2.3脉冲编码调制(PCM)
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(PCM)实验完整版文档
负电源引脚。VBB=-5V±5%。
❖ 定时部分
❖ TP3067编译码器所需的定时脉冲均由定时部分提供。这里只 需要主时钟2048KHz和帧定时8KHz信号。
❖ 为了简化实验内容，本实验系统的编译码部分公用一个定时源
以确保发收时隙的同步。在实际的PCM数字电话设备中，必须 有一个同步系统来保证发收同步的。 动态范围应大于CCITT(国际电报、电话咨询委员会)建议的框架(样板值)，如图所示。
2、 实验电路
TP3067的管脚定义简述如下：
❖ PCM编译码器简介
(1) VPO+ 接收功放的同向输出。 (2) GNDA 模拟地。所有信号以
VPO+
1
20
VBB
这个引脚为参考点。
(三GN)D系A 统性能测试 2
19
VFXI+
1、复习《通信系统原理》中有关编译码和PCM通信系统的内容；
(3) VPO(4) VPI
三、实验原理和电路说明
发滤
编
码
波器
器
Voice 混合
装置
收滤
译
码
波器
器
合
发
路
分 收
路
PCM数字电话终端机的结构示意图
模拟信源 x (t ) 预滤波
x(n) 波形编码器
抽样器
量化、编码
x(t)
模拟终端
发送端
接收端
数字信道
重建滤波器
x(n)
抽样保持、x/sinx低通
波形解码器
PCM原理图
1、PCM编译码原理
❖ PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。
❖ 抽样：把连续时间模拟信号转换成离散时间连续幅
脉冲编码调制PCM
脉冲编码调制（PCM）什么是脉冲编码调制（PCM）脉冲编码调制（Pulse Code Modulation，简称PCM）是一种数字通信技术，用于将模拟信号转化为数字信号进行传输。
PCM是一种有损压缩算法，它将连续模拟信号离散化成固定的采样值，并使用一定的编码方案进行表示。
脉冲编码调制的原理脉冲编码调制的原理主要包括三个步骤：采样、量化和编码。
采样采样是指对连续的模拟信号进行间隔一定时间采集取样。
采样过程中，将模拟信号的幅度值在时间轴上不断取样并离散化。
采样率是指每秒钟采集的样本数，通常以赫兹（Hz）为单位。
较高的采样率可以更准确地还原模拟信号。
量化量化是指将采样得到的模拟信号幅度值映射到离散的数值上，以减少数据量。
量化的单位被称为量化水平或量化位数，通常以比特（bit）为单位。
较高的量化位数可以提供更高的精度，但也会增加数据量。
编码编码是将量化后的离散信号转换为二进制码流，以便通过数字通信系统进行传输。
常用的编码方式包括直接二进制编码（Differential Pulse Code Modulation，DPCM）、调制码（Delta Modulation，DM）和PAM（脉冲幅度调制）等。
脉冲编码调制的应用脉冲编码调制广泛应用于音频、视频和数据传输等领域。
以下是一些常见的应用场景：电话通信脉冲编码调制被广泛应用于传统的电话通信系统中。
通过PCM，模拟信号可以转换成数字化的信号，并通过电话网络进行传输。
音频编码在音频编码中，PCM被用于将模拟音频信号转换为数字音频信号，以便于储存和传输。
常见的音频编码标准包括CD音质的16位PCM编码和DVD音质的24位PCM编码。
数字视频在数字视频处理中，PCM常用于将模拟视频信号转换为数字视频信号，以实现高质量的视频编码和传输。
PCM可以通过降低采样率和量化位数，来减小视频数据的体积。
数据传输PCM也广泛用于数据传输领域，特别是在传输需要高精度和可靠性的信号时。
脉冲编码调制(PCM)实验报告
脉冲编码调制(PCM)实验一、 实验目的 1. 了解语音信号编译码的工作原理； 2. 验证PCM 编码原理； 3. 初步了解PCM 专用大规模集成电路的工作原理和应用； 4. 了解语音信号数字化技术的主要指标及测试方法。
二、 实验仪器双踪同步示波器1台；直流稳压电源l 台；低频信号发生器l 台；失真度测试仪l 台；PCM 实验箱l 台。
三、 实验原理 PCM 数字终端机的结构示意图如下：PCM 原理图如下：模拟信源 预滤波抽样器 波形编码器 量化、编码 数字信道波形解码器重建滤波器抽样保持、X/sinx 低通模拟终端()x t ()x n ()ˆxn ()ˆxt 发送端接收端PCM 编译码原理为：1.PCM主要包括抽样、量化与编码三个过程。
2.抽样:把连续时间模拟信号转换成离散时间连续幅度的抽样信号；3.量化:把离散时间连续幅度的抽样信号转换成离散时间离散幅度的数字信号；4.编码:将量化后的信号编码形成一个二进制码组输出。
5.国际标准化的PCM 码组(电话语音)是八位码组代表一个抽样值。
ITT G.712 详细规定了它的S/N指标，还规定比特率为64Kb/s. 使用A 律或u 律编码律。
A律13折线和其编码表为：A律13折线图A律13折线编码表段落序号段落码c2 c3 c4段内码c5 c6 c7 c88 111 0000…….11117 110 0000…….11116 101 0000…….11115 100 0000…….11114 011 0000…….11113 010 0000…….11112 001 0000…….11111 000 0000…….1111内为均匀分层量化，即等问隔16 个分层。
系统性能测试有三项指标，即动态范围、信噪比特性和频率特性。
在满足一定信噪比(SIN)条件下，编译码系统所对应的音频信号的幅度范围定义为动态范围。
PCM 编译码系统动态范围样板值图：动态范围测试框图：四、 实验步骤（一）时钟部分：1. 主振频率为4096KHz ；用示波器在测试点(1)观察主振波形，用示波器测量其频率。
数字通信原理第二章 PCM
19
抽样示意图
m (t)
M ( )
t (a ) T (t)
t
(c ) m s(t)
－ H O H (b )
T ( )
2
T
(d )
M s( )
t (e )
H O H
2
T
(f )
20
证明
设：被抽样的信号是m(t),它的频谱表达式是 M(ω)，频带限制在（0，fH)内。理想的抽样 就是用单位冲击脉冲序列与被抽样的信号相 乘，即
图 连续信号抽样示意图
8
抽样定义
所谓抽样是把时间上连续的模拟信号变成一系列 时间上离散的样值序列的过程：
图 抽样的输入与输出
满足：抽样信号可以无失真地恢复出原始 信号
图2-2 抽样器及抽样波形示意
图 相乘器抽样模型 图 开关函数
思考
关于抽样需要解决两个问题： 由抽样信号完全恢复出原始的模拟 信号，对 fs (t)和抽样频率有什么限制 条件？ 如何从抽样信号中还原出原始信号？
ms(t)m(t)T(t)
这里的抽样脉冲序列是一个周期性冲击序列， 它可以表示为
T(t) (t nTS)
21
由于δT(t)是周期性函数，其频谱δT(ω) 必然是 离散的：
2
δT(ω)= Ts δ(ω-nωs),
ωs=2πfs= 2π/Ts
根据冲击函数性质和频率卷积定理：
M s()21 M ()T()
抽样：按抽样定理把时间上连续的模拟信号转换成时间上离散 的抽样信号。 量化：把幅度上仍连续的抽样信号进行幅度离散，即指定M 个规定的电平，把抽样值用最接近的电平表示。 编码：用二进制码组表示量化后的M个样值脉冲。
编码器送出来的是串行二进制码，是典型的数字信号，经变换调制
PCM(脉冲编码调制)介绍及PCM编码的原理 毕业论文---PCM量化13折线
PCM（脉冲编码调制）介绍及PCM编码的原理摘要在数字通信信道中传输的信号是数字信号，数字传输随着微电子技术和计算机技术的发展，其优越性日益明显，优点是抗干扰强、失真小、传输特性稳定、远距离中继噪声不积累、还可以有效编码、译码和保密编码来提高通信系统的有效性，可靠性和保密性。
另外，还可以存储，时间标度变换，复杂计算处理等。
而模拟信号数字化属信源编码范围，当然信源编码还包括并/串转换、加密和数据压缩。
这里重点讨论模拟信号数字化的基本方法——脉冲编码调制，而模拟信号数字化的过程（得到数字信号）一般分三步：抽样、量化和编码。
本文讲述了PCM（脉冲编码调制）的简单介绍，以及PCM编码的原理，并分别对PCM的各个过程，如基带抽样、带通抽样、13折线量化、PCM编码以及PCM 译码进行了详细的论述，并对各过程在MATLAB7.0上进行仿真，通过仿真结果，对语音信号的均匀量化以及非均匀量化进行比较，我们得出非均匀量化教均匀量化更加有优势。
关键词：脉冲编码调制抽样非均匀量化编码译码AbstractIn the digital communication channel signal is digital signal transmission, digital transmission with the microelectronics and computer technology, its advantages become increasingly evident, the advantage of strong anti-interference, distortion, transmission characteristics of stable, long-distance relay is not the accumulation of noise Can also be effective encoding, decoding and security codes to improve the effectiveness of communications systems, reliability and confidentiality.Digitized analog signal range of source coding is, of course, also include the source code and / serial conversion, encryption and data compression. This focus on the simulation of the basic methods of digital signals - pulse code modulation, while the analog signal the digital process (to get digital signals) generally three steps: sampling, quantization and coding.This paper describes the PCM (pulse code modulation) in a brief introduction, and the PCM coding theory, and were all on the PCM process, such as baseband sampling, bandpass sampling, 13 line quantization, PCM encoding and decoding PCM a detailed Are discussed and the process is simulated on MATLAB7.0, the simulation results, the uniformity of the speech signal quantification and comparison of non-uniform quantization, we have come to teach non-uniform quantization advantage of more than uniform quantizationKeywords：Pulse Code Modulation Sampling Non-uniform quantization Coding Decoding目录1 前言 (1)2 PCM原理 (2)2.1 引言 (2)2.2 抽样(Sampling) (3)2.2.1. 低通模拟信号的抽样定理 (3)2.2.2 抽样定理 (4)2.2.3. 带通模拟信号的抽样定理 (7)2.3 量化（Quantizing） (8)2.3.1 量化原理 (8)2.3.2均匀量化 (10)2.3.3 非均匀量化 (11)2.4 编码（Coding） (18)2.5 译码 (24)2.6 PCM处理过程的其他步骤 (26)2.7 PCM系统中噪声的影响 (27)3 算例分析 (29)3.1 无噪声干扰时PCM编码 (30)3.2 噪声干扰下的PCM编码 (36)结论 (42)致谢 (43)参考文献 (44)附录 (45)1 前言数字通信系统中信道中传输的是数字信号，数字传输随着微电子技术和计算机技术的发展，其优越性日益明显，优点是抗干扰强、失真小、传输特性稳定、远距离中继噪声不积累、还可以有效编码、译码和保密编码来提高通信系统的有效性，可靠性和保密性。
脉冲编码调制 (2)
脉冲编码调制简述脉冲编码调制（PulseCodeModulation），简称PCM。
脉冲编码调制就是把一个时间，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。
脉冲编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。
分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。
根据CCITT的建议，为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种建议方式，分别为A律和μ律方式，我国采用了A律方式，由于A律压缩实现复杂，常使用13折线法编码。
PCM的优点就是音质好，缺点就是体积大。
PCM可以提供用户从2M到155M速率的数字数据专线业务，也可以提供话音、图象传送、远程教学等其他业务。
PCM有两个标准（表现形式）：E1和T1。
脉冲编码调制(pulse code modulation，PCM)是概念上最简单、理论上最完善的编码系统，是最早研制成功、使用最为广泛的编码系统，但也是数据量最大的编码系统。
它是一种直接、简单地把语音经抽样、A/D转换得到的数字均匀量化后进行编码的方法，是其他编码算法的基础。
1.功能介绍PCM复用设备是采用了最新的大规模数字集成电路和厚薄膜工艺技术而推出的新一代高集成度单板PCM基群复接设备，它可以在标准的PCM30基群即2M传输通道上直接提供30路终端业务接口。
用户接口类型多样（包括语音、数据、图象），均以小型模块化部件方式装配到母板上，各种用户模块可以混合装配。
支持来电显示，可提供反极信令用于实时计费，具有集中监控功能，方便用户维护管理。
输入的模拟信号m(t)经抽样、量化、编码后变成了数字信号(PCM信号)，经信道传输到达接收端，由译码器恢复出抽样值序列，再由低通滤波器滤出模拟基带信号m(t)。
通常，将量化与编码的组合称为模/数变换器（A/D变换器)；而译码与低通滤波的组合称为数/模变换器(D/A变换器)。
前者完成由模拟信号到数字信号的变换，后者则相反，即完成数字信号到模拟信号的变换。
脉冲编码调制
X
(w)
X
s
(w)
H
(w)
x(t) h(t) xs (t)
核函数
1
Ts
x(nTs
)
sin wH (t wH (t
nTs nTs )
)
二、带通抽样定理（频分多路，截波电话）
最高频率f H，最高频率f L ，限带(f L ， f H)，带宽为B
抽样频率fs 应满足下列关系式:
fH
fS 2( fH fL)(1 M ) 2B(1 M ) 2B B
X sf
( )
A
TS
n
X (
n
s
)
sin( /
/ 2
2)
存在孔径失真
解调时采用的抽样保持电路引入了失真项，为了使输出
信号最大，一般取TS 。接收端必须采用滤波器：
根据输入语音得出模型参数并传输，在收端恢复。 – 编码速率较低，1.2~4.8 kbps – 包括各种线形预测编码(LPC)方法和余弦声码器 – 语音质量中等，不满足商用要求
• 混合编码：波形编码+参量编码 (LPAS)
– 包括GSM的RPE-LPC编码和VSELP编码
语音编码的标准
• G.711 • G.721 • G.722 • G.723 • G.728 • G.729
N
N
fH
B
其中 B
fH
fL ，M
fH B
fH B
fH B
N
（余数），N
fH B
为不超过 fH fH 的最大正整数（ N 1 ），必有0≤M＜1。
fH fL B
带通信号的抽样频率在2B至4B间变动
1. fH=NB时
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
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
脉冲编码调制(PCM)实验报告
实验四脉冲编码调制(PCM)实验一、实验目的通过本实验,学生应达到以下要求:1,了解语音信号PCM编译码的工作原理及实现过程.2,验证PCM编译码原理.3,初步了解PCM专用大规模集成电路的工作原理和应用.4,了解语音信号数字化技术的主要指标,学习并掌握相应的测试方法.二、实验内容本实验可完成以下实验内容：⏹观察测量PCM调制解调的各种时隙信号⏹观察编译码波形⏹测试动态范围、信噪比和系统频率特性⏹对系统性能指标进行测试和分析◆系统输出信噪比特性测量◆编码动态范围和系统动态范围测量◆系统幅频特性测量◆空载噪声测量三、基本原理脉冲编码(PCM)技术已经在数字通信系统中得到了广泛的应用.十多年来,由于超大规模集成技术的发展,PCM通信设备在缩小体积,减轻重量,降低功耗,简化调试以及方便维护等方面都有了显著的改进.目前,数字电话终端机的关键部件,如编译码器(Codec)和话路滤波器等都实现了集成化.本实验是以这些产品编排的 PCM 编译码系统实验,以期让实验者了解通信专用大规模集成电路在通信系统中应用的新技术.PCM 数字电话终端机的构成原理如图 4.1 所示.实验只包括虚线框内的部分,故名 PCM 编译码实验.图4.1 PCM数字电话终端机的结构示意图1、实验原理和电路说明PCM编译码系统由定时部分和PCM编译码器构成,电路原理图附于本章后.◆PCM编译码原理为适应语音信号的动态范围,实用的PCM编译码必须是非线性的.目前,国际上采用的均是折线近似的对数压扩特性.ITU-T 的建议规定以 13 段折线近似的 A 律(A=87.56)和15段折线近似的μ律(μ=255)作为国际标准.A 律和μ律的量化特性初始段如图 4.2 和图 4.3所示.A律和μ律的编译码表分别列于表1和表2.(附本章后) 这种折线近似压扩特性的特点是:各段落间量阶关系都是 2 的幂次,在段落内为均匀分层量化,即等间隔16个分层,这些对于用数字电路实现非线性编码与译码是极为方便的.◆PCM编译码器简介鉴于我国国内采用的是A律量化特性,因此本实验采用TP3067专用大规模集成电路,它是CMOS工艺制造的单片PCMA律编译器,并且片内带输入输出话路滤波器.TP3067的管脚如图4.4所示,内部组成框图如图4.5所示.TP3067的管脚定义简述如下:(1)VPO+ 收端功率放大器的同相输出端.(2)GNDA 模拟地.所有信号都以此管脚为参考.(3)VPO- 收端功放的反相输出端.(4)VPI 收端功放的反相输入端.(5)VFRO 接收部分滤波器模拟输出端.(6)VCC +5V电压输入.(7)FSR接收部分帧同步时隙信号,是一个8KHz脉冲序列.(8)DR接收部分PCM码流解码输入端.(9)BCLKR/CLKSEL位时钟(bitclock),它使PCM码流随着FSr上升沿逐位移入Dr端,位时钟可以为从 64KHz 到 2048MHz 的任意频率.或者作为一个逻辑输入选择 1536MHz,1544MHz 或2048MHz,用作同步模式的主时钟.(10)MCLKR/PDN接收部分主时钟,它的频率必须为1536MHz,1544MHz或2048MHz.可以和MCKLx异步,但是同步工作时可达到最佳状态.当 MCLKx 接低电平,MCLKR被选择为内部时钟,当MCLKx接高电平,该芯片进入低功耗状态.(11)MCLKx发送部分主时钟,必须为1536MHz,1544MHz或2048MHz.可以和MCLKR异步,但是同步工作时可达到最佳状态.(12)BCLKx发送部分时钟,使PCM码流逐位移入DR端.可以为从64KHz到2048MHz的任意频率,但必须和MCLKx同步.(13)Dx发送部分PCM码流编码输出端.(14)FSx发送部分帧同步时隙信号,为一个8KHz的脉冲序列.(15)TSx漏极开路输出端,它在编码时隙输出低电平.(16)ANLB 模拟反馈输入端.在正常工作状态下必须置成逻辑"0".当置成逻辑"1"时,发送部分滤波器的输入端并不与发送部分的前置滤波器相连,而是和接收部分功放的VPO+相连.(17)GSx发送部分输入放大器的模拟基础,用于在外部同轴增益.（18）VFxI发送部分输入放大器的反相输入端。
脉冲编码调制技术的实现步骤
脉冲编码调制技术的实现步骤
脉冲编码调制（PCM）是一种将模拟信号转换为数字信号的技术，通常用于数字通信系统中。
下面是 PCM 技术的实现步骤：
1. 采样：对模拟信号进行采样，以获取离散的样本值。
采样频率
通常为信号最高频率的两倍以上，以确保能够正确地表示原始信号。
2. 量化：对采样得到的样本值进行量化，将其转换为有限数量的
离散值。
量化过程中，通常会将样本值映射到一组预定的量化级别上，每个量化级别对应一个数字编码。
3. 编码：对量化后的数字编码进行编码，以便在数字通信系统中
传输。
常用的编码方式包括二进制编码、格雷码编码等。
4. 传输：将编码后的数字信号通过数字通信系统进行传输，例如
通过数字通信信道或数字存储介质。
5. 解码：在接收端，对接收到的数字信号进行解码，将其还原为
量化后的数字编码。
6. 量化：对解码得到的数字编码进行量化，将其转换回采样后的
样本值。
7. 重构：使用量化后的样本值重构原始模拟信号。
需要注意的是，PCM 技术在实现过程中可能会引入量化误差和噪声，因此需要在设计和实现过程中进行优化，以提高系统的性能和质量。
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！。
PCM脉冲编码调制
第3章 脉冲编码调制(PCM)
可见大信号与小信号的相对误差相差6倍。相对误
差大意味着小信号的信噪比小。显然，提高小信号的 信噪比（降低小信号的相对误差）与提高系统的简单
性、可靠性、经济性等指标是相互矛盾的。那么，我
们能否找到一种方法解决这一对矛盾，既提高了小信 号的信噪比，又不过多地增加量化级（细化量化间
f (t)
y (t)
k (t)
0
t
0
t
0
t
图3―1 抽样概念示意图
第3章 脉冲编码调制(PCM)
图3―2是脉冲编码调制的过程示意图。图3―2（a）
是一个以Ts为时间间隔的窄脉冲序列p(t)，因为要用它 进行抽样，所以称为抽样脉冲。在图3―2（b）中，v(t)
是待抽样的模拟电压信号，抽样后的离散信号k(t)的取
第3章 脉冲编码调制(PCM)
可见，如果让开关受一个窄脉冲串（序列）的控制，
则脉冲出现时开关闭合，则脉冲消失时开关断开，此 输出y(t)就是一个幅值变化的脉冲串（序列），每个脉 冲的幅值就是该脉冲出现时刻输入信号f(t)的瞬时值， 因此，y(t)就是对f(t)抽样后的信号或称样值信号。
第3章 脉冲编码调制(PCM)
第3章 脉冲编码调制(PCM)
5 4 3 2 1 0
输出 压缩曲线
输出 5 4 3 2 1 t 0 A′ B′ t (a) 压缩器输入输出示意图 (b) 扩张器输入输出示意图 输入 B t 扩张曲线 A
线性变换 输入 A B t
A′
B′
图3―4 压缩特性示意图
第3章 脉冲编码调制(PCM)
现在我们来看一下小信号的信噪比变化情况。在 图3―4中，样值B如果经均匀量化，则量化噪声为0.5， 相对误差为0.5；而经过压缩后，样值B′的量化噪声仍
高精度解调算法
高精度解调算法1. 引言高精度解调算法是一种用于信号处理的技术，旨在提取出原始信号中的有用信息。
它在许多领域中都有广泛应用，包括通信、雷达、无线电和音频处理等。
在本文中，我们将介绍高精度解调算法的基本原理、常见的应用场景以及一些常用的解调算法。
2. 基本原理高精度解调算法的基本原理是将输入信号进行变换和处理，以提取出所需的信息。
下面是一些常见的高精度解调算法：2.1 相位锁定环路（PLL）相位锁定环路是一种常见的高精度解调算法，它通过比较输入信号和参考信号之间的相位差来实现频率和相位的同步。
PLL通常由相位检测器、低通滤波器、数字控制振荡器（NCO）和反馈环组成。
2.2 调频解调器调频解调器是一种用于接收和解码调频（FM）信号的算法。
它通过检测输入信号中频率的变化来恢复出原始信息。
常见的调频解调器算法包括Costas环路和Foster-Seeley鉴频器。
2.3 脉冲编码调制解调器（PCM）脉冲编码调制解调器是一种用于数字通信的算法，它将模拟信号转换为数字信号。
PCM解调器通过检测输入信号中的脉冲位置来恢复出原始信息。
常见的PCM解调器算法包括差分解码和自适应等化器。
3. 应用场景高精度解调算法在许多领域中都有广泛应用。
下面是一些常见的应用场景：3.1 通信系统在通信系统中，高精度解调算法用于接收和处理传输过程中的信号。
它可以帮助提高接收端对传输数据的准确性和稳定性。
3.2 雷达系统雷达系统使用高精度解调算法来处理接收到的雷达信号，以提取出目标物体的位置、速度和其他相关信息。
3.3 无线电系统无线电系统使用高精度解调算法来接收和处理无线电信号。
它可以帮助识别不同频率、幅度和相位的无线电信号，并恢复出原始信息。
3.4 音频处理音频处理中的高精度解调算法用于提取音频信号中的频率和相位信息。
它可以帮助改善音频的质量和清晰度。
4. 常用解调算法除了上述提到的相位锁定环路、调频解调器和脉冲编码调制解调器等算法，还有一些其他常用的高精度解调算法：4.1 直接数字合成（DDS）直接数字合成是一种通过数字控制振荡器（NCO）生成任意波形的算法。
PCM脉冲编码调制
抽样
将时间上连续的模拟信号变为时间上离散的抽样值的过程就是抽样。抽
样定理则主要讨论能否由离散的抽样值序列重新恢复为原始模拟信号的问题，
这是所有模拟信号数字化的理论基础
抽样
量化
因为模拟信号x（t）经过抽样后的到的样值序列在时间上是离散的，所
以在编码之前还必须对抽样所得的样值序列做进一步处理，使其成为在幅度
所以输出码组为: 1 110 0011
量化误差: 635 – 608 = 27
5
6
7
= 0
= 0
= 1
a8= 1
再见
语音信号编码
——脉冲编码调制（PCM）
脉冲编码调制的基本概念
脉冲编码调制 (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 64kb。
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。
脉冲编码调制主要经过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。
一、脉冲编码调制的基本概念
1、抽样
2、量化
3、编码
脉冲编码调制
解：
① 极性码
+635 > 0
② 段落码
635 > 128
③ 段内码
a1 = 1
a
635 > 512
脉冲编码调制(PCM)实验
实验三：脉冲编码调制（PCM ）实验
一．实验目的
1．熟悉PCM 编译码专用集成芯片的功能和使用方法。
2．掌握PCM 编译码原理与测试方法。
3．掌握时分多路复用的原理与实现方法。
4．了解时隙交换原理。
二．实验仪器
1．RZ8621D 实验箱一台 2．20MHz 双踪示波器一台 3．专用连接导线4根 4．平口小起子一个 三．实验电路连接
图中：
DX 送至AMI/HDB3模块作编码输入信号。
DR 来至AMI/HDB3模块译码输出。
本实验箱有两个PCM 编译码系统，因此除能进行PCM 编译码测试的实验，还能进行时分复用和时隙交换等实验。
TP507
图3-1脉冲编码调制（PCM ）实验原理框图
四．实验预习及测量点说明。
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比较器
保持电路
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比较器
数字通信原理
比较器是编码器的核心。作用是通过比较 样值电流I S和标准电流IW，对输入信号抽 样值实现非线性量化和编码。
每比较一次输出一位二进代码 当IS＞IW时，出“l”码； 当IS＞IW时，出“0”码。 对一个输入信号的抽样值需要进行7 次比较。
8位码的安排
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8位码的安排
数字通信原理
极性码 C1
段落码 C2 C3 C4
段内码 C5 C6 C7C8
第1 位码C1的数值“1”或“0”分别表示信号的 正、负极性，称为极性码。 第2 至第4 位码C2C3C4为段落码，代表8 个段落 的起点电平。段落码与各段的关系 第5 至第8 位码C5C6C7C8为段内码，这4 位码的 16 种可能状态用来分别代表每一段落内的16 个 均匀划分的量化级。
比较器
保持电路
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极性判决
数字通信原理
极性判决电路用来确定信号的极性。
输入PAM 信号样值为正时，出“l”码；
样值为负时，出“0”码；
将该信号经过全波整流变为单极性信号。
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逐次比较编码器
数字通信原理
实现A律13 折线压扩特性的逐次比较型编 码器由整流器、极性判决、保持电路、比 较器及本地译码电路等组成。
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逐次比较编码器
数字通信原理
实现A律13 折线压扩特性的逐次比较型编 码器由整流器、极性判决、保持电路、比 较器及本地译码电路等组成。
极性判决 本地译码电路
比较器
保持电路
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本地译码器
数字通信原理
本地译码电路包括：
记忆电路 7／ll 变换电路 恒流源
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码位的选择和安排
数字通信原理
假设：
以非均匀量化时的最小量化间隔Δ =1/2048 作为 均匀量化的量化间隔
从13 折线的第一段到第八段所包含的均匀量化级数共 有2048 个均匀量化级 非均匀量化只有128 个量化级 均匀量化需要编11 位码，而非均匀量化只要编7 位码
可见
在保证小信号时的量化间隔相同的条件下，7 位非线性 编码与11 位线性编码等效
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码位的选择和安排
数字通信原理
按非均匀量化特性的编码——非线性 编码 按均匀量化特性的编码——线性编码
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编码和译码
数字通信原理
定义
把量化后的信号电平值变换成二进制码组的 过程称为编码，其逆过程称为解码或译码。
码字和码型 码位的选择和安排 编码原理 译码原理
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编码原理
数字通信原理
讨论目前常用的逐次比较型编码器原理
编码器的任务是根据输入的样值脉冲编出相 应的8 位二进代码。 除第一位极性码外，其他7 位二进代码是通 过类似天平称重物的过程来逐次比较确定的
逐次比较编码原理 逐次比较编码器 编码举例 PCM信号的码元速率及带宽
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逐次比较编码原理
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折叠二进码
数字通信原理
折叠二进码的优点
对于语音这样的双极性信号，只要绝对值相 同，则可以采用单极性编码的方法，使编码 过程大大简化。 在传输过程中出现的误码，对小信号影响较 小。
自然码和折叠码的变换
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自然码和折叠码的变换
数字通信原理
从自然码变换成折叠码 从折叠码变换成自然码
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段落码与各段的关系
数字通信原理
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码位的选择和安排
数字通信原理
注意：
在13 折线编码方法中，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。
第一、二段最短， 只有归一化的1/128，再将 它等分16 小段，每一小段长度为1/2048，这 是最小的量化级间隔，它仅有输入信号归一化 值的1/2048，记为Δ，代表一个量化单位；第 八段最长，每一小段归一化长度为1/32 ，包 含64 个最小量化间隔，记为64Δ 。
这种码除极性码外，当正、负极性信号的 绝对值相等时，其幅度码相同，故又称反 射二进码。
特点
译码时，若传输或判决有误，量化电平的误 差小。
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格雷二进码
数字通信原理
格雷码的量化电平：
“±”号的取法：除去所有c＝0的项，从 最高位开始，依次取＋，－，＋，－，…。 【例】设格雷码1101，码位数n=4，则：
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m^(t)
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脉冲编码调制
数字通信原理
1
PCM调制系统 编码和译码 PCM系统的抗噪声性能 差分编码调制
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2
3 4
编码和译码
数字通信原理
定义
把量化后的信号电平值变换成二进制码组的 过程称为编码，其逆过程称为解码或译码。
数字通信原理
逐次比较型编码的原理与天平称重物的方法 类似
样值脉冲信号相当被测物，标准电平相当天平的砝码 预先规定好一些作为比较标准的电流(或电压)——权值 电流，用符号IW 表示。IW 的个数与编码位数有关。 样值脉冲IS 到来，用逐步逼近的方法有规律地用标准 电流去和样值脉冲比较 IS＞IW ，出“l”码；反之出“0”码，直到和抽样值逼 近为止，完成对输入样值的非线性量化和编码。
参考电源
11位 线 性 解 码 网络
B1 B2 B11
M2
D1
7/11 变 换
M3 M8
串/并 变 换 记忆
D2
D8
本 地 解 码 器
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逐次比较编码器
数字通信原理
实现A律13 折线压扩特性的逐次比较型编 码器由整流器、极性判决、保持电路、比 较器及本地译码电路等组成。
极性判决 本地译码电路
码字和码型 码位的选择和安排 编码原理 译码原理
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码字和码型
数字通信原理
定义
把对于M 个量化电平，可以用N 位二进制码 来表示，其中的每一个码组称为一个码字。
PCM常用的二进制码型有三种
自然二进码
格雷二进码
折叠二进码
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自然二进码
数字通信原理
自然二进码是一般的十进制正整数的二进 制表示，编码简单、易记，而且译码可以 逐比特独立进行 每个码元只有两种状态，取“1”或“0”， 一组自然二进码代表的量化电平为： 【例】设自然二进码1101，码位数n=4，则：
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2
3 4
脉冲编码调制
数字通信原理
脉冲编码调制(PCM)简称脉码调制，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。
PCM是一种最典型的语音信号数字化的波形编 码方式。
原理框图
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原理框图
数字通信原理
m t
PAM
A/D变换
抽样
ms t
低通滤波 译码 mq t
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。
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原理框图
数字通信原理
m t
PAM
A/D变换
抽样
ms t
量化
mq t
干扰
编码
信道
m t
低通滤波 译码 mq t
数字通信原理
实现A律13 折线压扩特性的逐次比较型编 码器由整流器、极性判决、保持电路、比 较器及本地译码电路等组成。
极性判决 本地译码电路
比较器
保持电路
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保持电路
数字通信原理
保持电路的作用是在整个比较过程中保持 输入信号的幅度不变。
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码字和码型
数字通信原理
定义
把对于M 个量化电平，可以用N 位二进制码 来表示，其中的每一个码组称为一个码字。
PCM常用的二进制码型有三种
自然二进码
格雷二进码
折叠二进码
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格雷二进码
数字通信原理
任何相邻电平的码组，只有一位码位发生 变化，即相邻码字的距离恒为1。
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编码原理
数字通信原理
讨论目前常用的逐次比较型编码器原理
编码器的任务是根据输入的样值脉冲编出相 应的8 位二进代码。 除第一位极性码外，其他7 位二进代码是通 过类似天平称重物的过程来逐次比较确定的
逐次比较编码原理 逐次比较编码器 编码举例 PCM信号的码元速率及带宽
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恒流源
数字通信原理
恒流源也称11 位线性解码电路或电阻网 络，用来产生各种标准电流IW
在恒流源中有11 个基本的权值电流支路， 每个支路都由一个控制开关。
每次应该哪个开关接通形成比较用的标准电 流IW，由前面的比较结果经变换后得到的控 制信号来控制。
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逐次比较编码器
CCEE
第二章 模拟信号的数字化传输
数字通信原理
主要内容
数字通信原理
2.1
引 言
2.2 模拟信号数字化的基本原理
2.3 脉冲编码调制（PCM） 2.4 增量调制（ΔM）
2.5 数字复接技术
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脉冲编码调制
数字通信原理