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1、变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 课 件变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 信 源 编 码 通信原理（第7版）第10章樊昌信 曹丽娜 编著变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 本章内容: 第10章 信源编码 抽样 低通信号和带通信号量化 标量（均匀/非均匀）和矢量脉冲编码调制 PCM、 DPC
2、M 、ADPCM 增量调制 M时分复用 TDM、准同步数字体系（PDH）压缩编码 语音、图像和数字数据变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 引 言10.1 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 引 言n为什么要数字化？ 压缩编码； 模/数转换n信源编码的作用： 波形编码和参量编码nA/D转换（数字化编码）的技术： A/D 数字方式传输 D/An模拟信号数字化传输的三个环节： “抽样、量化 和 编码
3、”n波形编码的三个步骤： PCM、DPCM、 Mn波形编码的常用方法：6、7、8章变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 模拟信号de抽样10.2 抽样定理 - 模拟信号数字化和时分多路复用的理论基础变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 最高频率小于 fH 的模拟信
4、号m(t) 可由其等间隔的 抽样值唯一确定，抽样间隔Ts 或 抽样速率 fs 应满足：10.2.1 低通模拟信号的抽样定理n定理：变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分n证明：设单位冲激序列： 其周期T = 抽样间隔Ts( )TntTnt1(1)TnfnTTf( )( )() (ssTsnm ttm nnm tTtT( )( )( )sTM fffM1( )()nssfM ffnT 抽样过程可看作是 m(t ) 与 T(t) 的相乘。因此 ，理想抽样信号为： 其频谱为： 1/Tsn=0变电站电气主
5、接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 理想抽样过程的波形和频谱： fs 2fH变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 因此，抽样速率 必须满足： fsfH这就从 频域角度 证明了 低通抽样定理。若 fs IWi 1 Is IWi 0IW1IW2IW3变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分56 它与逐次比较型编码器中
6、的本地译码器基本相同，不同的是： 增加了极性控制部分和带有寄存读出的 7/12 位码 变换电路。n 译 码 把 PCM 信号 相应的 PAM 样值信号，即 D/A 变换。A律13折线译码器原理框图变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分各部分功能：7/12变换电路: : 将7位非线性码转变为12位线性码。 目的：增加一个Vi /2恒流电流，人为地补上半个量化级， 使最大量化误差不超过Vi /2 , 从而改善量化信噪比。串/并变换记忆电路 ：将串行 PCM 码变为并行码,并记忆下来。极性控制：根据收到
7、的极性码 C1来控制译码后PAM信号的极性。编码器中 7/11寄存读出电路：将输入的串行码在存储器中寄存起来, 待全部接收后再一起读出 , 送入解码网络。实质上是进行 串/并 变换。12位线性解码电路 ：由恒流源和电阻网络组成,与编码器中解码网络类同。它是在寄存读出电路的控制下,输出相应的 PAM信号。 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分58解解例1270由上例可知，由上例可知，编码电平 ：IC=1216因此，译码电平：ID = IC + Vi /2=1216+64/2=1248 编码后误差:
8、 ( Is - IC) = 54 译码后误差 : : | Is- ID | = 22 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分n PCM 信号的比特率和带宽BbsRfNBR传输带宽: 若采用非归零矩形脉冲传输时，谱零点带宽为例如: 一路模拟话路带宽为 B=4 kHz一路数字电话带宽为问题：PCM信号占用的频带 比 标准话路带宽要 宽很多倍。B=80008 = 64 kHz如何解决？详见10.6节 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电
9、力系统接线组成中一个重要组成部分6010.5.4 PCM系统中噪声的影响PCM 系 统 输 出：( )( )( )( )qam tm tn tn tn 两种噪声：产生机理不同相互独立+ 信号成分( So ) 加性噪声( Sa ) 量化噪声(Sq)2o2( )( )qqSE m tNE ntn 性能指标：2o2aa( )( )SE m tNE nt2o22oa( )( )( )qSE m tNE n tE n t抗量化噪声性能抗加性噪声性能总输出信噪比变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分含义：当低
10、通信号最高频率 fH 给定时, PCM系统的输出信号量噪比随系统的带宽 B 按指数规律增长。H2o22/22( )22( )NqfqBSE m tMNE nt抗量化噪声性能抗加性噪声性能222(1)o2aa( )1/2=( )4NeeSE m tMPNE ntPPCM系统最小带宽HBNf带宽与信噪比互换变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分22oo222oaa/( )2( )( )1/1 4 2NqNqqeSNSE m tNE n tE n tNNPOO2a,2NqSNNN若则OOa1,4qeSN
11、NNP若则假设条件：自然码、均匀量化、输入信号为均匀分布。 总输出信噪比 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 差分脉冲编码调制10.6 Differential PCM, DPCM PCM的改进型，是一种预测编码方法变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 预测编码简介n 问题引出 PCM 需用 64kb/s 的比特率传输 1 路 数字电话信号，这意味 ，其占用频带 比 1路模拟标准话路带宽(4 k
12、Hz)要 宽很多倍。n 解决思路 究其根源：PCM 是对每个样值独立地编码，与其他样值无关。 因此，降低 编码信号的比特率、压缩信号的传输频带是 语音编码技术追求的目标 。 信号抽样值的取值范围较大 从而导致数字化信号的比特率高， 占用带宽大。 需要较多的编码位数 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分n 方法之一 预测编码n 线性预测 利用前面几个抽样值的 线性组合 来预测当前时刻的样值。 若仅用前面 一个抽样值 预测当前的样值，即为DPCM。 对相邻样值的差值进行编码变电站电气主接线是指变电站
13、的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分n 线性预测编码/译码原理框图表明：预测值mk 是前面p个带有量化误差的抽样信号值的加权和。 p - 预测阶数 ai - 预测系数当 时 DPCM p = 1 a1 =1变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分10.6.1 差分脉冲编码调制(DPCM)原理与性能当 p = 1，a1 = 1，则有mk = mk-1* ， 表示只将前 一个抽样值 DPCM：对相邻样值的差值进行编码。当做预测值。
14、预测器预测器n DPCM原理变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分n DPCM性能DPCM系统的量化误差（量化噪声）为： kkkreqDPCM系统的信号量噪比： 2= okSE m为信号平均功率；2= ekSE e为预测误差（量化器输入）的平均功率；/eqSN是把预测误差作为输入信号时量化器的信号量噪比；差分处理增益 约为611dB DPSK22NG变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 ADPCM是
15、为了改善 DPCM 的性能，而将自适应技术引入到量化和预测过程。其主要特点： 用自适应量化取代固定量化。自适应量化 指量化台阶随信号的变化而变化 ，使量化误差减小。 用自适应预测取代固定预测。自适应预测 指预测系数可随信号的统计特性而自适应调整 ，提高预测信号的精度 。 通过这二点改进 ，可大大提高输出信噪比和 编码动态范围 。 n 自适应差分脉码调制（ADPCM ，Adaptive DPCM) ADPCM 能以32 kb/s的比特率达到 64 kb/s 的 PCM 数字电话质量。极大地节省了传输带宽，使经济性和有效性显著提高。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，
16、从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 增量调制( (M&DM) )10.7 一种最简单的 DPCM变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分10.7.1 增量调制(M) 原理引言即对预测误差进行1位编码量化电平数取 2 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组
17、成中一个重要组成部分n 增量调制原理框图变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分74n 增量调制波形图变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 如何选择 和 fs max( )sdm tfdtskft（2）过载量化噪声（1）一般量化噪声10.7.2 增量调制系统中的量化噪声很大n译码器的最大跟踪斜率：n不过载条件：变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站
18、的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分ufs 选大：对减小过载噪声和一般量化噪声都有利。因此，对于语音信号而言， M 的抽样频率在几十千赫 百余千赫。u 选大 ： 有利于减小过载噪声 ，但一般量化噪声增大。 原因：简单 M 的量化台阶是固定的，难以使两者都不超过要求。 解决：采用自适应 M，使量化台阶随信号的变化而变化。为了避免过载 和 增大编码范围，应合理选择 和 fs ！ssMPCMff变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分时，编码1010101010时，编码1010101010= /2
19、u起始编码电平起始编码电平 Aminn编码范围：变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分( )sinkm tAt最大编码电平（临界过载振幅）为：其斜率若不过载，应要求：可见，当跟踪斜率一定时，允许的信号幅度随信号频率 k的增加而减小，这将导致语音高频段的信号量噪比下降。即设( )coskkAdm ttdtmax( )sdm tfdtksAfu最大编码电平最大编码电平 Amax变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重
20、要组成部分u 信号最大功率：信号最大功率：由Amax可得n信号量噪比假定不过载，基本量化噪声为：u 量化噪声功率：量化噪声功率： e(t) = m (t) - m(t)e(t)e(t) 是低通滤波前的量化噪声， m (t) 是译码积分器输出波形；变化区间为(-, +) 。变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分则基本量化噪声通过截止频率为fm 的低通滤波器后，其功率
21、为：可见，此量化噪声功率 Nq 只与量化台阶 及 fm / fs 有关，而 与输入信号大小无关。 可见，最大信号量噪比与抽样频率fs 的3次方成正比，而与信号频率fk 的平方成反比。因此，提高fs 能显著增大M 的量噪比。 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 时分复用 (TDM)10.8 Time Division Multiplexing变电站电气主接线是指
22、变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分（a ) 时分多路复用原理m i (t)低通低通1低通低通2低通低通N信道信道低通低通 1低通低通 2 低通低通 N同步旋转开关同步旋转开关m1(t)m2(t)m2(t)m1(t)mN(t)mN(t)10.8.1 基本概念实际电路中，用抽样脉冲取代变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分m1(t)m2(t)1帧Ts/NTs +Ts/N时隙12Ts+Ts/N3Ts+Ts/NTs2Ts3T
23、s4TsTs2Ts3Ts4Ts（b）信号m1(t) 的采样（c）信号m2(t) 的采样（d）旋转开关采样到的信号变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分TDM的主要优点：变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分对于时分复用数字电话通信系统，ITU制定了两种准同步数字体系（PDH）的建议:10.8.2 准同步数字体系 以上两种体系的层次、路数和比特率 如表所示：变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎
24、样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分n 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分nE 体系结构图：变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分偶帧TS0奇帧TS0nPCM一次群的帧结构：变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分随路信令 :变电站电气主接线是指变电
25、站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分每路PCM语音信号的抽样频率：采样周期：fs = 8000 Hz- 帧时间一帧共含 比特32582 6 ， PCM一次群的比特率： 2561252.048 Mb/sbR Ts = 125 s比特率变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 后面几节以后补上 着急做其他章节变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分配套辅导教材： 曹丽娜 樊昌信 编著 国防工业出版社 整理知识 归纳结论梳理关系 引导主线剖析难点 解惑疑点强化重点 点击考点 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 谢谢！ 后面几节以后补上 着急做其他章节