PCM通信设备基本原理
编码器的类型与原理
编码器的类型与原理编码器是一种电子设备，用于将模拟信号或数字信号转换为特定的编码形式。
它是数字通信系统中的重要组成部分，常用于数据传输、信号处理、遥控系统等应用中。
根据不同的工作原理和应用领域，编码器可以分为多种类型。
一、模拟信号编码器模拟信号编码器是将连续变化的模拟信号转换为数字编码的设备。
最常见的模拟信号编码器是脉冲编码调制（PCM）编码器。
PCM编码器通过将模拟信号进行采样、量化和编码处理，将信号转换为数字编码，提高了信号的传输和处理效率。
PCM编码器通常由模拟-数字转换器（ADC）和编码器组成。
二、数字信号编码器数字信号编码器是将已经是数字形式的信号进行特定编码处理的设备。
常见的数字信号编码器包括霍夫曼编码器、熵编码器、差分编码器等。
这些编码器通过在信号中引入冗余、压缩信息等技术手段，对信号进行编码，提高信号传输的可靠性和效率。
数字信号编码器通常由编码器和调制器（调制器）组成。
三、音频编码器音频编码器是将模拟音频信号或数字音频信号进行特定编码处理的设备，常用于音频压缩、音频传输等应用中。
常见的音频编码器有MP3编码器、AAC编码器、FLAC编码器等。
这些编码器通过压缩音频信号中的冗余信息和不可察觉的信号成分，实现了音频数据的高压缩比，并在保证音质的前提下实现了低比特率的音频传输。
四、视频编码器视频编码器是将模拟视频信号或数字视频信号进行特定编码处理的设备，常用于视频压缩、视频传输等应用中。
常见的视频编码器有H.264编码器、H.265编码器、VP9编码器等。
这些编码器通过压缩视频信号中的冗余信息和不可察觉的信号成分，实现了视频数据的高压缩比，并在保证画质的前提下实现了低比特率的视频传输。
五、位置编码器位置编码器是将位置信息转换为特定编码形式的设备，常用于机器人控制、导航系统等应用中。
常见的位置编码器有光学编码器、磁性编码器等。
这些编码器通过将物理位置信息转换为数字编码，实现了对位置的高精度测量和控制。
脉冲编码调制PCM及其数字通信的特点
A / D变化
m(t) 抽样
量化 mq(t) 编码
信道 干扰
ms(t)
低通 滤波
译码
m(t)
mq(t)
PCM系统原理框图
•2
7
量化电平数 5 M＝ 8 3
1 0
4 .3 8 2 .2 2
5 .2 4 2 .9 1
精 确 抽样 值 量化值
Ts
2 .2 2
4 .3 8
5 .2 4
2 .9 1
2
4
5
3
•4
数字通信的许多优点都是用比模拟通信占据更宽的系统 频带为代价而换取的。以电话为例，一路模拟电话通常只 占据4kHz带宽，但一路接近同样话音质量的数字电话可能 要占据 20～60kHz的带宽，因此数字通信的频带利用率不 高。另外，由于数字通信对同步要求高，因而系统设备比 较复杂。不过，随着新的宽带传输信道（如光导纤维）的 采用、 窄带调制技术和超大规模集成电路的发展，数字通 信的这些缺点已经弱化。随着微电子技术和计算机技术的 迅猛发展和广泛应用，数字通信在今后的通信方式中必将 逐步取代模拟通信而占主导地位。
•5
脉冲编码调制（PCM）
脉冲编码调制(PCM)简称脉码调制，它是一种用 一组二进制数字代码来代替连续信号的抽样值，从而 实现通信的方式。由于这种通信方式抗干扰能力强， 它在光纤通信、数字微波通信、卫星通信中均获得了 极为广泛的应用。
PCM是一种最典型的语音信号数字化的波形编码 方式， 其系统原理框图如图所示。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。 •1
PCM通信设备基本原理
抽样 低通抽样定理 抽样频率： fs=8kHz 抽样间隔：Ts=1/fs=125μs
01 什么是量化
量化：把一个连续函数的无限个数值的集合映射为一个离散函数的有限个数值的集合。
量化原则：“四舍五入”
例： 量化前
量化后
0 0 0 0 1 A2 1 1
话路 (C时H1隙6 ~ C H29)
帧同步信号
复帧同
备用
步信号
比特
C H3 0
3 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ91 s
488 ns
奇帧 T S0 × 1 A1 1 1 1 1 1
保留给 国内通信用
F1 a b c d a b c d
C H1
C H1 6
F2 a b c d a b c d
C H2
01 均匀量化缺点
丢失小信号的丰富信息，小信号的信噪比低。
举例来说：
电量统计（不是电量计量）：
供电分公司2017年供电量 某用电单位2017年用电量 某生产车间2017年用电量 某生产设备2017年用电量 某住户2017年用电量
17.9亿度 5.85亿度 36.2万度 1.25万度 3451度
01 非均匀量化
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PCM通信设备原理
电力调度中心 2018年8月
目录
01.PCM基本原理 02.PCM基本帧结构 03.PCM设备的组成 04.PCM指示灯含义及常见故障处理
pcm编码实验报告
pcm编码实验报告PCM编码实验报告一、引言在数字通信领域，PCM（脉冲编码调制）是一种常用的信号编码技术。
本实验旨在通过对PCM编码的实际操作，深入了解PCM编码的原理、特点以及应用。
二、实验目的1. 理解PCM编码的基本原理；2. 掌握PCM编码的实验操作方法；3. 分析PCM编码的优缺点及其在通信领域的应用。
三、实验设备和原理1. 实验设备：计算机、PCM编码器、PCM解码器、示波器等；2. PCM编码原理：PCM编码是通过对模拟信号进行采样和量化，然后将量化结果转换为二进制码流的过程。
采样率越高，量化精度越高，PCM编码的质量越好。
四、实验过程1. 连接实验设备：将模拟信号输入PCM编码器，再将PCM编码器的输出连接到PCM解码器，最后将解码器的输出连接到示波器；2. 设置采样率和量化精度：根据实验要求，设置合适的采样率和量化精度；3. 进行PCM编码：通过PCM编码器对输入信号进行采样和量化，得到二进制码流；4. 进行PCM解码：将PCM编码器的输出连接到PCM解码器，解码器将二进制码流转换为模拟信号；5. 观察示波器显示：将PCM解码器的输出连接到示波器，观察解码后的信号波形。
五、实验结果与分析1. 通过示波器观察，可以看到PCM编码器输出的二进制码流经过解码后，波形与输入信号基本一致，证明PCM编码解码过程的准确性；2. 随着采样率的增加，PCM编码的质量提高，但同时也会增加数据传输量；3. 在实际应用中，PCM编码常用于音频信号的数字化处理，如CD、MP3等。
六、实验总结通过本次实验，我们深入了解了PCM编码的原理和实验操作方法。
PCM编码作为一种常用的信号编码技术，在数字通信领域有着广泛的应用。
通过对模拟信号的采样和量化，PCM编码可以将信号转换为二进制码流，实现信号的数字化处理。
实验结果表明，PCM编码解码过程准确可靠，能够保持原始信号的质量。
同时，我们也意识到采样率和量化精度对PCM编码的影响，需要在实际应用中进行合理的选择。
PCM编码与解码技术
PCM编码与解码技术PCM（Pulse Code Modulation）编码与解码技术是一种数字信号处理技术，主要用于音频信号的传输与处理。
本文将详细介绍PCM编码与解码技术的原理、应用及其在音频领域的重要性。
一、PCM编码原理PCM编码是将连续时间模拟信号转换为离散时间数字信号的一种方法。
它通过对模拟信号进行采样和量化，将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号，然后再通过编码将数字信号转换为二进制数据。
1. 采样：采样是将模拟信号按照一定时间间隔进行测量和记录，获得一系列离散的采样值。
采样的时间间隔应足够小，以保证样点之间的信号变化不会丢失。
2. 量化：量化是指将采样得到的连续信号幅值值分成有限的几个级别，并用离散的数值来表示。
量化过程中需要确定量化级的数量，即每个样本可以取得的离散数值。
3. 编码：编码是将量化后的离散数值转化为二进制数据，以便传输和存储。
常用的编码方式有自然二进制编码、格雷码编码等。
二、PCM解码原理PCM解码是将经过编码和传输的数字信号重新恢复为模拟信号的过程。
解码过程与编码过程相反，主要包括解码、还原和重构三个步骤。
1. 解码：解码是将二进制数据转化为离散的数字信号，恢复出量化的幅值值。
2. 还原：还原是将离散的数字信号转化为特定幅值的样本点，通过插值技术将样本点之间的信号变化补充完整。
3. 重构：重构是将还原后的离散信号通过低通滤波器进行滤波处理，去除高频噪声成分，最终得到还原的模拟信号。
三、PCM技术的应用PCM编码与解码技术在音频领域得到广泛应用，主要体现在以下几个方面：1. 音频传输：PCM技术可以将模拟音频信号转化为数字信号传输，通过数字信号传输可以提高音频的传输质量和抗干扰性能。
2. 数字音频存储：PCM技术可以将模拟音频信号转化为数字信号存储，通过数字信号存储可以提高音频的保真度和持久性。
3. 语音通信：PCM技术在电话语音通信领域得到广泛应用，通过将语音信号转化为数字信号进行传输，实现电话语音通信的数字化。
PCM设备原理及故障排查
PCM设备原理及故障排查左世交【摘要】介绍PCM设备的定义和原理,及其在故障排查中的作用.【期刊名称】《云南电力技术》【年(卷),期】2012(000)004【总页数】2页(P82-83)【关键词】PCM设备;基本原理;故障排查【作者】左世交【作者单位】云南电网德宏供电有限公司,云南德宏678400【正文语种】中文【中图分类】TM731 前言PCM设备是应用脉冲编码调制 (Pulse Coding Modulation，PCM)技术，将模拟信号(如语音电话)经过抽样、量化、编码三个过程变换为数字信号再传给对方，对收到的数字信号经过再生、解码和低通滤波，把数字信号还原为原来的模拟信号的通信设备。
电力通信网由电网调度机构至各电厂、调度管辖变电站的主备用通信电路，包括传输网，以及在此基础上组建的数据网络平台、电话交换网、电视电话会议等系统组成。
在电力通信网中，PCM设备主要用于传输各厂站端语音电话、运行数据等。
当设备故障时，将对正常的电力生产造成重大影响，快速的切除故障，及时恢复生产，具有重要意义。
2 故障情况2.1 故障的类型PCM设备故障按类型属性可以分为硬件故障和软件故障两大类，硬件故障产生的原因源于设备自身的硬件或外部环境，例如电源、温度的影响等;软件故障产生的原因源于设备自身的软件系统或人为的不正确操作。
由于电力调度采用集中控制的特性，电力通信网承载的业务都为汇聚型，由变电站—集控站—调度机构的路径形成以调度机构为核心的星形网络。
某一个变电站的PCM设备故障造成的信号丢失，仅仅会影响到本站的业务，但集控站或者调度机构的PCM设备硬件或软件数据发生故障，可能同时造成多个站点的信号丢失，严重的影响电力系统的安全生产。
2.2 故障原因主要有设备硬件故障、设备软件故障、人为误操作、外部环境异常、自然灾害。
2.3 设备故障现象1)设备告警指示灯亮、有异常声响。
2)设备机框、板卡温度过热或者损坏。
3)通信传输中断或者误码超过正常范围。
PCM基础1
3、各种数据接口
G.703 64K接口 指标：
接口码型:同向接口码(G.703建议) 阻抗：120 Ω 接口波形幅度: 1.0v ± 0.1v
G.703 64K接口2
五、实用的接口3
ITU-T International Tele-communication UnionTelecommunication standardization sector, 国际电信联盟－ 电信标准协会 CCITT International Telegraph and Telephone Consulatative Committee,国际电报电话咨询委员会 IEEE Insitute of Elec-trical and Electronics Engineers,(美国)电气与电子工程师协会 ANSI American National Standards Institute, 美国国家标准 协会 ISO International Organization for Standardization, 国际 标准化组织 IETF Internet Engineering Task Force,国际因特网工程任务 组
2、E1接口
2M接口
接口码型: HDB3 标称比特率及容差: 2048kb/s±50ppm 75 Ω接口波形幅度: 2.37v ± 0.237v 120 Ω接口波形幅度: 3.0v ± 0.3v
PCM帧结构1
PCM帧结构2
PCM30/32路系统中,抽样频率为 8000Hz,抽样周期为125μS,即一个 “帧周期”。 传送一个8位码组只占用（1/32）× 125=3.9 μS，称为一路时隙。
编码
编码是用二进制编码表示每个固定的电 平的量化值。实际上量化是在编码过程 中同时完成的。故编码的过程也称为模 ／数变换，记作Ａ／Ｄ变换。 目前国际上一般采用８位编码。 一般采用逐次反馈型编码方式。
pcm复用设备技术参数
pcm复用设备技术参数PCM复用设备技术参数是一种通信设备，用于数字通信中多个信号的复用传输。
它可以将多个数字信号合并为一个信号，通过同一通信线路进行传输，从而提高了通信线路的利用率。
PCM复用设备具有很强的可靠性与稳定性，被广泛应用于各个领域。
下面，我将详细介绍PCM复用设备技术参数。
第一步：介绍PCM复用设备的分类及工作原理PCM复用设备主要分为三种类型：时分复用（TDM）、波分复用（WDM）和码分复用（CDM）。
其中时分复用是最常用的一种，其原理是将多个传输信号分时复用，在不同的时间片中将多个数字信号合并成一个信号，并通过同一通信线路进行传输。
波分复用则主要是利用光波的频率不同，将多个数字信号合并成一个带宽更宽的光波，从而通过光纤进行传输。
码分复用则是通过将多个数字信号按照不同的扩频码进行调制，合并成一个带宽更大的数字信号进行传输，利用码片的随机性和扰动性来实现信号的隔离。
第二步：介绍PCM复用设备的主要技术参数1.通道数量：PCM复用设备可提供的通道数量是衡量其性能的重要标准。
不同的复用设备通道数量有所不同，一般从2路到30路不等。
2.复用比：PCM复用设备的通道复用比是指在复用过程中，每个数字信号所占据的时间比例。
通常，复用比越高，可以复用的信号就越多，通信线路利用率越高。
3.时钟同步：PCM复用设备的时钟同步性能是决定其运行稳定性的关键因素之一。
它影响了传输信号在复用解multiplexing过程中的精准度，也影响到通讯参数的可靠性和稳定性。
4.传输速率：所有设备的参数中，传输速率也是非常重要的参数，它也是决定传输效率的关键指标之一，通常复用速率是2×64Kb/s，34Mbit/s等。
第三步：介绍PCM复用设备的应用领域PCM复用设备广泛应用于电信、铁路、电力、广电、金融、国防等领域。
在电信领域，PCM复用设备可以对传统的电话线路进行数字化升级，提高电话信道的数量、音质和通话的可靠性。
PCM系统——精选推荐
PCM 系统一、PCM系统相关概念1、PCM的发展多路复用技术主要有：频分制(FDM)和时分制(TDM)1)频分制(FDM)：语音信号调制在各个频带上。
◆把传输频带分为若干部分，每部分均可作为独立的传输信道使用每对用户占用其中的一个频段。
(频分制:又称载波通信，主要用于模拟通信)◆缺点：频带宽，干扰大2)时分制(TDM)：◆把传输通道按时间分割以传送若干路电话的通信方式◆每对用户占用其中的一段时间(时隙Time Slot)，进行PCM处理。
(时分制:又称时间分割制通信，主要用于数字通信)2、模拟电信号的处理，话音信号的数字化PCM系统的基本单元：发送端PCM系统基本单元1)采样频率：f >=2 f0 话音不失真话音频率：300～3400，Max:4000Hzf0=4000Hz，采样频率＝2×4000=8000Hz先滤波，再采样以限制频率(<4000Hz),通过采样，连续信号变为每秒有限的离散值2)量化：采用先压缩再均匀量化，压缩率为A律（美国用µ律）所有的离散值可得到归一化的电平输出3)编码：把离散值用一定的编码表示，目前用8比特编码编码类型：A)起止信号(单极性信号)：1：有电流，0：无(AXE内部使用:GS,BUS)B)双极性信号：1：正电流，0：负电流C)归零信号：1：1/2宽电流，0：无D)伪三元码：1：＋－交替，0：无E)曼彻斯特码：1：＋－，0：－＋F)差分编码：1：有电流变化，0：无变化G)HDB3码：连续三个0，插入1，连续两个破坏点(1个数为奇数)，第一个0改为1/0(1/0,取决于两个破坏点间“1”的个数，即“1”个数要为奇数)4)再生:PCM系统利用再生中继器恢复PCM波形，从而可抗畸变和噪声5)解码:按码字恢复脉冲幅度6)滤波:数字信号 模拟信号3、PCM 基本原理欧洲、我国使用的PCM系统：32信道/帧，采样频率：8000Hz采样间隔：125µs每时隙时长：125µs/32=3.9µs压缩律：A律速率：2.048Mbit/s1)PCM帧结构(见图)帧结构特点：a)每帧125微秒，分32时隙(TS0~TS31)，每时隙3.9微秒b)时隙TS1～TS15和TS17～TS31用于传送话音信息，TS0：用于帧同步和帧失步告警TS16：CAS：用于线路信令的传输和复帧同步，N0.7：某些TS16用于信号传输，但不是所有TS16不用于信号传输的TS16可用于话音c)每时隙8比特，每位占用时间1/8×3.9微秒＝488毫微秒，每帧有8×32＝256比特d)每16帧为一复帧(F0~F15)，复帧时长：16×125微秒＝2毫秒e)每秒传送8000次,帧的总码率为256比特/帧×8000帧/秒=2048Kbit/s 基群速率二、PCM 线上信令的传递p3:9.91、CAS2、CCS三、连接到GS的设备p3:9.15GS是APT部分的核心，绝大多数的交换设备均连在GS上(LIC,KRC等除外,直接连在用户级上)，由于设备类型众多，为了方便管理和维护，为各种设备提供了统一的接口：TPLU 或GSNIC，接口速率为2Mbit/s◆TPLU：Time and Plane Selection UnitGSNIC：Group Switching Network Interface CircuitTPLU和GSNIC的功能：负责选面，链路监视和例行测试图3:9.6◆连接在GS的设备主要有：ETC，PCD，PCDD，CCD，RT，JT，CSR1，ASDH等图3:9.7◆ETC的功能：ETC是最常用的PCM接口板，与其它功能块一起完成对PCM的监视。
pcm编码原理
pcm编码原理PCM编码原理。
PCM（Pulse Code Modulation）脉冲编码调制是一种常用的数字信号处理技术，它将模拟信号转换为数字信号，广泛应用于语音、音频和视频等领域。
本文将介绍PCM编码的原理及其在数字通信中的应用。
PCM编码的原理是通过对模拟信号进行采样、量化和编码，将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
首先，模拟信号经过采样器进行采样，将连续的模拟信号转换为一系列离散的采样值。
然后，采样值经过量化器进行量化，将连续的幅度值转换为一系列离散的量化级别。
最后，量化后的采样值经过编码器进行编码，将量化级别转换为对应的二进制码字。
这样就得到了一系列离散的数字信号，即PCM信号。
在PCM编码中，采样频率、量化位数和编码方式是关键参数。
采样频率决定了信号的采样率，影响了信号的频率响应范围，常见的采样频率有8kHz、16kHz、44.1kHz等。
量化位数决定了信号的动态范围和分辨率，常见的量化位数有8位、16位、24位等。
编码方式通常采用直接编码或补偿编码，用于将量化级别转换为二进制码字。
PCM编码在数字通信中有着重要的应用。
在数字音频中，CD音质采用16位PCM编码，采样频率为44.1kHz，能够还原出高质量的音频信号。
在数字通信中，PCM信号可以通过数字信道进行传输，保证了信号的稳定性和可靠性。
此外，PCM编码还可以通过压缩算法进行数据压缩，减小数据量，提高传输效率。
总之，PCM编码是一种重要的数字信号处理技术，通过采样、量化和编码将模拟信号转换为数字信号，广泛应用于语音、音频和视频等领域。
在数字通信中，PCM编码保证了信号的稳定传输，为数字通信技术的发展提供了重要支持。
pcm编码实现语音数字化的原理
pcm编码实现语音数字化的原理
PCM编码是一种语音数字化的原理，它将连续的模拟语音信
号转换为离散的数字信号，以便能够在数字设备上储存和传输。
PCM编码的原理是通过采样和量化来实现的。
下面是PCM编码实现语音数字化的详细步骤：
1. 采样：在一段时间内，连续的模拟语音信号被周期性地采样，即在每个采样周期内选取一个采样点，记录模拟信号的振幅。
采样的频率称为采样率，常见的采样率有8 kHz、16 kHz、44.1 kHz等。
2. 量化：采样得到的模拟信号振幅是连续的，为了将其转换为离散的数字信号，需要进行量化。
量化将每个采样点的振幅值映射为一个固定的数字值。
采样点的振幅范围被划分为若干个离散级别，每个离散级别对应一个数字值。
量化的级别称为量化位数，常见的量化位数有8位、16位等。
3. 编码：量化后的数字信号需要进行编码，以便在数字设备上储存和传输。
采用的编码方式是使用二进制表示每个量化值。
编码可以使用直接二进制编码（直接将量化值转换为二进制形式）或差分编码（对量化值与前一采样点的差值进行编码）等方式。
4. 储存和传输：经过编码后的数字信号可以被储存和传输。
由于数字信号是离散的，其储存和传输非常方便，可以使用计算机文件、数字音频格式（如WAV、MP3等）进行储存，也可
以通过数字通信方式进行传输。
通过以上步骤，连续的模拟语音信号被转换为一系列离散的数字信号，实现了语音的数字化。
在解码时，可以通过逆过程将数字信号恢复为模拟信号，使其能够被再次听到。
PCM通信设备基本原理
在视频传输应用场景中，PCM通信设备可以实现视频信号的同步传输，支持多人视频 会议的开展。
06 PCM通信设备发展趋势 与挑战
PCM通信设备发展趋势
5G/6G通信技术融合
物联网与智能家居的普及
随着5G/6G通信技术的快速发展， PCM通信设备将进一步融合5G/6G技 术，提升数据传输速度和稳定性。
数据传输应用场景
数据传输
PCM通信设备在数据传输应用场景中，可以将各种数据信号进行数字化处理后进行传输，如文件传输 、网络数据传输等。
远程控制
利用PCM通信设备，可以实现远程控制功能，对远程设备进行操作和管理。
视频传输应用场景
视频监控
通过PCM通信设备，可以将视频信号进行数字化处理后进行传输，实现视频监控功能。
数据安全与隐私保护
随着数据传输量的增加，PCM通信设备需要加强数据安全和隐私 保护措施，确保数据传输的安全性和可靠性。
设备兼容性问题
不同品牌和型号的PCM通信设备可能存在兼容性问题，需要加强 设备间的互通性和标准化工作。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
误码率
译码过程中出现错误的概率，误码率 越低，译码质量越好。
03 PCM通信设备硬件结构
发送端硬件结构
模拟信号输入电路
将模拟信号转换为适合传输的 信号，通常包括放大、滤波和
调制等环节。
数字编码器
将模拟信号转换为数字信号， 以便于传输和处理。
信道编码器
对数字信号进行编码，增加信 号的抗干扰能力。
调制器
PCM通信系统组成
发送端
包括模拟信号输入、采样器、量 化和编码器等部分，用于将模拟 信号转换为数字信号。
PCM原理及应用
PCM原理及应用PCM（Pulse Code Modulation）脉冲编码调制是一种模拟信号数字化的技术，其原理是将连续的模拟信号离散化为脉冲序列，再将脉冲序列编码为二进制码。
PCM广泛应用于通信、音频编码和储存等领域。
PCM的原理是通过两个步骤来实现信号的离散化和编码。
首先，对模拟信号进行采样，将连续的模拟信号按照一定的时间间隔进行抽样，抽样频率越高，采样精度越高，得到的离散信号越接近原始模拟信号。
然后，将每个采样量化为离散的数值，量化的级别决定了PCM的分辨率。
量化过程通常采用均匀量化，即将连续的信号值映射到一定数量的离散级别中，通过数字编码表示。
PCM的应用非常广泛，以下介绍几个主要领域的应用：1.通信：PCM是现代通信系统中常用的调制和解调技术，可以将模拟信号转化为数字信号进行传输。
PCM通过将语音信号转换为数字信号，可以实现高质量的语音通信，而且可以方便地进行数字信号处理和编码，提高通信效率和质量。
2.音频编码：PCM是音频编码的基础技术。
在音频编码中，采样率和位深度决定了音频的质量和所占用的存储空间。
PCM可以将音频信号以高质量的方式进行编码和解码，保留原始音频信号的细节，广泛应用于CD、DVD、MP3等音频格式的编码和解码中。
3.储存：PCM是数字媒体存储中最常用的编码格式之一、将模拟信号转化为数字信号后，可以方便地存储到计算机、移动存储设备或云存储中，并可以随时进行读取和处理。
PCM在图像、视频、音频等媒体文件的存储过程中广泛应用，为数字媒体的存储、传输和处理提供了基础。
4.语音识别：PCM是语音识别中信号预处理的重要步骤。
在语音识别中，需要将语音信号转化为数字信号，并通过数字信号处理和分析来识别和理解语音内容。
PCM可以将连续的语音信号转换为数字信号，方便进行语音特征提取和语音模式识别，提高语音识别的准确率。
5.视频通信：PCM在视频通信中起到了重要的作用。
将模拟视频信号转化为数字信号后，可以方便地进行压缩和传输，并可以在接收端进行解码和显示。
PCM通信设备基本原理
PCM通信设备工作原理
采样：将模拟信号转换 为数字信号
量化：将采样得到的数 字信号转换为二进制信 号
编码：将二进制信号转 换为PCM信号
传输：将PCM信号通 过信道传输
解码：接收端将PCM 信号转换为二进制信号
恢复：将二进制信号转 换为模拟信号
PCM通信设备信号处理过 程
章节副标题
采样
采样定理：采样频率必 须大于模拟信号最高频
THEME TEMPLATE
感谢观看
随着5G技术的发展高清语音与视 频传输需求将得到更好的满足
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添加标题
传统的PCM通信设备无法满足高 清语音与视频传输的需求
挑战：如何实现高清语音与视频 传输的低延迟、高稳定性和高可 靠性
低延迟与高可靠性要求
5G技术的发展对低延迟通信提出了更高的要求
物联网、工业自动化等领域对高可靠性通信的需求日益增长
滤波：接收端对重建后 的模拟信号进行滤波以
消除噪声和干扰
解码：接收端将二进制 信号转换为数字信号
量化
量化过程：将模拟信号转换为 数字信号
量化方法：采用/D转换器进行 量化
量化精度：取决于/D转换器的 分辨率
量化噪声：量化过程中产生的 噪声影响信号质量
编码
采样：将模 拟信号转换 为数字信号
量化：将采 样得到送器：将模拟信号 转换为数字信号
接收器：将数字信号 转换为模拟信号
编码器：将模拟信号 转换为数字信号
解码器：将数字信号 转换为模拟信号
调制器：将数字信号 转换为模拟信号
解调器：将模拟信号 转换为数字信号
传输介质：传输数字 信号的介质如光纤、
电缆等
实验十二脉冲编码调制PCM实验
实验十二脉冲编码调制PCM实验【实验目的】1、加深对PCM 编码过程的理解。
2、熟悉PCM 编、译码专用集成芯片的功能和使用方法。
3、了解PCM 系统的工作过程【实验环境】1、实验分组：两人一组或者单人2、设备：通信实验箱，数字存储示波器【实验原理】1.PCM 基本工作原理:脉冲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。
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。
该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。
它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。
在该实验中，抽样速率采用8KHz。
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。
一个模拟信号经过抽样量化后，得到已量化的脉冲幅度调制信号，它仅为有限个数值。
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。
然而，实际上量化是在编码过程中同时完成的，故编码过程也称为模/数变换，可记作A/D。
由此可见，脉冲编码调制方式就是一种传递模拟信号的数字通信方式。
PCM的原理如图5-1 所示。
话音信号先经防混叠低通滤波器，进行脉冲抽样，变成8KHz重复频率的抽样信号（即离散的脉冲调幅PAM信号），然后将幅度连续的PAM信号用“四舍五入”办法量化为有限个幅度取值的信号，再经编码，转换成二进制码。
对于电话，CCITT规定抽样率为8KHz，每抽样值编8 位码，即共有28=256 个量化值，因而每话路PCM编码后的标准数码率是64kb/s。
为解决均匀量化时小信号量化误差大、音质差的问题，在实际中采用不均匀选取量化间隔的非线性量化方法，即量化特性在小信号时分层密、量化间隔小，而在大信号时分层疏、量化间隔大，如图5—2所示。
实际中广泛使用的是两种对数形式的压缩特性：A 律和μ律。
PCM接入设备原理及应用
本文将介绍PCM接入设备的原理、分类、工作原理、性能参数、优缺点、市 场前景等内容，以及其在通信网络中的重要性和新型通信网络的应用展望。
PCM接入设备概述
PCM（脉冲编码调制）接入设备是数字通信网络中一种重要的设备，用于将模拟信号转换为数字信号以及在通信 网络中实现语音和数据的传输。
PCM接入设备分类
传输速率
根据传输速率的不同，PCM接 入设备可分为不同的等级，例 如64Kbps、2Mbps等。
接口类型
根据接口类型的不同，PCM接 入设备可分为E1、T1等不同接 口类型。
功能特点
根据功能特点的不同，PCM接 入设备可分为基本PCM接入设 备、增强型PCM接入设备等。
PCM接入设备工作原理
网络通信
PCM接入设备是构建数字通信网 络的重要组成部分，用于实现网 络中终端设备的连接。
PCM接入设备发展历程
1
1960s
PCM技术逐渐应用于通信领域，成为语音和数据传输的主要方式。
2
1980s
PCM接入设备不断完善，传输速率提高，性能更加稳定可靠。
3
2000s
随着数码通信技术的迅速发展，PCM接入设备逐渐向光纤通信、宽带通信等方向 拓展。
PCM接入设备通过模拟信号采样、量化和编码的方式将模拟信号转换为数字 信号，在通信网络中进行传输和解码，实现语音和数据的传输。
PCM接入设备性能参数
信噪比 误码率 时延
衡量接收信号质量的指标，高信噪比表示较好的信 号质量。
衡量传输信号的错误率，误码率低表示传输质量较 好。
信号传输所需的时间，时延较小表示较高的实时性。
PCM接入设备优缺点
1 优点
2 缺点
PCM-在电力通信系统中的应用
PCM-在电力通信系统中的应用什么是PCMPCM是脉冲编码调制（Pulse Code Modulation）的简称。
PCM是一种采用模拟信号的数字编码技术，它广泛应用于通信领域和电力系统中。
PCM的原理PCM可以将模拟信号转换成数字信号，从而保证信号的可靠传输。
PCM的原理可以简单概述为：首先将模拟信号进行采样，然后对采样到的信号进行量化。
通过量化将连续的模拟信号转换成离散的数字信号，再通过编码将数字信号表示成一个字节流。
最后，再通过解码将数字信号恢复成模拟信号。
PCM在电力通信系统中的应用在电力通信系统中，PCM技术被广泛应用于数字通信和保护通信中。
具体包括以下方面。
数字通信在数字通信中，PCM技术可以将模拟信号转换成数字信号，提高通信质量和可靠性。
在数字通信中，光模块和数字电路等设备都可以使用PCM技术，使得信号的传输更快捷、可靠。
保护通信保护通信是电力系统中非常重要的通信方式。
通常情况下，保护通信的需求是因为在电力系统中，如果发生故障，则电网必须在最短时间内停电，以保护设备和人员的安全。
在保护通信中，PCM技术可以将保护信号转换成数字信号，以确保信号的可靠传输。
此外，采用PCM技术的数字通信和保护通信还可以对抗电磁干扰和外部噪声等干扰因素，提高电力系统的抗干扰性和可靠性。
整站监测整站监测是电力系统中另一重要应用场景。
通过对电力系统各个站点的电压、电流、温度等参数进行实时监测和分析，可以及时发现并解决故障，保证电力系统的稳定运行。
使用PCM技术可以将整站监测的信号进行数字化处理，实时上传到电力调度中心进行分析和监测。
PCM技术具有实时性强和精度高的优点，在整站监测中的应用广泛。
PCM技术具有数字化处理信号和保证信号可靠传输的优点，因此在电力通信系统中应用广泛。
具体应用方面包括数字通信、保护通信和整站监测等。
需要注意的是，在应用过程中需要做好参数设置和调试工作，确保PCM技术的性能优良和应用效果良好。
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01 均匀量化
0 1Ts 2Ts 3Ts 4Ts 5Ts 6Ts 7Ts 8Ts 9Ts 10Ts
抽样 0.2 0.4 1.8 2.8 3.6 5.1 6.0 5.7 3.9 2.0 1.2
量化 0.0 0.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 6.0 4.0 2.0 1.0
数码率
fb=1/0.488=2048 kb/s
03
PCM设备的组成
Basic Composition
PART THREE
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PCM通信设备原理
电力调度中心 2018年8月
目录
01.PCM基本原理 02.PCM基本帧结构 03.PCM设备的组成 04.PCM指示灯含义及常见故障处理
01
PCM基本原理
Fundamentals
PART ONE
01 PCM的概念
PCM:Pulse Code Modulation
所谓PCM，就是脉冲编码调制的简称，具体是把一个时间连 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。
总之，信令实际上就是一种用于控制的信号。
02 共路信令与随路信令
共路信令：把与许多路有关的信令信息，以及诸如网路管理所需的其 它信息，借助于地址码在单一信令信道上传输的方式称为共路信令。
随路信令：在话路内或在固定附属于该话路的信令信道内，传输该路 所需的各种信令的方式称为随路信令。
16帧 ， 2.0 ms 复 帧 结构 F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15
CH1 7
… … …
F15 a b c d a b c d
PCM30/32路制CH1式基群CH帧3 结构
34
5
0
02 PCM基本帧结构的主要参数
帧周期:
125us
帧长度：
256bit
复帧周期 帧同步码周期
16*125us 250us
路时隙宽度： tc=125/32=3.9 μs
位时隙宽度 tb=3.9/8=0.488 μs
02 PCM基本帧结构
帧结构：指一帧周期中时隙的安排。每帧分为32个时隙（0 — 31号）。 a.TS1-TS15，TS17-TS31（共30路时隙用于传话音） b.每个时隙传PCM8位编码 c.TS0传帧同步码 d.TS16传信令，即呼叫、应答等。
16帧 ， 2.0 ms 复 帧 结构 F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15
0 0 0 0 1 A2 1 1
话路 (C时H1隙6 ~ CH29)
帧 同 步信 号
复帧同
备用
步信号
比特
CH3 0
3.91 s
488 ns
奇帧 TS0 × 1 A1 1 1 1 1 1
保留给 国 内 通信 用
F1 a b c d a b c d
CH1
CH1 6
F2 a b c d a b c d
CH2
01 模拟信号数字化的过程
模拟信号数字化
抽样
量化
编码
01 什么是抽样
f (t)
y (t) k (t)
0
t
0
t
0
t
抽样：不断地以固定的时间间隔采集模拟信号当时的瞬时值。
01 低通抽样定理
对于一个带限模拟信号f(t)，假设其频带为（0，fH），若以抽样频率 fs≥2fH对其进行抽样的话（抽样间隔Ts≤1/fs），则f(t)将被其样值信 号ys(t)=(f(nTs))完全确定。或者说，可从样值信号ys(t)=(f(n(Ts))中 无失真地恢复出原信号f(t)。
02 时分多路复用的同步
时分多路复用的关键是同步。为使通信正常进行，在收发两端的 开关必须同频同相。同频指两开关的旋转速度要完全相同；同相 指两开关的位置（步调）要一致，发端开关接通第一路信号时， 收端开关也要接通第一路信号。
02 时分多路复用的几个基本概念
帧：抽样时各路信号每轮一次抽样的总时间（即开关旋转一周的 时间），也就是一个抽样周期。 路时隙：合路的信号每个样值所允许的时间间隔。 位时隙：1位码占用的时间。
32路 时 隙， 256 bit,125s
帧结构
TS 0
1
2
3
45
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
偶帧 TS0
帧 同 步时 隙
话路 时隙
信 令 时隙
(CH1 ~ CH15)
×0 0 1 10 1 1
复帧同步码
复帧失步告警码：复帧同步 时A2＝0， 反之A2=1
02 信令Signaling
例如打电话：当我们开始打电话的时候，拿起电话机时就有信号传到 当地的电信局端，一系列交换后，本局端就先在网络上发送信令，等 对端收到信令后回应一个信令同意通话，此时网络上传输信令功能就 算完成了，开始传输语音信号，就可以通话了。等电话结束的时候， 同样需要通过信令来控制电路拆除。
折叠二进制：最高位表示极性，其他位表示绝对值
0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000
7 （+7） 6 （+6） 5 （+5） 4 （+4） 3 （+3） 2 （+2） 1 （+1） 0 （+0）
1111 15 （-7） 1110 14 （-6） 1101 13 （-5） 1100 12 （-4） 1011 11 （-3） 1010 10 （-2） 1001 9 （-1） 1000 8 （-0）
每一路信 号所占的 时间称为 “路时隙”
02 时分多路复用
02 时分多路复用
开关SA1旋转一周，依次对每一路信号进行了一次抽样，旋转一周 的时间等于一个抽样周期。开关旋转一周得到的各路信号抽样值 合为一“帧”。 开关SA2旋转一周，依次将每一路信号送给相应的接收者。 开关SA1不仅实现了对每一路信号每隔Ts时间抽样的目的，同时还 起到了复用合路的作用。称为“合路门”，开关SA2称为“分路门”。
01 13折线压缩编码
C1
极性码
C2 C3 C4
段落码
C5 C6 C7 C8
段内码
具体做法是： 用段落码的8种可能状态分别代表8个段落的段落电平，段内码的16种可 能状态分别代表每一段落的16个均匀划分的量化间隔。
02
PCM基群帧结构
Primary Frame Structure
PART TWO
32路 时 隙， 256 bit,125s
帧结构
TS 0
1
2
3
45
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
偶帧 TS0
帧 同 步时 隙
话路 时隙
信 令 时隙
(CH1 ~ CH15)
×0 0 1 10 1 1
TS16为信令时隙（eg：振铃、占线）：每个话路的信令码需4位，这样， 1个 TS16时隙可传两个话路的信令码；信令的取样频率仅为500Hz，所 以每16帧轮流传送一次，就可全部传完30个话路的信令。 规定每16帧叫做1复帧，记为 F0~F15，其中 F1~F15的TS16前4位码用来传 送1~15话路的信令，后4位依次传送16~30话路的信令； F0的TS16：0000 1A211
0 0 0 0 1 A2 1 1
话路 (C时H1隙6 ~ CH29)
帧 同 步信 号
复帧同
备用
步信号
比特
CH3 0
3.91 s
488 ns
奇帧 TS0 × 1 A1 1 1 1 1 1
保留给 国 内 通信 用
F1 a b c d a b c d
CH1
CH1 6
F2 a b c d a b c d
02 PCM复帧
f(t) = 2.2
f(t) = 2.0
f(t) = 3.7
f(t) = 4.0
01 关于量化的几个概念
量化值（量化电平）：确定的量化后的取值。 量化级：量化值的个数。 量化间隔（量化台阶）：相邻两个量化值之差。 量化噪声（量化误差）：由于量化而引起的误差。
01 量化方式
两种量化方式：均匀量化与非均匀量化
非均匀量化是根据信号的幅度来确定量化的间隔。
01 非均匀量化:A率十三折线量化
y
压缩： 发送端 作非线 性变换 （令弱 信号的 增益大 强信号 的增益 小）， 然后再 进行均 匀量化 和编码。
7/8 6/8 5/8 4/8 3/8 2/8 1/8
0
1/8
1/4
1/128
1/32 1/16
1/2
第一三 象限对 称，共 分16段， 中间四 段斜率 相同， 为一条 直线， 共十三 条折线， 故称十 三折线
0 0 0 0 1 A2 1 1
话路 (C时H1隙6 ~ CH29)
帧 同 步信 号
复帧同
备用
步信号
比特
CH3 0
3.91 s
488 ns
奇帧 TS0 × 1 A1 1 1 1 1 1