1)在复杂度一定的情况下,量化性能最优。(量噪比最大)
2)编码调制:脉冲编码调制、差分脉冲编码调制、增量编码调制。
3)ADC(模数转换)

抽样:时间离散化。
量化:幅度离散化。
编码:数字脉冲信号映射到一组二进制。
4)ADC和DAC之间的区别

5)脉冲编码调制(PCM)

6)为什么我们要采用“二进制”:二进制的抗干扰能力强,易于产生。
7)为什么称之为“脉冲编码调制(PCM)”?:从信号调制的角度来研究。
8)PCM和线路码的区别?
PCM(面向信源):用最少的比特数表示信息。
线路码(面向传输):解决定时信息、直流分量、带宽。
9)常用二进制码型:自然二进制码、折叠二进制码、格雷二进制码。
这些码都不是最优(比特数最少)的码型。
10)自然二进制码(NBC)
4bits表示16个量化级。(十进制正整数的二进制表示)
编码简单易记,而且译码可以逐个比特独立进行。
存在问题:1000如果错成0000,那么恢复的脉冲差别非常大。(在语音编码中尤为突出,因为语音是小信号的概率很大)
MATLAB代码:
for i = 0:15
if i == 0
i,disp('0000');
elseif i == 1
i,disp('0001');
elseif i < 4
i,disp(strcat('00',dec2bin(i)));
elseif i < 8
i,disp(strcat('0',dec2bin(i)));
else
i,disp(dec2bin(i));
end
end
运行结果:
i =
0
0000
i =
1
0001
i =
2
0010
i =
3
0011
i =
4
0100
i =
5
0101
i =
6
0110
i =
7
0111
i =
8
1000
i =
9
1001
i =
10
1010
i =
11
1011
i =
12
1100
i =
13
1101
i =
14
1110
i =
15
1111
11)折叠二进制码
左边第一位(高位)表示信号的极性,正为1,负为0。
第二位至最后一位(其他位)表示信号的幅度。
由于正负绝对值相同,该码的上半部分与下半部分呈映像关系,因此称之为折叠码。
编码电路简单,对小信号的容错性好。
MATLAB代码实现:
for i = 0:15
if i < 8
i,num2str(str2num(dec2bin(7-i)),'%04d')
else
i,dec2bin(i)
end
end
实验结果:
i =
0
ans =
'0111'
i =
1
ans =
'0110'
i =
2
ans =
'0101'
i =
3
ans =
'0100'
i =
4
ans =
'0011'
i =
5
ans =
'0010'
i =
6
ans =
'0001'
i =
7
ans =
'0000'
i =
8
ans =
'1000'
i =
9
ans =
'1001'
i =
10
ans =
'1010'
i =
11
ans =
'1011'
i =
12
ans =
'1100'
i =
13
ans =
'1101'
i =
14
ans =
'1110'
i =
15
ans =
'1111'
码位数N(量化电平阶数M=2^N):通信质量(量噪比)VS复杂程度
语音通信中,通常采用非均匀量化8位的PCM编码。
12)折叠二进制码:

极性码:不是信号的极性,1为正,0为负。
极性判决后,按信号的绝对值进行编码。

段落码:判断信号绝对值处于哪个段落,然后输出码。

段内码:判断绝对值处于段内具体位置,然后输出码。

13)折叠二进制码:
段落码:非均匀量化。
段内码:均匀量化。
如何判断处于段内哪个具体位置?准确的电平区间。

14)计算电平区间:

第1折线对应的电平区间范围为1/128,把它等分为16小段,每一小段归一化长度为1/2048。
用最小量化间隔描述各个电平分界点。

小信号:段落短,量化间隔小。
大信号:段落长,量化间隔大。

16)最小量化间隔:

17)均匀量化:达到2048个均匀量化级,需要11位码。
18)非均匀量化:只要7位码(段落3位,段内4位),取得相似的量噪比。
19)非线性编码码位数减少,因此设备简单,所需传输系统带宽减小。
20)实现:逐次比较型编码器:

21)差分脉冲编码调制
机理:预测样值与当前抽样值之间有较强的相关性,预测误差的可能取值范围要比抽样值的取值范围小得多。
原理:根据前几个抽样值计算当前时刻的预测样值,取当前抽样值和预测值之差(预测误差);将预测误差编码并传输。
22)增量调制:

23)PCM系统中噪声、码元速率和带宽
量化噪声:

加性噪声:

信号功率:

PCM总输出信噪比:

24)PCM码元速率
“低通信号”的模拟信号带宽为BHz,采用抽样速率f_s≥2B。
如果“量化电平”有M=2^N个,N比特二进制来表示量化后的信号。

每个码元宽度为Ts/N,Ts=1/fs为抽样脉冲时间。
25)PCM带宽
传输PCM信号所需要的最小传输带宽(假设fs=2B)

最小传输带宽:PCM信号在数字基带传输中采用无ISI的理想基带传输系统所占用的传输带宽

升余弦滚降系统:

XX)通过MATLAB程序,实现一个数的源码、反码和补码运算。
function [YM,FM,BM] = code_exchange(a)
b = str2num(dec2bin(a));
YM = num2str(b,'%08d')
FM = '00000000';
for i = 1:8
if YM(i) == '0'
FM(i) = '1';
else
FM(i) = '0';
end
end
FM
BM = '00000000';
flag = 0;
for i = 8:-1:1
if FM(i) == '0' && flag == 0
BM(i) = '1';
flag = 1;
elseif flag == 0;
BM(i) = '0';
elseif flag == 1
BM(i) = FM(i);
end
end
BM
end