数字通信原理 第2章(毛京丽 第4版 人邮)讲解
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38
2.4.1 均匀量化－－思考
为什么语音信号的量化不采用均匀量化？
39ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.4.2 非均匀量化---定义
2.3.2 低通型信号的抽样
14
思考：若抽样频率取8kHz，画出抽样信号 的频谱，并说明此频谱出现了什么象？
15
2.3.3 带通型信号的抽样
以带通信号为例，频带范围12.5~17.5kHz
一下
f s 35kHz
一上
取抽样频率为35kHz
频带利用率低
一次下边带：35－（12.5~17.5）＝17.5~22.5
37
2.4.1 均匀量化－－思考
为什么语音信号的量化不采用均匀量化？ 均匀量化的特点：在量化区内，大、小信号的量
化间隔相同，最大量化误差相同；则小信号的 量化信噪比小，大信号的量化噪声比大。
均匀量化的缺点：在N大小适当时，均匀量化小 信号的量化信噪比太小，不满足要求；而大信 号的量化信噪比较大，远远满足要求。
数字通信原理 第2章 语音信号编码--PCM
主讲人：XXX
1
第2章 语音信号编码（PCM）
1、理解语音信号的概念与分类;
2、掌握PCM通信系统的构成;
3、理解抽样概念；掌据低通型信号、带通型信号的 抽样；了解与抽样有关的误差；
4、理解量化的定义与均匀量化；掌握非均匀量化； 理解量化信噪比；
5、掌握A律13折线的码字安排，编码方法，编、解 码电平及编、解码误差；理解编码的概念；
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， 即把离散的幅度值 变换为数字信号6 。
2.2 PCM通信系统的构成-（2）信道部分
信道部分包括传输线路及再生中继器。 •再生中继器：消除叠加在信号上的噪声干扰，还原成发送 的数字信号。
7
2.2 PCM通信系统的构成-（3）数/模部分
一次上边带：35+（12.5~17.5）＝47.5~52.5
16
2.3.3 带通型信号的抽样
思考：为了提高频带利用率，同时又使 抽样后的信号频谱不混叠，那么fs到 底应该怎么选择呢？
B fM f0 6 n ( f0 / B)T 1
17
2.3.3 带通型信号的抽样
18
2.3.3 带通型信号的抽样
量化间隔（Δ）：量化级的大小。 均匀量化中Δ=2U/N。
N=8
33
2.4.1 均匀量化－－几个重要定义
量化值：量化输出的离散电平。
2.4.1 均匀量化－－讨论
1、量化值的二进制编码表示
量化值的数目等于量化级数N，每个量化值要用 l位二进制编码表示，量化级数越多，需要的 量化位数越多。
没有量化，会出现什么情况呢？
3
2.2 脉冲编码调制（PCM）通信系统的构成
脉冲编码调制（PCM）的概念 PCM---是对模拟信号的瞬时抽样值量化、编码，
以将模拟信号转化为数字信号。
4
2.2 脉冲编码调制（PCM）通信系统的构成
5
2.2 PCM通信系统的构成-（1）模/数变换
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
9
2.3.2 低通型信号的抽样
2、抽样的分类 模拟信号的频率范围为
抽样信号频谱的频率成分：
10
原始频带 重叠区域
11
2.3.2 低通型信号的抽样
为接收商准确地恢复原模拟信号，避免重叠区 域，应满足抽样定理： 为了留有一定的防卫带，
话音信号频率范围：
12
2.3.2 低通型信号的抽样
13
24
2.4 量化－－－－引入
25
2.4 量化－－－－量化的定义
量化：将幅度域上连续取值的信号（样值序列）
变换为幅度域上离散取值信号的过程。
例如：量化前，样值序列
量化后，量化值
26
2.4 量化－－－－量化的分类
根据量化后的输出信号和量化前的输入信号之间 的关系，量化分为：
均匀量化： 量化后的输出信号和量化前的输入信号之间
19
2.3.3 带通型信号的抽样
若令n次下边带、（n+1）次 上边带与原始频带间隔相等 （默认），则：
20
2.3.3 带通型信号的抽样
21
2.3.3 带通型信号的抽样
22
2.3.3 带通型信号的抽样
23
2.4 量化－－－－引入
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
35
2.4.1 均匀量化－－讨论
2、量化误差的概念
量化误差e (t)
=|量化值-样值|
量化前的波形 量化后的波形
书上的图2-14，P24
2.4.1 均匀量化－－讨论
3、量化噪声的概念 量化噪声：量化误差就好比如有一个噪声叠加在
原来的信号上起干扰作用，称为量化噪声。 量化信噪比：语音信号平均功率/噪声功率
的关系是均匀的阶梯关系。
非均匀量化： 量化后的输出信号和量化前的输入信号之间
的关系是非均匀的关系。 27
2.4.1 均匀量化－－定义
书上的图2-14，P24
量化前的波形 量化后的波形
28
2.4.1 均匀量化－－几个重要定义
U=4Δ
-U=-4Δ
29
2.4.1 均匀量化－－几个重要定义
过载区：量化输出不再随输入信号变化， 而是保持在输出的最大量化值上。
6、单片集成PCM编解码器（选修）;
2
2.1 语音信号编码的基本概念
语音信号的编码指模拟话音信号的数字化。可 分为三大类型：
类型
概念
典型示例
波形编码 对信号的波形进行的编码。
参量编码 提取语声信号的一些特征参量， 对其进行的编码。
PCM、 DPCM、 ADPCM等
LPC等声码 器
混合编码：在参量编码的基础上，引入了一 子带编码 定的波形编码的特征。
30
2.4.1 均匀量化－－几个重要定义
非过载区（量化区）：-U~+U，量化输出随输 入信号的变化而离散变化。
非过载区
31
2.4.1 均匀量化－－几个重要定义
量化级及量化级数（N）：在量化区-U~+U内划分为N个 小间隔，每个间隔称为一个量化级；间隔个数为量化级数。
N=8
32
2.4.1 均匀量化－－几个重要定义
•解码----解码是编码的 反过程，解码后还原为 PAM信号（假设忽略量 化误差）。 •低通----收端低通的作 用是恢复或重建原模拟
8
信号。
2.3 抽样
2.3.1 抽样的概念及分类
1、抽样的概念---抽样是每 隔一定的时间间隔T抽取模 拟信号的一个瞬时值（样值）。
模拟信号
在时间上离散化
PAM信号
2.4.1 均匀量化－－思考
为什么语音信号的量化不采用均匀量化？
39ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.4.2 非均匀量化---定义
2.3.2 低通型信号的抽样
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思考：若抽样频率取8kHz，画出抽样信号 的频谱，并说明此频谱出现了什么象？
15
2.3.3 带通型信号的抽样
以带通信号为例，频带范围12.5~17.5kHz
一下
f s 35kHz
一上
取抽样频率为35kHz
频带利用率低
一次下边带：35－（12.5~17.5）＝17.5~22.5
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2.4.1 均匀量化－－思考
为什么语音信号的量化不采用均匀量化？ 均匀量化的特点：在量化区内，大、小信号的量
化间隔相同，最大量化误差相同；则小信号的 量化信噪比小，大信号的量化噪声比大。
均匀量化的缺点：在N大小适当时，均匀量化小 信号的量化信噪比太小，不满足要求；而大信 号的量化信噪比较大，远远满足要求。
数字通信原理 第2章 语音信号编码--PCM
主讲人：XXX
1
第2章 语音信号编码（PCM）
1、理解语音信号的概念与分类;
2、掌握PCM通信系统的构成;
3、理解抽样概念；掌据低通型信号、带通型信号的 抽样；了解与抽样有关的误差；
4、理解量化的定义与均匀量化；掌握非均匀量化； 理解量化信噪比；
5、掌握A律13折线的码字安排，编码方法，编、解 码电平及编、解码误差；理解编码的概念；
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， 即把离散的幅度值 变换为数字信号6 。
2.2 PCM通信系统的构成-（2）信道部分
信道部分包括传输线路及再生中继器。 •再生中继器：消除叠加在信号上的噪声干扰，还原成发送 的数字信号。
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2.2 PCM通信系统的构成-（3）数/模部分
一次上边带：35+（12.5~17.5）＝47.5~52.5
16
2.3.3 带通型信号的抽样
思考：为了提高频带利用率，同时又使 抽样后的信号频谱不混叠，那么fs到 底应该怎么选择呢？
B fM f0 6 n ( f0 / B)T 1
17
2.3.3 带通型信号的抽样
18
2.3.3 带通型信号的抽样
量化间隔（Δ）：量化级的大小。 均匀量化中Δ=2U/N。
N=8
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2.4.1 均匀量化－－几个重要定义
量化值：量化输出的离散电平。
2.4.1 均匀量化－－讨论
1、量化值的二进制编码表示
量化值的数目等于量化级数N，每个量化值要用 l位二进制编码表示，量化级数越多，需要的 量化位数越多。
没有量化，会出现什么情况呢？
3
2.2 脉冲编码调制（PCM）通信系统的构成
脉冲编码调制（PCM）的概念 PCM---是对模拟信号的瞬时抽样值量化、编码，
以将模拟信号转化为数字信号。
4
2.2 脉冲编码调制（PCM）通信系统的构成
5
2.2 PCM通信系统的构成-（1）模/数变换
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
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2.3.2 低通型信号的抽样
2、抽样的分类 模拟信号的频率范围为
抽样信号频谱的频率成分：
10
原始频带 重叠区域
11
2.3.2 低通型信号的抽样
为接收商准确地恢复原模拟信号，避免重叠区 域，应满足抽样定理： 为了留有一定的防卫带，
话音信号频率范围：
12
2.3.2 低通型信号的抽样
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2.4 量化－－－－引入
25
2.4 量化－－－－量化的定义
量化：将幅度域上连续取值的信号（样值序列）
变换为幅度域上离散取值信号的过程。
例如：量化前，样值序列
量化后，量化值
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2.4 量化－－－－量化的分类
根据量化后的输出信号和量化前的输入信号之间 的关系，量化分为：
均匀量化： 量化后的输出信号和量化前的输入信号之间
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2.3.3 带通型信号的抽样
若令n次下边带、（n+1）次 上边带与原始频带间隔相等 （默认），则：
20
2.3.3 带通型信号的抽样
21
2.3.3 带通型信号的抽样
22
2.3.3 带通型信号的抽样
23
2.4 量化－－－－引入
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
35
2.4.1 均匀量化－－讨论
2、量化误差的概念
量化误差e (t)
=|量化值-样值|
量化前的波形 量化后的波形
书上的图2-14，P24
2.4.1 均匀量化－－讨论
3、量化噪声的概念 量化噪声：量化误差就好比如有一个噪声叠加在
原来的信号上起干扰作用，称为量化噪声。 量化信噪比：语音信号平均功率/噪声功率
的关系是均匀的阶梯关系。
非均匀量化： 量化后的输出信号和量化前的输入信号之间
的关系是非均匀的关系。 27
2.4.1 均匀量化－－定义
书上的图2-14，P24
量化前的波形 量化后的波形
28
2.4.1 均匀量化－－几个重要定义
U=4Δ
-U=-4Δ
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2.4.1 均匀量化－－几个重要定义
过载区：量化输出不再随输入信号变化， 而是保持在输出的最大量化值上。
6、单片集成PCM编解码器（选修）;
2
2.1 语音信号编码的基本概念
语音信号的编码指模拟话音信号的数字化。可 分为三大类型：
类型
概念
典型示例
波形编码 对信号的波形进行的编码。
参量编码 提取语声信号的一些特征参量， 对其进行的编码。
PCM、 DPCM、 ADPCM等
LPC等声码 器
混合编码：在参量编码的基础上，引入了一 子带编码 定的波形编码的特征。
30
2.4.1 均匀量化－－几个重要定义
非过载区（量化区）：-U~+U，量化输出随输 入信号的变化而离散变化。
非过载区
31
2.4.1 均匀量化－－几个重要定义
量化级及量化级数（N）：在量化区-U~+U内划分为N个 小间隔，每个间隔称为一个量化级；间隔个数为量化级数。
N=8
32
2.4.1 均匀量化－－几个重要定义
•解码----解码是编码的 反过程，解码后还原为 PAM信号（假设忽略量 化误差）。 •低通----收端低通的作 用是恢复或重建原模拟
8
信号。
2.3 抽样
2.3.1 抽样的概念及分类
1、抽样的概念---抽样是每 隔一定的时间间隔T抽取模 拟信号的一个瞬时值（样值）。
模拟信号
在时间上离散化
PAM信号