第11讲 模拟信号数字化编码.ppt

段内量化间隔 1∆ 1∆ 2∆ 4∆ 8∆ 16∆ 32∆ 64∆
例4-4 已知某归一化抽样值Is=-357∆，按照A律13折
线将此抽样值编为8位码，写出编码过程。
逐次比较型编码
抽
抽样 量化值
样 保
m(t)
持
极性判断
Is 整流器 m1(t)
Iw
b1
电平 比较器
b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8
一般量化噪声，量化
误差引起的随机噪 声；
斜率过载噪声，量化 x(t)
台阶跟不上模拟信 号的变化率，也称
Ts
过载量化噪声。
量化器的最大跟踪斜率 K / Ts fs
Δ
sk t
编码
脉冲调制：PAM,PDM,PPM f(t) 基带信号 t 脉冲载波
PAM PDM PPM
PCM脉冲编码调制
folded binary code (FBC)
PCM的码型选择
主要有自然二进制码、折叠二进制码和格雷码
量化电平序号 折叠二进制码 自然二进制码
15 1 1 1 1 1 1 1 1 14 1 1 1 0 1 1 1 0 13 1 1 0 1 1 1 0 1 12 1 1 0 0 1 1 0 0 11 1 0 1 1 1 0 1 1 10 1 0 1 0 1 0 1 0 9 1 0 0 11 0 0 1 8 1 0 0 01 0 0 0 7 0 0 0 00 1 1 1 6 0 0 0 10 1 1 0 5 0 0 1 00 1 0 1 4 0 0 1 10 1 0 0 3 0 1 0 00 0 1 1 2 0 1 0 10 0 1 0 1 0 1 1 00 0 0 1 0 0 1 1 10 0 0 0
关系。幅度大小按自然二进制码编码。只要正、负信号绝对值相 同，就可以进行相同的编码。
折叠二进制码的两个优点：对双极性信号，用最高位表示极 性以后，可用单极性信号编码方法，简化过程；在传输过程中， 出现误码时，对小信号影响小。因此在PCM中广泛采用折叠二进 制编码。
3、格雷二进制码 任何相邻的码组只有一位不同，但格雷码的编码电路复
编码步骤
1、确定极性码。
2、根据段落的起点电平，确定量化值所在段落。
3、确定段内量化电平。各段量化间隔不同，在归
一化条件下，最小量化间隔为 ( 1 0) 1 1 128 16 2048
段落
12
3 45
678
各段起始电平 0
16∆ 32∆ 64∆ 128∆ 256∆ 512∆ 1024∆
7
110
1/4
6
101ຫໍສະໝຸດ Baidu
1/8
5
100
1/16
4
011
1/32
3
010
1/64
2
001
1/128
1
000
0
段内码的编码规则
量化值
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
段内码 (c5 c6c7 c8)
1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000
杂。
例 设 A 律13折线编码器的输入范围为 (−5V, +5V)，输入
抽样脉冲幅度为 1.5V。1、求经过压缩器输出的样值脉冲的归一
化值y为多少？2、对y的每一段再进行16级均匀量化，则量化结 果y’=？用二进制编码表示，并且第1位表示极性，编码器的输出 结果为多少？
A 律13折线编码规则
每一抽样量化值采用8bit进行编码。
恒流源
7/11 变换电路
本地译码器
记忆 电路
逐次比较型PCM编码的实现
逐次比较法也叫中值比较法，其方法为： 1、从除极性位以外的最高位开始，以中间段落的起 始电平值为权值进行比较，量化电平大于该权值时 该位取1，小于取0；
2、编码下一位，以前一次的比较结果选择另外的中 间段落起始电平值为权值比较(前位为1时，取后半 段中间段落起点，反之取前半段中间段落起点)；
3、如此反复直到最后1位。
用逐次比较法做例4-4
differential PCM (DPCM)
差分脉冲编码调制(DPCM)
目的 在不降低信号质量的前提下，降低数字语 音信号的传输速率。
原理 经过抽样的语音信号，各抽样之间存在着相 关性。于是可以由前面的抽样值预测当前的抽 样值； 预测必然会有误差，对实际值与预测值 之差值进行编码。由于差值的功率比信号功率 小得多，所以对差值编码所需的位数也可以显 著减少。
当差值为正时，编码为 1；
当差值为负时，编码为 0。
m(t)
相减器
定时脉冲
判决器
增量调制码流输出
m1(t)
（积分器） 本地译码器
相减器
增量调制系统
mi(t)
积分器
mi(t)
mo(t) t
mo(t)
t
t0
t1
t2
t3
t4
t5
t6
t7
积分器译码原理
granular noise
增量调制系统中的量化噪声
c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8
极性码c1 1 表示正极性，0 表示负极性。
段落码 c2 c3 c4 表示信号绝对值所处 8 个段落中的某一个。
段内码 c5 c6c7 c8 表示任一段内的 16 个量化电平值。
段落码编码规则
段落号 段落码 (c2 c3 c4) 起始电平
8
111
1/2
格雷二进制码
1000 1001 1011 1010 1100 1101 1111 1110 0100 0101 0111 0110 0010 0011 0001 0000
1、自然二进制码 将量化电平序号看作十进制正整数，然后转化为二
进制数的编码。它简单、易记，但不如折叠二进制码方便。
2、折叠二进制码 除最高位以外，折叠二进制码的上下两部分呈倒影
DPCM 编码器原理框图
prediction filter
s(k)

se (k)
d(k)
dq (k)
数字信道
量化器
编码器


DPCM
码流

预测器 s (k) r
解码器 dq (k)
s (k) e
sr (k)
预测器
增量调制(DM)
delta modulation (DM)
在 DPCM 基础上，当信号的抽样频率提高，相邻 抽样之间的相关性增加，差值信号功率减小，编 码位数也随之减少。当仅使用一位编码表示差值 时，这一编码方法称为增量调制。