这里xk称为分层电平或判决阀值。
通常Δk=xk+1-xk称为量化间隔。
模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。
(a).均匀量化:
用这种方法量化输入信号时,无论对大的输入信号还是小的输入信号一律都采用相同的量化间隔。
为了适应幅度大的输入信号,同时又要满足精度要求,就需要增加样本的位数。
但是,对话音信号来说,大信号出现的机会并不多,增加的样本位数就没有充分利用。
为了克服这个不足,就出现了非均匀量化的方法。
(b).非均匀量化:
非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。
对于信号取值小的区间,其量化间隔△v也小;反之,量化间隔就大。
它与均匀量化相比,有两个突出的优点。
首先,当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度(实际中常常是这样)时,非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比;其次,非任均匀量化时,量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。
因此量化噪声对大、小信号的影响大致相同,即改善了小信号时的量化信噪比。
实际中,非均匀量化的实际方法通常是将抽样值通过压缩再进行均匀量化。
通常使用的压缩器中,大多采用对数式压缩。
广泛采用的两种对数压缩律是μ压缩律和A压缩律。
美国采用μ压缩律,我国和欧洲各国均采用A压缩律,所谓A压缩律也就是压缩器具有如下特性的压缩律:
由于A律压缩实现复杂,常使用13折现法编码,压扩特性如下图所示
A律13折线压扩特性图
这样,它基本上保持了连续压扩特性曲线的优点,又便于用数字电路实现,本设计中所用到的PCM编码正是采用这种压扩特性来进行编码的。
2.2.3编码
所谓编码就是把量化后的信号变换成代码,其相反的过程称为译码。
当然,这里的编码和译码与差错控制编码和译码是完全不同的,前者是属于信源编码的范畴。
在现有的编码方法中,若按编码的速度来分,大致可分为两大类:
低速编码和高速编码。
通信中一般都采用第二类。
编码器的种类大体上可以归结为三类:
逐次比较型、折叠级联型、棍合型。
在逐次比较型编码方式中,无论采用几位码,一般均按极性码、段落码、段内码的顺序排列。
下面结合13折线的量化来加以说明。
量化级
段内码
15
1111
14
1110
13
1101
12
1100
11
1011
10
1010
9
1001
8
1000
7
0111
6
0110
5
0101
4
0100
3
0011
2
0010
1
0001
0
0000
段落序号
段落码
8
111
7
110
6
101
5
100
4
011
3
010
2
001
1
000
在13折线法中,无论输入信号是正是负,均按8段折线(8个段落)进行编码。
若用8位折叠二进制码来表示输入信号的抽样量化值,其中用第一位表示量化值的极性,其余七位(第二位至第八位)则表示抽样量化值的绝对大小。
具体的做法是:
用第二至第四位表示段落码,它的8种可能状态来分别代表8个段落的起点电平。
其余四位表示段内码,它的16种可能状态来分别代表每一段落的16个均匀划分的量化级。
这样处理的结果,8个段落被划分成128个量化级。
段落码和8个段落之间的关系如表1所示;段内码与16个量化级之间的关系见表2。
3信道编码和译码
在数字电视和通信系统中,为提高信息传输可靠性,广泛使用了其有一定纠错能力的信道编码技术,如奇偶校验码、行列监督码、恒比码、汉明码、循环码(CRC)等编码技术。
信道编码的本质是增加通信的可靠性,或者一说增加整个系统的抗干扰性。
对信逆编码有以下要求:
1.透明性:
要求对所传消息的内容不加任何限制;2.有纠错能力;3.效率高:
为了与信道频谱匹配和具有纠错能力,通常要向原信号添加一些码,要求加入最少的比特数而得到最大的利益;4.包含适当的定时信息。
在这些要求中,除编码的必须信息外,所作的处理主要有两条:
一是要求码列的频谱特性适应信道的频谱特性从而使传输过程中能量损失最小,提高信噪比。
减少发生差错的可能性;二是增加纠错能力,使得即便出现差错,也能得到纠正。
3.1差错控制的基本概念
3.1.1差错控制的特点
由于通信线路上总有噪声存在,噪声和有用信息中的结果,就会出现差错。
噪声可分为两类,一类是热噪声,另一类是冲激噪声,热噪声引起的差错是一种随机差错,亦即某个码元的出错具有独立性,与前后码元无关。
冲激噪声是由短暂原因造成的。
3.1.2差错控制的基本方式
差错控制方式,基本上分为两类,一类称为“反馈纠错”,另一类称为“前向纠错”。
在这两类基础上又派生出一种称为“混合纠错”。
(1)反馈纠错
这种方式在是发信端采用某种能发现一定程度传输差错的简单编码方法对所传信息进行编码,加入少量监督码元,在接收端则根据编码规则收到的编码信号进行检查,一量检测出(发现)有错码时,即向发信端发出询问的信号,要求重发。
发信端收到询问信一号时,立即重发已发生传输差错的那部分发信息,直到正确收到为止。
所谓发现差错是指在若干接收码元中知道有一个或一些是错的,但不一定知道错误的准确位置。
(2)前向纠错
这种方式是发信端采用某种在解码时能纠正一定程度传输差错的较复杂的编码方法,使接收端在收到信码中不仅能发现错码,还能够纠正错码。
采用前向纠错方式时,不需要反馈信道,也无需反复重发而延误传输时间,对实时传输有利,但是纠错设一备比较复杂。
(3)混合纠错
混合纠错的方式是:
少量纠错在接收端自动纠正,差错较严重,超出自行纠正能力时,就向发信端发出询问信一号,要求