第3章-模擬信號(hào)數(shù)字傳輸

3.0概述3.1抽樣定理3.2脈沖模擬調(diào)制（主要是PAM）3.3脈沖編碼調(diào)制PCM3.4增量調(diào)制ΔM3.5其他調(diào)制方法第3章模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸本章內(nèi)容在數(shù)字通信系統(tǒng)中所處的位置：運(yùn)用：用數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸模擬信號(hào)m（t）{ak}m（t）數(shù)字通信系統(tǒng)模擬信息源抽樣量化編碼譯碼低通{ak}任務(wù)：發(fā)送方Format：模擬信號(hào)的數(shù)字化，形成數(shù)字基帶信號(hào)接收方Format：從接收數(shù)字基帶信號(hào)中完整無(wú)失真的還原模擬信號(hào)3.0概述以“語(yǔ)音編碼”為例講述：波形編碼：在時(shí)域內(nèi)，將語(yǔ)音波形變換為數(shù)字序列。優(yōu)點(diǎn)：接收恢復(fù)的信號(hào)質(zhì)量好。缺點(diǎn)：比特率較高，比特率通常在16kb/s~64kb/s范圍內(nèi)，占用更大傳輸帶寬。兩類(lèi)常用的波形編碼方法：PCM：脈沖編碼調(diào)制（PulseCodingModulation）ΔM：增量調(diào)制參量編碼：在頻域或其它變換域內(nèi)（通常是正交變換）提取特征參量，對(duì)特征參量進(jìn)行數(shù)字化。優(yōu)點(diǎn)：比特率較低，比特率在16kb/s以下，占用帶寬資源少。缺點(diǎn)：接收恢復(fù)的信號(hào)質(zhì)量差。

3.1抽樣定理

任務(wù)：把時(shí)間上連續(xù)的模擬信號(hào)變成一系列時(shí)間上離散的抽樣值序列（PAM信號(hào)）。1、低通抽樣定理：模擬信號(hào)為低通信號(hào)。2、帶通抽樣定理：模擬信號(hào)為帶通信號(hào)。3、均勻抽樣定理：抽樣序列是等間隔4、非均勻抽樣定理：抽樣序列是非等間隔5、理想抽樣：抽樣序列是沖擊序列。6、實(shí)際抽樣：抽樣序列是非沖擊序列。定義：若模擬信號(hào)m(t)的頻率范圍為fL~fH帶寬B=

fH-

fL如果fL<B，則m(t)為低通型信號(hào)如果fL>B，則m(t)為帶通型信號(hào)什么是低通信號(hào)、帶通信號(hào)？3.1.2低通信號(hào)的抽樣定律

1.定律描述：一個(gè)頻帶限制在0到fm以?xún)?nèi)的低通信號(hào)f(t)，如果以fs≥2fm的抽樣速率進(jìn)行均勻抽樣，則在接收端通過(guò)一個(gè)截止頻率為fm的低通濾波器可以恢復(fù)原始信號(hào)。

fs=2fm：最小抽樣速率或奈奎斯特速率。1/2fm：最大抽樣間隔或奈奎斯特間隔。ms(t)0時(shí)域圖頻譜圖m

(t)M

(f)fm-fmMs(f)0討論：結(jié)論：

fs的值必須滿(mǎn)足抽樣定理用理想低通濾波器恢復(fù)原始信號(hào)。理想低通B？理想抽樣：用沖擊序列進(jìn)行抽樣。理想抽樣的原理圖：產(chǎn)生示意圖濾波器低通恢復(fù)示意圖理想低通濾波器特性B的取值范圍：（fmfs－

fm）實(shí)際抽樣：用窄脈沖序列進(jìn)行抽樣。自然抽樣：即曲頂抽樣，抽樣后的脈沖頂部隨模擬信號(hào)變化平頂抽樣：即瞬時(shí)抽樣，抽樣后的脈沖頂部是平坦的，幅度等于抽樣的瞬時(shí)值示意圖可見(jiàn)P63圖3-3圖自然抽樣的方框圖和各點(diǎn)波形1、自然抽樣原理圖自然采樣時(shí)域和頻域波形用理想低通濾波器恢復(fù)原始信號(hào)。平頂抽樣示意：在原理上可以由理想抽樣和脈沖形成電路產(chǎn)生。xs(t)x(t)產(chǎn)生示意圖恢復(fù)示意圖P69圖3-10在工程設(shè)計(jì)中，考慮到信號(hào)不會(huì)嚴(yán)格帶限，以及實(shí)際濾波器特性的不理想，通常取抽樣頻率為(2.5~5)fm，以避免失真。3.抽樣定理應(yīng)用例如：語(yǔ)音信號(hào)300~3400Hzfs=2×3400=6800HzCCITT（InternationalTelephoneandTelegraphConsultativeCommittee,國(guó)際電話(huà)與電報(bào)顧問(wèn)委員會(huì)）ITU（InternationalTelecommunicationsUnion,國(guó)際電信同盟）規(guī)定：fs=8000Hz3.2.2帶通型信號(hào)的抽樣定理若仍按fs

≥

2

fH抽樣，將降低信道頻帶利用率。上上上上下下下下上邊帶下邊帶為了提高信道利用率，同時(shí)又使抽樣后的信號(hào)頻譜不混疊，那么fs到底怎樣選擇呢？帶通均勻抽樣定理描述：一個(gè)帶通信號(hào)x(t)，其頻率限制在fL與fH之間，帶寬為B=fH-fL，設(shè)n是一個(gè)不超過(guò)fL/B的最大整數(shù)，那么抽樣速率應(yīng)滿(mǎn)足如下關(guān)系：fsmin=2fH/(n+1)<fs<fsmax=2fL/n一般選：P65公式（3-4）P65公式（3-5）1、fL是B的整數(shù)倍，fs(min)為2B；fL不是B的整數(shù)倍，fs(min)大于2B；2、當(dāng)n很大時(shí)，無(wú)論fL是不是B的整數(shù)倍，。實(shí)際中應(yīng)用廣泛的高頻窄帶信號(hào)，都可用2B速率來(lái)進(jìn)行抽樣。fsmin=2fH/(n+1)=2(B+fL)/(n+1)例：若用公式fsmin=2fH/(n+1)<fs<fsmax=2fL/n得：＝576KHz3.2模擬信號(hào)的脈沖調(diào)制

（調(diào)制后仍為模擬信號(hào)）PAMPulseAmplitudeModulation（分自然抽樣、平頂抽樣）PDMPulseDurationModulationPPMPulsePositionModulation3.3脈沖編碼調(diào)制（PCM）

PCM信號(hào)：模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)“抽樣、量化、編碼”三個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)，抽樣的原理已經(jīng)介紹，下面主要討論量化和編碼。Ts2Ts3Ts4Ts5Ts6Ts7Ts8Ts9Ts10Tsm(t)qit0mi-1mi

mq(t)ms(t)Δv輸入的模擬信號(hào)：

m(t)樣值信號(hào)：ms(t)mq(t)：量化信號(hào)q1,q2...q7:量化電平m1,m2...m6:量化區(qū)間的端點(diǎn)，分層電平量化區(qū)間：(mi-1,mi)量化間隔Δv

=(mi-mi-1)eq(t)=|ms(t)-mq(t)|

7.3.1量化：利用預(yù)先規(guī)定的有限個(gè)電平(量化電平)來(lái)表示模擬信號(hào)抽樣值的過(guò)程稱(chēng)為量化。m0m1m2q1q2二、均勻量化1、量化特性：圖兩種常用的均勻量化特性（量化器的輸入、輸出特性）

xxq52Δ32Δ12Δ12Δ－52Δ－－32ΔΔ2Δ3Δ－2Δ－3Δxxq52Δ32Δ－52Δ－－32ΔΔ2Δ3Δ－2Δ－3ΔΔ－2Δ2ΔΔ－中間上升型中間水平型量化器xxqΔv為常數(shù)P72圖3-152、量化誤差功率①量化誤差（eq=x-xq）曲線(xiàn)如圖（b）所示。1、量化范圍（量化區(qū)）：量化誤差的絕對(duì)值|eq|≤Δ/2;2、過(guò)載或飽和：|eq|＞Δ/2。②量化誤差功率:包括未過(guò)載量化噪聲功率和過(guò)載量化噪聲功率。未過(guò)載量化噪聲功率：求信號(hào)功率的方法：R(0)==S［ξ(t)的平均功率］其中：x(t)為均值為零，概率密度為fx(x)的平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程，取值 范圍為(a,b)； Q：量化電平數(shù)；

mi：第i個(gè)電平，且mi=(xi-1+xi)/2(i=1,2,…,Q)一般來(lái)說(shuō)，量化電平數(shù)Q很大，Δ很小，就可認(rèn)為在Δ量化間隔內(nèi)x為均勻分布，以pi表示。且假設(shè)各層之間量化噪聲相互獨(dú)立，則Nq表示為：可見(jiàn)Nq僅與Δ有關(guān)，而均勻量化的Δ是給定的，所有它是個(gè)定值。P73公式3-11③量化信噪比，量化信噪比是衡量量化性能好壞的指標(biāo)。定義為量化信號(hào)功率與量化噪聲功率之比。設(shè)量化信號(hào)功率Sq為量化信噪比為：Sq/Nq。量化信噪比越大，量化性能越好。P73公式3-12Sq/Nq用分貝數(shù)來(lái)表示例：若設(shè)正弦信號(hào)為，且量化幅度范圍為－V～＋V，信號(hào)不過(guò)載，求量化信噪比。

均勻量化的缺點(diǎn):1、均勻量化時(shí)其量化信噪比隨信號(hào)電平(幅度)的減小而下降。原因：量化噪聲功率大小一定，故大信號(hào)時(shí)量化信噪比大，小信號(hào)時(shí)量化信噪比小。2、語(yǔ)音信號(hào)是個(gè)小信號(hào)（小信號(hào)出現(xiàn)的概率要大于大信號(hào)出現(xiàn)的概率）這就使平均信噪比下降。要改善小信號(hào)量化信噪比，可以采用量化間隔非均勻的方法，即非均勻量。運(yùn)用：均勻量化器廣泛應(yīng)用于線(xiàn)性A/D變換接口和遙測(cè)遙控系統(tǒng)、儀表、圖像信號(hào)的數(shù)字化接口。三、非均勻量化1、非均勻量化是一種在整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)（信號(hào)的幅度范圍）量化間隔不相等的量化。2、實(shí)現(xiàn)非均勻量化的方法之一是采用壓擴(kuò)技術(shù)。發(fā)送端：把信號(hào)x先進(jìn)行壓縮（壓大補(bǔ)小）得到信號(hào)y，再把信號(hào)y進(jìn)行均勻量化。接收端：對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行擴(kuò)張（特性與壓縮特性相反）。所謂壓縮器就是一個(gè)非線(xiàn)性變換電路，微弱的信號(hào)被放大，強(qiáng)的信號(hào)被壓縮或保持不變。壓縮與擴(kuò)張的示意圖y8501A8BxxBAy(a)(b)OAB壓縮特性擴(kuò)張?zhí)匦浴鱴1△x2△y1△y2△y1△y2CCDDAB廣泛采用的兩種對(duì)數(shù)壓擴(kuò)特性是μ律壓擴(kuò)和A律壓擴(kuò)。美國(guó)采用μ律壓擴(kuò)，我國(guó)和歐洲各國(guó)均采用A律壓擴(kuò)。通常使用的壓縮器中，大多采用對(duì)數(shù)式壓縮。如：y=lnx。（2）A律壓擴(kuò)特性A為壓擴(kuò)參數(shù)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)取值為A=87.6，對(duì)應(yīng)的斜率為:2)數(shù)字壓擴(kuò)技術(shù)目前廣泛應(yīng)用數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)壓擴(kuò)率。數(shù)字壓擴(kuò)技術(shù)：通過(guò)大量的數(shù)字電路形成若干折線(xiàn)段，并用這些折線(xiàn)來(lái)近似A律或μ律壓擴(kuò)特性，從而達(dá)到壓擴(kuò)目的的方法。兩種常用的數(shù)字壓擴(kuò)技術(shù)（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)）：13折線(xiàn)A律壓擴(kuò)：特性近似A=87.6的A律壓擴(kuò)特性。主要用于中、英、法、德等歐洲各國(guó)的PCM30/32路基群中。15折線(xiàn)μ律壓擴(kuò)：特性近似μ=255的μ律壓擴(kuò)特性。主要用于美國(guó)、加拿大和日本等國(guó)的PCM-24路基群中。x1把x軸的區(qū)間(0，1)不均勻地分成8段每段均勻地分為16級(jí)第一、二段依此類(lèi)推：第三段(2)13折線(xiàn)A律的產(chǎn)生。x軸和y軸分別表示輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，歸一化的取值范圍都是+1至-1。1、輸入信號(hào)的取值范圍0至1總共被劃分為16×8=128個(gè)不均勻的量化區(qū)間（量化級(jí)）。結(jié)論：2、最小量化級(jí)的長(zhǎng)度(第一、二段的量化級(jí))為(1/128)×(1/16)=1/2048，最大量化級(jí)的長(zhǎng)度為1/(2×16)=1/32。3、用上述分段方法使得對(duì)小信號(hào)分得細(xì)，對(duì)大信號(hào)的量化級(jí)分得粗。4、最小量化級(jí)為一個(gè)量化單位，用Δ表示，則輸入信號(hào)的取值范圍0至1總共被劃分為204８?jìng)€(gè)Δ。對(duì)y軸均勻地分成8段，每一段再均勻地分成16等份，每一等份也是一個(gè)量化級(jí)。于是y軸的區(qū)間(0，1)就被分為128個(gè)均勻量化級(jí)，每個(gè)量化級(jí)的長(zhǎng)度均為1/128。將x軸的8段和y軸的8段各相應(yīng)段的交點(diǎn)連接起來(lái)，于是就得到由8段直線(xiàn)組成的折線(xiàn)。各折線(xiàn)段的斜率計(jì)算如下：P76FIG3-18表A=87.6與13折線(xiàn)壓縮特性的比較y01x準(zhǔn)確值01按折線(xiàn)分段時(shí)的x01段落12345678斜率16168421斜率相等，是一條直線(xiàn)圖A＝87.613折線(xiàn)壓縮和量化是結(jié)合進(jìn)行的。至此對(duì)x的非均勻量化已完成。P76Fig3-191)編碼的碼字和碼型對(duì)于Q個(gè)量化電平，可以用k位二進(jìn)制碼來(lái)表示，稱(chēng)其中每一種組合為一個(gè)碼字。7.3.2編碼和譯碼

把量化后的信號(hào)電平值變換成二進(jìn)制碼組的過(guò)程稱(chēng)為編碼，其逆過(guò)程稱(chēng)為解碼或譯碼。在PCM中常用的碼有：折疊二進(jìn)制碼

2)碼位的安排在13折線(xiàn)編碼中，對(duì)應(yīng)有M=28=256個(gè)量化級(jí)，即正、負(fù)輸入幅度范圍內(nèi)各有128個(gè)量化級(jí)。采用8位折疊二進(jìn)制碼，這8位碼的安排如下：極性碼段落碼段內(nèi)碼C1C2C3C4C5C6C7C8

其中第1位碼C１的數(shù)值“1”或“0”分別表示信號(hào)的正、負(fù)極性，稱(chēng)為極性碼。段落碼段落序號(hào)段落碼C2c3c487654321

1111001100011010001000表示信號(hào)的絕對(duì)值處在哪個(gè)段落P78表3-2段內(nèi)碼：描述信號(hào)在段內(nèi)的某一處電平序號(hào)段內(nèi)碼電平序號(hào)段內(nèi)碼c5c6c7c8c5c6c7c815141312111098111111101101110010111010100110007654321001110110011001010011001000010000P78表3-3非線(xiàn)性編碼表A律13折線(xiàn)幅度碼與其對(duì)應(yīng)電平c2c3c4c5c6c7c81632641282565121024思考：有了輸入和輸出編碼之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如何編碼？P78表3-4逐次比較型編碼例已知抽樣值為+635Δ，要求按13折線(xiàn)A律編出8位碼。表A律13折線(xiàn)幅度碼與其對(duì)應(yīng)電平c2c3c4c5c6c7c81632641282565121024解：表A律13折線(xiàn)非線(xiàn)性碼與線(xiàn)性碼間的關(guān)系

PCM非線(xiàn)性碼與線(xiàn)性碼的轉(zhuǎn)換編碼原理圖編碼器原理圖譯碼原理圖13折線(xiàn)(Ａ律)譯碼器方框圖為了使量化誤差小于段落內(nèi)量化間隔的一半，譯碼電路中采用7/12變化。4)PCM信號(hào)的碼元速率和帶寬(1)碼元速率。設(shè)x(t)為低通信號(hào)，最高頻率為fx，抽樣速率fs≥2fx。且每個(gè)抽樣值要用k位二進(jìn)制來(lái)表示，則碼元速率：PCM語(yǔ)音信號(hào)：k=8，fs=8kHz，碼元速率為64K波特。運(yùn)用：在光纖通信、數(shù)字微波通信、衛(wèi)星通信中均獲得了極為廣泛的應(yīng)用。(2)傳輸PCM信號(hào)所需的最小信道帶寬。兩種帶寬的計(jì)算：(理想低通傳輸)(升余弦傳輸)若傳送一路PCM語(yǔ)音信號(hào)，采用升余弦傳輸特性，需要的帶寬為64kHz，顯然比直接傳輸模擬信號(hào)的帶寬(4kHz)要大得多。3.4增量調(diào)制(ΔΜ)3.4.1簡(jiǎn)單增量調(diào)制概述(3)M調(diào)制利用高采樣率、小量化階來(lái)使得量化誤差盡量小。(4)M調(diào)制的主要應(yīng)用：軍用通信系統(tǒng)。

(1)M調(diào)制編碼的基本思想：用一階梯波逼近一個(gè)連續(xù)信號(hào)；(2)M調(diào)制的特點(diǎn)：每次抽樣只輸出1bit反映輸入信號(hào)波形變換的編碼信號(hào)，簡(jiǎn)單可靠；編碼的物理過(guò)程：斜變波x0(t)階梯波x′(t)1.比較x(t)與x′(t-)的大小，其中t為抽樣時(shí)刻。2.若x(t)>=x′(t-),則x′(t)上升一個(gè)量化階+σ，用“1”碼表示。3.若x(t)<x′(t-),則x′(t)下降一個(gè)量化階-σ，用“0”碼表示。4.也可用斜變波x0(t)來(lái)近似x(t)，按斜率σ/Δt上升一個(gè)量階，用“1”碼表示；按斜率-σ/Δt下降一個(gè)量階，用“0”碼表示。5、由于斜變波x0(t)在電路上更容易實(shí)現(xiàn)，實(shí)際中常采用它來(lái)近似x(t)。編碼器實(shí)現(xiàn)電路圖－判決器積分器脈沖發(fā)生器x(t)d(t)x0(t)C(n)抽樣定時(shí)定義符號(hào)：x(t):輸入模擬信號(hào)；x0(t):本地譯碼信號(hào)，即斜變波；

d(t):差值信號(hào)；d(n):差值信號(hào)抽樣值；C(n):判決信號(hào)輸出。d(n)>=0,C(n)=1;d(n)<0,C(n)=02、譯碼的基本思想：與編碼相對(duì)應(yīng)，譯碼也有兩種形式：1、收到“1”碼上升一個(gè)量階（跳變），收到“0”碼下降一個(gè)量階（跳變），這樣把二進(jìn)制代碼經(jīng)過(guò)譯碼后變?yōu)閤′(t)這樣的階梯波。2、是收到“1”碼后產(chǎn)生一個(gè)正斜率電壓，在Δt時(shí)間內(nèi)上升一個(gè)量階σ，收到“0”碼后產(chǎn)生一個(gè)負(fù)斜率電壓，在Δt時(shí)間內(nèi)下降一個(gè)量階σ，這樣把二進(jìn)制代碼經(jīng)過(guò)譯碼后變?yōu)槿鐇0(t)這樣的斜變波。解碼器實(shí)現(xiàn)電路圖相減器判決器+檢測(cè)器積分器低通本地譯碼器脈沖源3.簡(jiǎn)單增量調(diào)制系統(tǒng)框圖4.簡(jiǎn)單ΔM調(diào)制的帶寬碼元傳輸速率為fb=fs，ΔM調(diào)制帶寬BΔM=fs=fb(Hz)（升余弦傳輸特性）。圖量化噪聲(a)一般量化誤差；(b)過(guò)載量化誤差

3.4.2增量調(diào)制的過(guò)載特性與動(dòng)態(tài)編碼范圍增量調(diào)制和PCM相似，在模擬信號(hào)的數(shù)字化過(guò)程中也會(huì)帶來(lái)誤差而形成量化噪聲。誤差e(t)=x(t)-x0(t)表現(xiàn)為兩種形式：一種稱(chēng)為一般量化誤差，另一種稱(chēng)為過(guò)載量化誤差。一般量化誤差：差值總在-σ到σ范圍內(nèi)變化.(2)過(guò)載量化誤差：差值大大超出量階σ，不能限制在-σ到σ范圍內(nèi)變化。原因：模擬信號(hào)x(t)變化的速度很快，近似信號(hào)x0(t)的變化跟不上x(chóng)(t)的變化。近似信號(hào)斜變波x0(t)的變化跟上模擬信號(hào)x(t)變化，即：斜變電壓斜率絕對(duì)值σ/Ts大于或等于信號(hào)最大斜率的絕對(duì)值?；颍?如何防止過(guò)載？結(jié)論：為防止過(guò)載，應(yīng)使大。過(guò)大，將使一般量化誤差增大。過(guò)大，將使碼元速率增大，信號(hào)帶寬增大，浪費(fèi)信道帶寬資源P87公式（3-23）3、編碼的動(dòng)態(tài)范圍：以正弦信號(hào)為例，求解信號(hào)編碼的動(dòng)態(tài)范圍。（１）求防止過(guò)載的最大信號(hào)振幅Ａmax

P87公式（3-26）（２）開(kāi)始編碼的最小信號(hào)振幅Ａmin

結(jié)論：過(guò)載電壓與fk成反比，高頻更易過(guò)載。當(dāng)信號(hào)為變化極緩慢的信號(hào)時(shí)，輸出的數(shù)字信號(hào)為0、1交替碼。對(duì)正弦信號(hào)，開(kāi)始編碼正弦信號(hào)振幅Amin為：將代入Dc得到：

3.4.4PCM與ΔM系統(tǒng)的比較1、PCM和ΔM都是模擬信號(hào)數(shù)字化的基本方法。2、PCM是對(duì)樣值本身編碼，ΔM是對(duì)相鄰樣值的相對(duì)大小編碼。這是ΔM與PCM的本質(zhì)區(qū)別。3、抽樣速率PCM系統(tǒng)中的抽樣速率fs是根據(jù)抽樣定理來(lái)確定的。若信號(hào)的最高頻率為fm，則fs≥2fm。ΔM系統(tǒng)中其抽樣速率fs不能根據(jù)抽樣定理來(lái)確定。應(yīng)由式等來(lái)綜合考慮。

4.帶寬

PCM系統(tǒng)的數(shù)碼率為fb=kfs，要求BPCM=kfs

ΔM系統(tǒng)的數(shù)碼率為fb=fs

，要求帶寬為BΔM=fs5.量化信噪比P88Fig3-28結(jié)論：1、在低數(shù)碼率時(shí)，ΔM性能優(yōu)越；碼率較高時(shí)，PCM性能優(yōu)越。

2、32kb/s兩者信噪比相當(dāng)>32kb/sPCM優(yōu)于ΔM<32kb/sΔM優(yōu)于PCM

6、信道誤碼的影響在ΔM系統(tǒng)中，每一個(gè)誤碼代表造成一個(gè)量階的誤差，所以它對(duì)誤碼不太敏感。故對(duì)誤碼率的要求較低，一般在10-3~10-4。PCM的每一個(gè)誤碼會(huì)造成較大的誤差，對(duì)誤碼率的要求較高，一般為10-5~10-6。由此可見(jiàn)，ΔM允許用于誤碼率較高的信道條件，這是ΔM與PCM不同的一個(gè)重要條件。3.5差值脈沖編碼技術(shù)概述：1、由前面介紹的PCM編碼，比特率為64kb/s。廣泛應(yīng)用在以光纖傳輸線(xiàn)路和數(shù)字微波線(xiàn)路為干線(xiàn)的固定通信網(wǎng)中。2、但是對(duì)于頻率資源比較緊張的衛(wèi)星通信網(wǎng)、超短波波段的移動(dòng)通信網(wǎng)來(lái)說(shuō)，64kb/s的PCM技術(shù)很難直接獲得應(yīng)用。3、因此，多年來(lái)人們一直在研究壓縮數(shù)字化語(yǔ)音占用頻帶的方法，相繼提出了一些實(shí)用的數(shù)碼率更低的話(huà)音編碼技術(shù)。4、自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制(ADPCM)：是語(yǔ)音壓縮中復(fù)雜度較低的一種編碼方法，它可在32kb/s數(shù)碼率上達(dá)到64b/s的PCM話(huà)音質(zhì)量。是作為長(zhǎng)途傳輸中一種新型的國(guó)際通用的語(yǔ)音編碼方法。自適應(yīng)差分脈碼調(diào)制(ADPCM)是在差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM—DifferentialPulseCodeModulation）基礎(chǔ)上增加自適應(yīng)措施而形成的。3.5.1差值脈沖編碼調(diào)制（DPCM）DPCM的基本思想：1、語(yǔ)音信號(hào)的相鄰抽樣點(diǎn)之間都有一定的相關(guān)性（冗余），信號(hào)的一個(gè)抽樣值到相鄰的一個(gè)抽樣值不會(huì)發(fā)生迅速的變化。2、所以，數(shù)字通信中可以根據(jù)前一時(shí)刻的樣值S(n-1)來(lái)預(yù)測(cè)下一時(shí)刻的樣值S(n)，通信時(shí)只要傳輸預(yù)測(cè)樣值Sp(n)與實(shí)際樣值S(n)的差值序列{d(n)}（圖解見(jiàn)P89）3、差值信號(hào)的的動(dòng)態(tài)范圍要比樣值本身的動(dòng)態(tài)范圍小的多，這樣就可使量化電平數(shù)減少，編碼位數(shù)降低，在保證一定話(huà)音質(zhì)量要求下，大大地壓縮數(shù)碼率。4、在收端，只要把樣值差值序列疊加到預(yù)測(cè)樣值序列上，就可以恢復(fù)原話(huà)音信號(hào)樣值序列。5、這樣，只需用較少的編碼位數(shù)對(duì)實(shí)際樣值與預(yù)測(cè)樣值的差值進(jìn)行PCM編碼，就可以達(dá)到通信的目的。

系統(tǒng)的原理示意圖：a）發(fā)送端原理框圖b）接收端原理框圖6、預(yù)測(cè)：消除或降低信號(hào)冗余度的一種有效方法。7、模擬信號(hào)抽樣值分成可預(yù)測(cè)和不可預(yù)測(cè)的兩個(gè)成分；可預(yù)測(cè)成分（即相關(guān)部分）：是由過(guò)去的若干個(gè)樣值的加權(quán)后得到；本例中為一階預(yù)測(cè)不可預(yù)測(cè)的成分（即非相關(guān)部分）：是預(yù)測(cè)誤差。通常為高階預(yù)測(cè)：可以提高預(yù)測(cè)的精度P90公式3-27DPCM的量化信噪比：3.5.2、自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制（ADPCM—AdaptiveDifferentialPulseCodeModulation）具有自適應(yīng)功能的DPCM就稱(chēng)為自適應(yīng)差值脈沖編碼調(diào)制，簡(jiǎn)稱(chēng)ADPCM。有兩種方案：1、自適應(yīng)量化：預(yù)測(cè)固定，量化自適應(yīng)；2、自適應(yīng)預(yù)測(cè)：預(yù)測(cè)和量化都能自適應(yīng)；3、實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)量化方法通常有兩種：前向（前饋）型自適應(yīng)量化器：根據(jù)輸入樣值序列幅度來(lái)估計(jì)輸入信號(hào)本身的能量，從而對(duì)量化器的量階自動(dòng)調(diào)整；后向（反饋）型自適應(yīng)量化器：根據(jù)量化器的輸出或編碼后的信碼來(lái)估計(jì)輸入樣值序列的能量，實(shí)時(shí)改變其量階。4、自適應(yīng)預(yù)測(cè)基本思想：使公式中預(yù)測(cè)系數(shù)或加權(quán)系數(shù)隨輸入信號(hào)幅值的變化作相應(yīng)的改變，同自適應(yīng)量化一樣，自適應(yīng)預(yù)測(cè)也有前向型和后向型兩種類(lèi)型。3.6子帶編碼（SBC：Sub-BandCoding）基本思想：利用語(yǔ)音信號(hào)在整個(gè)頻帶內(nèi)分布不均勻的特性，用一組濾波器將語(yǔ)音頻帶分割成幾個(gè)不同頻帶分量的子帶；對(duì)每個(gè)子帶利用