信号的有效传输技术

▪ 带通型抽样定理：对于某一上截止频率为 fH，下截止频率为 fL，带宽
为B fH fL fL的带通模拟信号，所需最小抽样频率应满足
▪
fs
2B(1
M) N
（3-4）
▪ 按照式（3-4）可画出 fH 和 fL 关系曲线如图3-8所示。
图3-6 模拟信号的抽样过程
图3-8 f H 和 f L 的关系曲线
个环节的理解。
▪ ⑷通过图形、图像通信终端——传真机案例
分析，巩固理论知识，将理论与实际结合起 来，同时拓展学生知识面。
4.建议学时 ：18学时
5.推荐学习方法
▪ ⑴本模块要注重概念、原理的理解
▪ ⑵理论学习要注意结合给出的案例及实践
训练来理解。
▪ ⑶通过典型例题掌握PCM编码方法。
▪ ⑷实践训练中要注意分析波形之间的关系。
▪ 编码需要解决四个方面的问题：一是选择编码码型；二是
码百度文库安排；三是编码原理；四是实现电路。
3.4 PCM编码与解码
▪ 3.4.1编码码型
▪ 码型是指按一定规律所编出的所有码字的集合，而码字是由多位二进
制码构成的组合。码型的实质就是编码时的规律性。语音信号编码所 用码型，常采用自然二进制码和折叠二进制码两种。
▪ 电话机的基本组成示意图如图3-1所示。
图3-1 电话机的基本组成示意图
技术解读
3.1 脉冲编码调制概述 3.2 模拟信号的抽样 3.3 抽样信号的量化 3.4 PCM编码与解码 3.5 语音压缩编码技术 3.6 复用与复接技术
3.1脉冲编码调制概述
▪ 脉冲编码调制PCM(Pulse Code Modulation)是实现模拟信号数字
数字通信技术及应用
模块三 信号的有效传输技术
教学导航
1.知识重点 2.知识难点 3.推荐教学方式 4.建议学时数 5.推荐学习方法 6.必须掌握的理论知识 7.必须掌握的技能
1.知识重点
▪ ⑴PCM系统组成及各步骤的作用。 ▪ ⑵低通及带通抽样定理应用。 ▪ ⑶均匀量化及非均匀量化的基本思想。 ▪ ⑷A律13折线逐次反馈比较型编码方法。 ▪ ⑸频分复用、时分复用的原理与应用领域。 ▪ ⑹数字复接的原理。 ▪ ⑺PDH和SDH帧结构及复接体系。
3.2模拟信号的抽样
▪ 3.2.4抽样信号的保持
▪ 在理论上，抽样过程可以看作是周期性单位冲激脉冲和此模拟信号相
乘。但在实际中，往往用周期性窄脉冲来代替冲激脉冲。在实际的 PCM电话通信中，抽样脉冲宽度τ一般取得很小，通常为2~4bit（1 bit 相当于488ns）。
▪ 如图3-9所示为采用运算放大器的多路抽样保持系统原理图。
▪ 非均匀量化是量化间隔按某一特定规律随输入信号样值大小变化的一
种量化方式。其基本思想就是减小小信号的量化间隔，增大大信号的 量化间隔。以牺牲大信号的信噪比为代价，来提高小信号的信噪比， 从而保证通信质量。
▪ 1．非均匀量化的实现 ▪ 2．A律13折线压缩特性 ▪ 3．μ律15折线压缩特性 ▪ 4．A律13折线压缩特性量化区间的划分
3.4 PCM编码与解码
▪ 编码就是将量化后的PAM信号转换成对应的二进制代码的
过程。它是脉冲编码调制过程的最后一个环节。编码后得 到的二进制码组信号就是PCM信号。
▪ 编码有多种方式：按编码性质来分有线性和非线性之分；
从结构上来分有逐次反馈型、级联型、混合型之分；从编 码器所处位置来分有单路编码和群路编码之分。
务是每隔一定的时间间隔抽取模拟信号的一个瞬时取值，称之为样值。 如图3-5所示
图3-5 抽样过程示意图
3.2模拟信号的抽样
▪ 3.2.2低通模拟信号的抽样定理
▪ 下面以抽样过程时域和频域对照的直观图形来理解该抽样定理，如图
3-6所示。
图3-6 模拟信号的抽样过程
3.2模拟信号的抽样
▪ 3.2.3带通模拟信号的抽样定理
2.知识难点
▪ ⑴A律13折线压缩特性。 ▪ ⑵逐次反馈比较型编码原理。 ▪ ⑶DPCM、ADPCM等语音压缩编码技术的原理。 ▪ ⑷PDH和SDH的特点、帧结构、复接体系。
3.推荐教学方式
▪ ⑴通过音频通信终端——电话机的介绍，导
出模拟信号数字化技术，激发学生学习兴趣。
▪ ⑵本模块图片较多，可采用多媒体教学。 ▪ ⑶通过系统实验，加深对PCM编译码过程各
6.必须掌握的理论知识
▪ ⑴PCM系统组成及各步骤的作用。 ▪ ⑵低通及带通抽样定理。 ▪ ⑶均匀量化及非均匀量化的基本思想。 ▪ ⑷A律13折线逐次反馈比较型编码方法。 ▪ ⑸频分复用、时分复用、数字复接的原理。 ▪ ⑹PDH和SDH帧结构及复接体系。
7.必须掌握的技能
▪ ⑴会调测抽样定理与PAM实验系统的关键点波形，
▪ 3.3.2均匀量化
▪ 均匀量化是指量化区内的量化间隔是均匀划分的。均匀量化输出与输
入之间的特性是一个均匀的阶梯关系，以“四舍五入法”为例，如图 3-14（a）所示。量化误差的特性如图3-14（b）所示。
图3-14 “四舍五入法”均匀量化特性与量化误差特性
3.3抽样信号的量化
▪ 3.3.3非均匀量化
化的最常用的一种方法。它的任务是把时间连续、取值连续的模拟 信号转换成为时间离散、取值离散的数字信号。这一数字化过程一 般包含抽样、量化和编码三个步骤。
▪ PCM通信系统原理框图如图3-4所示。
3.2模拟信号的抽样
▪ 3.2.1抽样过程
▪ 抽样是把时间连续的模拟信号变成时间离散信号的一种过程，它的任
3.3抽样信号的量化
▪ 3.3.1量化过程
▪ 量化就是将幅度连续变化的样值序列信号按一定规则离散化，变换成
幅度离散的样值序列信号的过程，即用有限个幅值近似代替无穷多个 取值的过程。
▪ 如图3-13所示，给出了一个量化过程的例子。
图3-13 量化过程 ●—信号抽样值；○—信号量化值
3.3抽样信号的量化
并进行对比分析。
▪ ⑵会调测PCM实验系统的关键点波形，并进行对比
分析。
▪ ⑶对于给定的样值信号能编出PCM 8位码。
案例导入3 音频通信终端
▪ 音频通信终端是通信系统中应用最为广泛的一类通信终端，它
可以是应用于普通电话交换网络PSTN的普通模拟电话机、录 音电话机、投币电话机、磁卡电话机、IC卡电话机，也可以是 应用于ISDN网络的数字电话机以及应用于移动通信网的无线手 机。此外，具备声卡的计算机在软件支持下，也可完成音频通 信终端的功能。