(优选)第三讲脉冲编码调制
脉冲编码调制
脉冲编码调制* 脉码调制(Pulse Code Modulation)。
是一种对模拟信号数字化的取样技术，将模拟语音信号变换为数字信号的编码方式，特别是对于音频信号。
PCM 对信号每秒钟取样8000 次；每次取样为8 个位，总共64 kbps。
取样等级的编码有二种标准。
北美洲及日本使用Mu-Law 标准，而其它大多数国家使用A-Law 标准。
* PCM主要经过3个过程：抽样、量化和编码。
抽样过程将连续时间模拟信号变为离散时间、连续幅度的抽样信号，量化过程将抽样信号变为离散时间、离散幅度的数字信号，编码过程将量化后的信号编码成为一个二进制码组输出。
相关概念：所谓抽样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。
所谓量化，就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散，即用一组规定的电平，把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。
所谓编码，就是用一组二进制码组来表示每一个有固定电平的量化值。
脉冲编码调制(PCM,Pulse Code Modulation)。
)Claude E. Shannon于1948年发表的“通信的数学理论”奠定了现代通信的基础。
同年贝尔实验室的工程人员开发了PCM技术，虽然在当时是革命性的，但今天脉冲编码调制被视为是一种非常单纯的无损耗编码格式，音频在固定间隔内进行采集并量化为频带值，其它采用这种编码方法的应用包括电话和CD。
PCM主要有三种方式：标准PCM、差分脉冲编码调制(DPCM)和自适应D PCM。
在标准PCM中，频带被量化为线性步长的频带，用于存储绝对量值。
在DPCM中存储的是前后电流值之差，因而存储量减少了约25%。
自适应DPCM改变了DPCM的量化步长，在给定的信造比(SNR)下可压缩更多的信息。
希望我的回答对你有用biwaywbdk2009-08-18 23:02:50FANUC数控系统的操作及有关功能(北京发那科机电有限公司王玉琪)发那科有多种数控系统，但其操作方法基本相同。
脉冲编码调制
模拟信号数字化
1．极性码B1 极性码B1表示信号样值的正负极性，“1”表示正极性，“0”表示 负极性。
2．段落码B2 B3 B4 段落码B2 B3 B4可表示为000～111，表示信号绝对值处在哪个段落，3 位码可表示8个段落，代表了8个段落的起始电平值。
3．段内码B5 B6 B7 B8 段内码B5 B6 B7 B8用于表示抽样值在任一段落内所处的位置，4位码表 示为0000～1111，代表了各段落内的16个量化电平值。由于各段落长度
数字与数据通信技术
模拟信号数字化
脉冲编码调制
1.1 脉冲编码调制的基本原理 编码就是把量化后的信号转换成代码的过程。有多少个量化值就需要 有多少个代码组，代码组的选择是任意的，只要满足与样值成一一对应的 关系即可，PCM编码采用的是折叠二进制码。这里讲的编码是对语声信号 的信源编码，是将语声信号（模拟信号）变换成数字信号，编码过程是摸 /数变换，记作A / D；解码是指数字信号还原成模拟信号，是数/摸变 换，记作D/A。 在A律13折线编码中，正负方向共有16个段落，在每一段落内有16个均 匀分布的量化电平，因此总的量化电平数N=16×16=256=28，编码位数n=8。 设B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8为8位码的8个比特，各位码字的意义如下。
模拟信号数字化
（2）第二次比较 确定段落码的第二位B3，在第一次比较的基础上。△i/2=448△＋16△/2=456△
量化误差= 解码电平 样值的绝对值 = 456 454 2
模拟信号数字化
1.2 编码
目前采用较多的是逐级反馈型编码器来实现非线性编码。逐次反馈型 编码原理框图如图3.9所示，由整流、极性判断、保持、比较、本地译码 器等主要几部分组成。样值PAM信号分作两路，一路送入极性判断进行判 决，编出极性码B1。另一路信号经整流电路变成单极性信号；保持电路 对样值在编码期间内保持抽样的瞬时幅度不变；本地译码器的作用是将 除极性码以外的B2～B8各位码逐位反馈，并生成与之对应的判定门限Ur； 比较器根据整流电路送来的样值幅度与本地译码器输出的判定值进行比 较，逐位形成B2～B8各位码。图3.11中，US代表信号幅度，Ur代表本地解 码的输出，把Ur作为每次比较的起始标准；当Us>Ur时，比较器判断输出 “1”；当Us<Ur时，比较器判断输出“0”。
通信原理第三章脉冲编码调制
收到的经过压缩后的信号还原成压缩前的信号，完成
这个还原工作的电路就是扩张器，它的特性正好与压
缩器相反，对小信号压缩，对大信号提升。为了保证
信号的不失真，要求压缩特性与扩张特性合成后是一
条直线，也就是说，信号通过压缩再通过扩张实际上
好像通过了一个线性电路。
第3章 脉冲编码调制(PCM)
•
显然，单独的压缩或扩张对信号进行的是非线
Modulation）。
第3章 脉冲编码调制(PCM)
•
PCM的概念最早是由法国工程师Alce Reeres于
1937年提出来的。1946年第一台PCM数字电话终端机
在 美 国 Bell 实 验 室 问 世 。 1962 年 后 ， 采 用 晶 体 管 的
PCM终端机大量应用于市话网中，使市话电缆传输的
(a) 抽 样 脉 冲
v(t) k(t) 6 5 4 3 2 1 0
Ts 2Ts 3Ts 4Ts 5Ts 6Ts 7Ts 8Ts 9Ts 10Ts t (b) P CM抽 样
m(t)
6
5
4
3
2
1
0
Ts 2Ts 3Ts 4Ts 5Ts 6Ts 7Ts 8Ts 9Ts 10Ts
t
(c) P CM量 化
d(t)
输出
5
扩 张 曲线
4
4
A
3
3
2
2
1
线 性 变换
A′ B′
1
0
0
输入
t
B
输入
t
A
A′
B t
(a) 压 缩 器 输 入 输 出 示 意 图
B′ t
(b) 扩 张 器 输 入 输 出 示 意 图
第3章 脉冲编码调制(PCM)
第3章 脉冲编码调制(PCM)
关于量化的几个概念
量化值（量化电平） 量化后的取值； 量化值（量化电平）----量化后的取值； 量化后的取值
上例中：0，1，2，3，4，5，6共七个量化值 上例中： ， ， ， ， ， ， 共七个量化值
量化级----量化值的个数； 量化值的个数； 量化级 量化值的个数
上例中：7个 上例中： 个
量化间隔----相邻两个量化值之差。 相邻两个量化值之差。 量化间隔 相邻两个量化值之差
上例中：1 上例中：
第3章 脉冲编码调制(PCM)
量化噪声
模拟信号数字化的过程中引入了量化误差 上例中：量化前 上例中： 量化后
k(0)=0.2 m(0)=0 k(1)=0.4 m(1)=0
第3章 脉冲编码调制(PCM)
y 1
压缩特性
−1 0
−1
1 x
扩张特性
第3章 脉冲编码调制(PCM)
对数压缩
压缩特性通常采用对数压缩特性， 压缩特性通常采用对数压缩特性，即压缩 器的输出与输入之间近似呈对数关系
两类对数压缩特性
A律对数压缩特性 律对数压缩特性 μ律对数压缩特性
第3章 脉冲编码调制(PCM)
第3章 脉冲编码调制(PCM)
第3章 脉冲编码调制(PCM)
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 PCM基本概念 基本概念 抽样 量化 PCM编码 编码 抽样定理 时分复用
第3章 脉冲编码调制(PCM)
3.1 PCM基本概念
模/数变换（A/D） 数/模变换（D/A）
信 信 源 编 码 信 道 编 码 调 信 道 制 噪 声 数字通信系统一般模型 调 解 信 道 解 码 信 源 解 码 信
通信原理与通信技术3版第3章
第3章 脉冲编码调制
f (t)
ys (t)
(t) T
0
F ( )
t 0 Ts
T ( )
t
0 Ts
t
理想低通特性 Ys ( )
H 0
H
2 s
s
0
s
2 s 2 s
图3-7 抽样过程示意图
s H 0
H
s
2 s
18
第3章 脉冲编码调制
1/2
图3-6 A律13折线示意图
第3章 脉冲编码调制
x
1.0
11
3.4 编码
第3章 脉冲编码调制
■ 编码 编码就是按照一定的规律或协议，用一组符号取代另一组符号，或
者用一组符号表达一些信息的过程。 如把量化后的信号电平值转换成二进制码组的过程，也就是用二进
制符号取代十进制符号的过程称为编码，其逆过程称为解码。 所涉及的问题主要有两个： 1.如何确定二 进制码组的位数； 2.应该采用怎样的码型。
第3章 脉冲编码调制
1
主要内容
3.1 PCM基本概念 3.2 抽样 3.3 量化 3.4 PCM编码 3.5 抽样定理 3.6 时分复用(TDM)
第3章 脉冲编码调制 2
3.1 PCM基本概念
第3章 脉冲编码调制
脉冲编码调制(PCM,Pulse Code Modulation） ：将模拟信号经过抽样、 量化、编码三个处理步骤变成数字信号的A/D转换方式。
数值的集合。 通常采用“四舍五入”的原则进行数值量化。
量化值：确定的量化后的取值叫量化值（或量化电平）。 量化级：量化值的个数称为量化级。 量化间隔：相邻两个量化值之差（或量化台阶）。 量化误差：量化值与抽样值之差。（或量化噪声） 均匀量化：量化间隔相等的量化。
脉冲编码调制PCM原理
脉冲编码调制PCM原理PCM是实现语音信号数字化的一种方法一、语音信号的数字化语音信号是连续变化的模拟信号，实现语音信号的数字化必须经过抽样、量化和编码三个过程。
1 抽样把连续信号变为时间轴上离散的信号的过程称为抽样抽样必须遵循奈奎斯特抽样定理，离散信号才可以完全代替连续信号。
低通连续信号抽样定理内容：一个频带限制在赫内的时间连续信号,若以的间隔对它进行等间隔抽样，则将被所得到的抽样值完全确定。
语音信号经过抽样变成一种脉冲幅度调制（PAM）信号。
2 量化把幅度连续变化的模拟量变成用有限位二进制数字表示的数字量的过程称为量化。
量化误差：量化后的信号和抽样信号的差值。
量化误差在接收端表现为噪声，称为量化噪声。
量化级数越多误差越小，相应的二进制码位数越多，要求传输速率越高，频带越宽。
为使量化噪声尽可能小而所需码位数又不太多，通常采用非均匀量化的方法进行量化。
非均匀量化根据幅度的不同区间来确定量化间隔，幅度小的区间量化间隔取得小，幅度大的区间量化间隔取得大。
非均匀量化的实现方法有两种：一种是北美和日本采用的μ律压扩，一种是欧洲和我国采用的A律压扩。
在PCM-30/32通信设备中，采用A律13折线的分段方法，具体是：Y轴均匀分为8段，每段均匀分为16份，每份表示一个量化级，则Y轴一共有16×8＝128个量化级。
；X轴采用非均匀划分来实现非均匀量化的目的，划分规律是每次按二分之一来进行分段。
13折线示意图如下：由于分成128个量化级，故有7位二进制码（27＝128），又因为Y轴有正值和负值之分，需加一位极性码，故共有8位二进制码。
3 编码在实际的PCM设备中，量化和编码是一起进行的。
通信中采用高速编码方式。
编码器分为逐次反馈型、折叠级联型和混合型三种，在PCM-30/32通信设备中通常采用逐次反馈型的编码器。
二时分复用所谓时分复用，是将某一信道按时间加以分割，各路信号的抽样值依一定的顺序占用某一时间间隔（也成时隙），即多路信号利用同一信道在不同的时间进行各自独立的传输。
脉冲编码调制PCM
2.3 脉冲编码调制（PCM）
PCM调制系统
1
信号的压缩与扩张
2
PCM编码器和译码器
3
PCM系统的噪声性能
4
差分脉冲编码调制
5
PCM编码器和译码器
编码器 译码器 PCM编码和译码器集成电路
码位的选择和安排
13折线编码采用8位二进制码，对应256个量化级，即正、负输入幅度范围内各有128个量化级 需要将13折线中的每个折线段再均匀划分16个量化级 正、负输入的8个段落被划分成128个不均匀量化级 8位码的安排
脉冲编码调制系统
30/32PCM端机每帧共有32个时隙，传30路数字话音信号和2时隙的勤务信息。 30/32PCM端机输出的信号称为一次群信号。实际应用中，还可将多个一次群进行准同步复接（PDH）：即四个基群 （一次群）复接组成二次群，四个二次群组成三次群，四个三次群组成四次群，四个四次群组成五次群，或进行同步复接（SDH）。
脉冲编码调制系统
以30/32PCM端机为例，介绍PCM的系统组成 话音信号的抽样频率为8000Hz，抽样的间隔时间Ts＝1/fs＝125s 为了时分复用将125 s分为32个时隙，即每个时隙为125 s /32＝3.9 s 每个抽样脉冲用8bit编码，即8位二进制脉冲作一个码组，一次放入各个时隙。 为保证通信的正常进行，每帧的起始时刻由帧定时信号决定，收端也应有相应的帧定时信号，收发两端的帧定时信号必须同频同相，即实现帧同步。
目前用得较多
逐次比较编码器原理框图
全波整流
参考电源
PAM信号
US
|US|
UR
极性判决
D1
比较码 形成
或 门
a2-a8
a1
PCM 编码输出
第3章脉冲编码调制与增量调制
■对于带通模拟信号最高频率fH不是带宽B的整数倍情况，设
fH = nB+kB n是 fH/B 的最大整数，0<k<1.
(3.10)
可以证明，最小抽样频率只须满足
即可。
fs = 2B+2( fH –nB)/n = 2B(1+k/n)
Ms(ω)
(3.11) (3.12)
-3fs
-2fs
-fs
0
fs
2fs
则最小抽样频率只须满足 fs = 2B ，便可得到如下抽样后信号
ms(t)的频谱
Ms(ω)
-3fs
-2fs
-fs
0
Байду номын сангаас
fs
2fs
3fs
f
从频谱可见，只要将抽样后信号ms(t)通过一与原连续模拟信 号频带相应的带通滤波器，便可恢复原连续模拟信号m(t) 。
第3章 脉冲编码调制与增量调制
3.2 抽样定理
3.2.2 带通抽样定理
第3章 脉冲编码调制与增量调制
本章内容简介
3.1 PCM基本概念 3.2 抽样定理 3.3 量化 3.4 PCM编码 3.5 时分复用 3.6 简单增量调制 3.7 增量总和调制
第3章 脉冲编码调制与增量调制
3.0 引言 一.模拟信号与数字信号 ■模拟信号
声强
炭精送话器
炭精
电压VR
t
R VR
t
(a) 声信号
第3章 脉冲编码调制与增量调制
3.3 量化
3.3.2 非均匀量化
均匀量化较易于实现，但均匀量化的量化误差（如0.5⊿v） 不随被量化信号的幅度变化。这意味着，当信号幅度很小时， 量化信噪比很小。这对于小数值概率比大数值概率要大得多的 话音抽样信号来说及为不利，解决的办法是非均匀量化。
脉冲编码调制pcm的工作原理
脉冲编码调制pcm的工作原理
嘿呀！今天咱们就来好好聊聊脉冲编码调制PCM 的工作原理呢！
首先呀，咱们得搞清楚啥是脉冲编码调制PCM ？哎呀呀，简单来说，PCM 就是一种把模拟信号转换成数字信号的技术哟！那它到底是咋工作的呢？
第一步呢，就是采样啦！哇塞，采样这一步可重要了呢！就好像我们从连续的时间流里，挑出一些关键的时刻来观察。
比如说，每隔一段时间就取一个值，这个时间间隔可不能随便选哟！要是选得不对，那得到的数字信号可就不准确啦！那采样频率应该怎么选呢？哎呀呀，这就得根据信号的最高频率来决定啦！一般来说，采样频率得是信号最高频率的两倍以上呢，这叫啥？这就叫奈奎斯特采样定理呀！
接下来是量化！嘿，量化这一步也不简单呢！采样得到的值还是连续的，得把它们变成有限个离散的值才行。
这就好像把一个范围划分成一格一格的，每个值都落到其中一格里面。
那量化的精度怎么决定呀？精度越高，数字信号就越能接近原始的模拟信号，但同时数据量也会变大哟！
然后就是编码啦！哇哦，编码就是把量化后的数值用二进制代码表示出来。
这就像是给每个数值都起了一个独特的“名字”。
不同的编码方式会影响数据的传输效率和纠错能力呢！
哎呀呀，你说PCM 工作原理咋就这么神奇呢？它让我们能在数字世界里准确地传输和处理模拟信号呀！比如说，在电话通信中，我们的声音就是通过PCM 技术转换成数字信号，然后在网络中传输的
呢！
还有哦，在音频和视频的处理中，PCM 也发挥着巨大的作用呀！没有它，咱们怎么能听到清晰的音乐，看到流畅的视频呢？
总之呀，脉冲编码调制PCM 的工作原理虽然有点复杂，但真的是太重要啦！它让我们的通信和多媒体世界变得更加精彩呢！。
脉冲编码调制PCM原理
脉冲编码调制PCM原理PCM原理与在电力通信中的应用PCM(Pulse Code Modulation) 脉码调制是实现语音信号数字化的一种方法。
是对模拟信号数字化的取样技术，将模拟语音信号变换为数字信号的编码方式，特别是对于音频信号。
PCM 对信号每秒钟取样8000 次；每次取样为8 个位，总共64 kbps。
取样等级的编码有二种标准。
北美洲及日本使用Mu-Law 标准，而其它大多数国家使用A-Law 标准。
一．PCM基本工作原理数字程控调度机PCM脉码调制就是把一个时间连续、取值连续的模拟信号变换成时间离散、取值离散的数字信号后在信道中传输。
脉码调制就是对模拟信号先抽样，再对样值幅度量化、编码的过程,国际标准化的PCM码组（电话语音）是用八位码组代表一个抽样值。
编码后的PCM 码组，经数字信道传输，在接收端，用二进制码组重建模拟信号，在解调过程中，一般采用抽样保持电路。
预滤波是为了把原始语音信号的频带限制在300－3400Hz左右，所以预滤波会引入一定的频带失真。
1 抽样(Samping)抽样是把模拟信号以其信号带宽2倍以上的频率提取样值，变为在时间轴上离散的抽样信号的过程。
例如，话音信号带宽被限制在0.3～3.4kHz内，用8kHz的抽样频率（fs），就可获得能取代原来连续话音信号的抽样信号。
对一个正弦信号进行抽样获得的抽样信号是一个脉冲幅度调制（PAM）信号。
对抽样信号进行检波和平滑滤波，即可还原出原来的模拟信号。
抽样必须遵循奈奎斯特抽样定理，离散信号才可以完全代替连续信号。
低通连续信号抽样定理内容：一个频带限制在赫内的时间连续信号,若以的间隔对它进行等间隔抽样，则将被所得到的抽样值完全确定。
语音信号经过抽样变成一种脉冲幅度调制（PAM）信号。
取样是应注意以下几点:a取样矩形脉冲要尽量窄，尽可能接近瞬时取样过程；b为了保证在接受端能满意的恢复出信息，取样速率必须大于最高频率的两倍；c为了使输出的信息成为合格的信息限带信号，在取样以前，先经过一个上限为W的低通滤波器，以便)(tm中所包含的高于W的那些谐波成分。
脉冲编码调制的基本原理介绍
下面主要以语音信号为例，介绍PCM 原理：一、语音信号的数字化大家都知道，语音信号是模拟信号，而数字程控交换机内部交换的却是数字信号，那么如何使模拟的语音信号数字化，可采用脉冲编码调制的方法，即PCM 。
我们知道，模拟信号数字化称为模/数（A/D ）变换，而把数字信号还原成模拟信号称为数/模（D/A ）变换，综合A/D 和D/A 的一般步骤，图1给出了PCM 通信的简单模型。
图1 PCM 通信的简单模型 （一）抽样语音信号在时间上是连续的，经过抽样后变成时间上离散的信号。
简单的说，抽样就是将模拟信号在时间上离散的过程。
抽样上每隔一定的时间间隔T ，在抽样器上接发送端接收端A/D 变换 D/A 变换入一个抽样脉冲，通过抽样的脉冲去控制抽样器的开关电路，取出话音信号的瞬间电压值，即样值。
如图2所示，抽样后的信号称为抽样信号，显然，它可以看作按幅度调制的脉冲信号，即PAM 信号，其幅度的取值仍是连续的，不能用有限个数字来表示，因此抽样值仍是模拟信号。
图2 语音信号的抽样语音信号抽样后信号所占用的时间被压缩了，这是时分复用技术的必要条件。
关于这一点将在本节课第三个内容讲解，但是，用抽样信号代替原信号必须要满足抽样定理，否则样值不能够完全表征原信号。
f(t)t tt抽样脉冲抽样定理：对于一个具有有限带宽的模拟信号f(t)，其最高频率分量为fm ,则当抽样频率fs ≥2fm 时，样值可以完全表征原信号。
我们的语音信号频率在300-3400HZ之间，根据抽样定理，抽样频率fs=2x3400=6800HZ，为了留一定的防卫带，ITU(International Telecommunications Union，国际电信联)盟规定的抽样频率为：fs=8000HZ，抽样周期为T=1/8000=125μs。
（二）量化抽样后的信号，其幅度的取值仍是无限多个，是连续的，在幅度上离散化抽样信号，就是量化。
简单的说，量化就是将抽样信号在幅度上离散化的过程。
脉冲编码调制基本原理
脉冲编码调制基本原理
“哇，这声音咋这么清楚呢？”我好奇地问同桌。
同桌耸耸肩说：“我也不知道呀！”嘿，这就让我想起了一个超厉害的东西——脉冲编码调制。
咱先说说这脉冲编码调制是啥玩意儿吧。
它就像一个神奇的魔法师，能把声音、图像啥的变得超级清晰。
它有几个关键部件呢，就像一个小团队在合作。
有采样器，这就好比一个小侦探，把声音或者图像的瞬间状态给抓住。
还有量化器，像是个严格的老师，给那些抓住的状态分分类，分成不同的等级。
最后是编码器，它就像个密码高手，把分好类的东西变成数字密码。
那它的工作原理是啥呢？就像我们画画一样，先把一个大画面分成很多小格子，每个小格子就是一个采样点。
然后给每个小格子里的颜色定个级别，这就是量化。
最后把这些级别用数字表示出来，这就是编码啦。
比如说声音吧，高的声音就是颜色深的小格子，低的声音就是颜色浅的小格子。
那这脉冲编码调制在生活中有啥用呢？有一天，我和爸爸妈妈一起看电视。
电视里的声音可清楚了，就像人在我们身边说话一样。
这就是脉冲编码调制的功劳呀！要是没有它，那声音可能就会乱七八糟的，听都听不清楚。
手机通话也离不开它呢！我们打电话的时候，声音能清楚地传到对
方耳朵里，这都是因为有脉冲编码调制在帮忙。
脉冲编码调制可真是太厉害了！它就像一个默默无闻的英雄，让我们的生活变得更加美好。
它让我们能听到清晰的音乐，能和远方的人愉快地通话。
我觉得它就像一个魔法棒，给我们的生活带来了好多惊喜。
我真希望自己也能像脉冲编码调制一样，成为一个能给大家带来帮助的小英雄。
3-3脉冲编码调制解读
7／11逻辑变换电路将7位非线性码转换成11位线
性码，其实质就是完成非线性和线性之间的变换。
19
例：设输入信号抽样值Is=+1260Δ（Δ为一个量化单位， 表示
输入信号归一化值的 1/2048），采用逐次比较型编码器 , 按A
律13折线编成8位码C1C2C3C4C5C6C7C8。 解 编码过程如下： （1）确定极性码C1：由于输入信号抽样值Is为正，故极性
5
任务二：PCM编码的原理
首先，在发送端进行波形编码(主要包括抽样、量化和编码三个
过程)，把模拟信号变换为二进制码组。
编码后的PCM码组的数字传输方式可以是直接的基带传输，也
可以是对微波、光波等载波调制后的调制传输。
在接收端，二进制码组经译码后还原为量化后的样值脉冲序列，
然后经低通滤波器滤除高频分量，便可得到重建信号 。
二进码和格雷二进码（反射二进码）。
8
任务三：码字和码型
自然二进码：就是一般的十进制正整数的二进制表示。
9
任务三：码字和码型
折叠二进码：是一种符号幅度码。左边第一位表示信号的
极性，正用“1”表示，负用“0”表示；第二位至最后一位表示 信号的幅度。
特点：对于语音这样的双极性信号，编码过程大大简化；
可，若增至7~8位时，通信质量就比较理想了。
在13折线编码中，普遍采用8位二进制码，
对应有M=28=256个量化级，即正、负输入幅度 范围内各有128个量化级。
12
任务四：码位的选择与安排
按折叠二进码的码型，这8位码的安排如下：
极性码：第1位码C１的数值“1”或“0”分别表示信号的
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脉冲编码调制
脉冲编码调制（Pulse Code Modulation，PCM） 是模拟数据数字化的主要方法。
PCM技术的典型应用是语音数字化。语音、图 像信息必须数字化才能经计算机处理。
脉冲编码调制分的步骤
PCM的过程分为抽样、量化和编码三步。 抽样——把模拟信号在时间上离散化，变为脉 冲幅度调制（PAM）信号。 量化——把PAM信号在幅度上离散化，变为量 化值（共有N个量化值）。 编码——用二进码来表示N个量化值。
量化间隔越小，量 化误差越小，需要 的量化级别越多， 处理和传输就越复 杂，所以，既要尽 量减少量化级数， 又要使量化失真尽 可能的小。
量化误差又称为量 化噪声，用信噪比 来衡量。
均匀量化
采用均匀量化级进行量化的方法称 为均匀量化或线性量化。
缺点：大信号时信噪比大， 但小信号时，信噪比不足。
均匀量化适合信号是均匀分布（如 图像信号）的情况。
非均匀量化
如果使小信号时量化级间宽度小， 而大信号时量化级间宽度大，就可 以使小信号时和大信号时的信噪比 趋于一致，这种非均匀量化级的安 排称为非均匀量化或非线性量化。
数字电视，语音均采取非均匀量化。
编码
把量化后的信号变换成代码的过程 称为编码，其相反的过程称为译码。
PCM通信系统
抽样的概念
抽样是指对模拟 信号在时间域上 的离散化过程， 即把一个时间上 连续、幅度上也 连续的模拟信号 变换成时间上离 散、幅度上连续 的信号。抽样是 由抽样门来完成 的。
抽样定理
对频带为0～fm的模拟信号，其抽样 频率fs必须满足下列条件：
即 fs >= 2 fm （抽样定理） 应留有一定宽度的防卫带
量化
为了消除噪声积累，并且使得抽样 值易于表示，我们要对幅度上连续 的抽样值进行量化。
量化的过程
把信号幅度划分为若干个区间（又称为量化 级），取该区间预先规定的某个参考电平作为 信号指，即利用预先规定的有限个电平来表示 模拟抽样值的过程，称为量化。
量化的有关概念
量化误差：信号值 与信号量化后的取 值之差。
（优选）第三讲 脉冲编码调制
数字通信系统的优点
数字传输的抗噪声（或干扰）的能力强，尤其在中继时， 数字信号还可以再生而消除噪声的积累，而模拟通信则 会把噪声干扰和信号一起放大，增大噪声干扰。
传输中的差错可以设法控制，不但可以发现而且还能改 正，因而大大提高了传输质量。
便于同计算机连接，采用现代计算机技术对数字信息进 行处理，以便实现通信现代化、自动化。
数字信息易于加密且保密性强。 由于数字集成电路，特别是大规模集成电路技术日益成
熟，数字设备越来越易于制造，而且成本低、体积小、 可靠性高。 与模拟通信相比数字通信可以传输种类更多的消息，使 通信系统变得通用、灵活。 数字通信的不足之处是比模拟通信占据更多的频带。
信源编码
将模拟信号转换为数字信号的过程称为 模拟信号数字化，它属于信源编码的内 容。
0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000
折叠二进码
1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
格雷码
1000 1001 1011 1010 1110 1111 1101 1100
0100 0101 0111 0110 0010 0011 0001 0000
量化级
15 14 13 12 11 10 9 8
7 6 5 4 3 2 1 0
非线性PCM
先把模拟信号抽样值进行压缩，使小信 号放大，大信号缩小，然后在均匀量化 编码，即对大幅度的样值使用大的量化 间隔，小幅度的样值采用小的量化间隔， 接收端再相反处理，称为压缩扩张技术。
C1C2C3C4C5C6C7C8
• 例：设输入信号抽样值为+1260△（其 中△为一个量化单位,表示输入信号归 一化值的1/2048 ), 采用逐次比较型编 码器,按A律13折线编成8位码 。
• 答案：01110011 • 极性码 0 段落码111 段内码0011
量化间隔
每段再均分成16个量化级，虽然各段内的16个量化级 是均匀的，但因段落长度不等，故不同段落间的量化 级是非均匀的。输入信号小时，段落短，量化级间隔 小；反之，量化间隔大。
编码是使用一组二进制代码来表示 量化值。
编码位数
若量化电平总数为Q，则二进制编码 位数应>=log2Q，才能保证编码不重 复。为了提高编码效率，一般取 Q＝2n （n为编码位数）
常用二进制编码
样值脉冲极性 正极性部分
负极性部分
自然二进码
1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000
fs > 2 fm
奈奎斯特间隔和奈奎斯特速率
• 所谓奈奎斯特间隔就是能唯一确定 信号f(t)的最大抽样间隔。
• 奈奎斯特速率是能够唯一确定信号 f(t)的最小抽样频率。
• 因此，奈奎斯特间隔＝ 1/2fm • 奈奎斯特速率＝2fm
话音信号的抽样频率0Hz，这时满足抽样定理的最 低为的了抽留样有频一率定应的为防卫2×带fm，＝C6C8IT0T0Hz， （ITU-T）规定话音信号的抽样频率 为＝8000Hz，（防卫带为8000－ 6800＝1200Hz），T＝125µs。
目前国际上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。
13折线A律压缩
X为输入信号，Y为输出信号。 除一、二段外，其他各段折线的 斜率都不相同，当x、y在-1~0的 第三象限中，压缩特性的形状同 第1象限压缩特性的形状相同，且 以原点为奇对称，所以负方向也 有八段直线，合起来共有16个线 段。由于正向一、二两段和负向 一、二两段的斜率相同，这四段 实际上为一条直线，因此，正、 负双向的折线总共由13条直线 段构成，故称其为13折线。