系统输出信号与一般量化噪声功率之比（量化信噪比）

8、 若调制信号为 ： 临界过载时，系统将输出最大信号功率： 又： 所以： 2 max max 2 A S ( )coss tAt max 2 ss ff A f 22 max 2 2 (2) s f S f 假设e(t)值在（-，+)之间 均匀分布，则一般量化噪声： 2 22 ( ) 3 q ep e de 7.1 7.1 简单简单 MM调制调制 可以证明：若s(t)为正弦信号，在0fs内一般量化噪声的功率 谱密度均匀分布。经过低通滤波后，噪声功率为： 故M的最大量化信噪比为： 33 max max 2222 3 0.038 8 ss qBB Sff SNR f ff f 7.1 7.1 简单简

9、单 MM调制调制 s T s T s f B f 2 H 2 2 3 B q s f f 2 2 3 B q s f f 3 s SNRf 7.2 7.2 数字压扩自适应增量调制数字压扩自适应增量调制 v 简单增量调制的缺点： 简单增量调制量化噪声功率是不变的, 因而在信号功 率S下降时,量化信噪比也随之下降,如式 max 22 max . qq SSS S 数字压扩M框图： 7.2 7.2 数字压扩自适应增量调制数字压扩自适应增量调制 数字压扩M信噪比： 7.2 7.2 数字压扩自适应增量调制数字压扩自适应增量调制 7.4 7.4 信道误码对增量调制的影响信道误码对增量调制的影响 这时接收端的输出信号不是原准确的波形，而是有误码的波形。 M St E E 2E E E 2E t t t s T 11 1 0 0 0 100 (0)(1) ( )a ( )b ( )c 无误码信 号序列 有误码信 号序列 误码脉冲 (b)波形是(a)与(c)之和，为收端收到的波形。 分析误码波形对系统影响，可归结为考 虑错码波形(c)带来的影响。 7.4 7.4 信道误码对增量调