【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 同 。在下表中列出了這些斜率： 折線段號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 斜 率 16 16 8 4 2 1 1/2 1/4 第三節(jié) 抽樣信號(hào)的量化 因?yàn)檎Z(yǔ)音信號(hào)為交流信號(hào)。所以，上述的壓縮特性只是實(shí)用的壓縮特性曲線的一半。在第 3象限還有 對(duì)原點(diǎn)奇對(duì)稱 的另一半曲線，如下圖所示： 通信原理【第九章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸】 41 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 第三節(jié) 抽樣信號(hào)的量化 1） 13折線壓縮特性曲線圖 通信原理【第九章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸】 42 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 2） 13折線特性和 A律特性之間的誤差 第三節(jié) 抽樣信號(hào)的量化 i 8 7 6 5 4 3 2 1 0 y =1i/8 0 1/8 2/8 3/8 4/8 5/8 6/8 7/8 1 A律的 x值 0 1/128 1/60.6 1/30.6 1/15.4 1/7.79 1/3.93 1/1.98 1 13折線法的 x=1/2i 0 1/128 1/64 1/32 1/16 1/8 1/4 1/2 1 折線段號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 折線斜率 16 16 8 4 2 1 1/2 1/4 從表中看出， 13折線法 和 A = A律壓縮法 十分接近。 通信原理【第九章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸】 43 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 第三節(jié) 抽樣信號(hào)的量化 ?壓縮律和 15折線壓縮特性（北美、日本采用） ? ?? ??????1ln1ln xy通常，取 ? ＝ 255。 同理， ? 律同樣不易用電子線路準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)，所以目前實(shí)用中是 采用特性近似的 15折線代替 ? 律 。和 A律一樣，也把縱坐標(biāo) y 從 0到 1之間劃分為 8等份。如下圖所示： 通信原理【第九章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸】 44 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 ? 律 15折線的圖 第三節(jié) 抽樣信號(hào)的量化 通信原理【第九章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸】 45 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 第三節(jié) 抽樣信號(hào)的量化 3） 恢復(fù)原信號(hào)時(shí)，各自都進(jìn)行 擴(kuò)張運(yùn)算 ，和壓縮的過程相反。 2） 對(duì)于 大信號(hào) 而言， 15折線的信號(hào)量噪比要比 13折線 稍差 。 A 律中 A＝ ； ? 律中，相當(dāng) A ＝ 。 A 值越大，在大電壓段曲線的斜率越小，即信號(hào)量噪比越差 。 1） 15折線的 小信號(hào) 的信號(hào)量噪比約是 13折線特性的 兩倍 。 ? 壓縮律與 A 壓縮律的比較 通信原理【第九章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸】 46 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 若用 13折線法中的（第一和第二段） 最小量化間隔 作為均勻量化時(shí)的 量化間隔 ，則 13折線法中第一至第八段包含的均勻量化間隔數(shù)分別為 1 1 3 6 12 25 51 1024， 共有 2048個(gè)均勻量化間隔 。 而非均勻量化時(shí)只有 128個(gè)量化間隔 。因此，在保證小信號(hào)的量化間隔相等的條件下， 均勻量化需要 11比特編碼 ，而 非均勻量化只要 7比特 就夠了。 第三節(jié) 抽樣信號(hào)的量化 均勻量化和均勻量化比較 通信原理【第九章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸】 47 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 學(xué)習(xí)內(nèi)容 1 2 3 4 5 第九章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸 脈沖編碼調(diào)制（ PCM） 模擬信號(hào)的抽樣 模擬脈沖幅度調(diào)制（ PAM） 抽樣信號(hào)的量化 增量調(diào)制（△ M或 DM） 時(shí)分復(fù)用（ TDM）和復(fù)接 差分脈沖編碼調(diào)制（ DPCM） 6 5 7通信原理【第九章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸】 48 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 第四節(jié) 脈沖編碼調(diào)制 （ PCM） 一、脈沖編碼調(diào)制（ PCM）的基本原理 模擬信號(hào)抽樣、量化，直到變換成為二進(jìn)制符號(hào)（編碼）的基本過程，稱為 脈沖編碼調(diào)制 ，簡(jiǎn)稱 脈碼調(diào)制 。 【例】 P274。 3 4 5 6 7 6 011 100 101 110 111 110 脈沖編碼調(diào)制（ PCM）過程 通信原理【第九章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸】 49 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 PCM系統(tǒng)的原理（方框圖） 第四節(jié) 脈沖編碼調(diào)制 （ PCM） 語(yǔ)音信號(hào) 低通 取樣 量化 編碼 信道 解碼 語(yǔ)音信號(hào) 發(fā)送端 A/D 接收端 D/A 通信原理【第九章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸】 50 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 二、自然二進(jìn)制碼 （ NBC） 和折疊二進(jìn)制碼 （ FBC） 第四節(jié) 脈沖編碼調(diào)制 （ PCM） 量化值序號(hào) 量化電壓極性 自然二進(jìn)制碼 折疊二進(jìn)制碼 15 14 13 12 11 10 9 8 正極性 1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 7 6 5 4 3 2 1 0 負(fù)極性 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 通信原理【第九章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸】 51 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 ? 折疊碼的優(yōu)點(diǎn) 1）可以大大簡(jiǎn)化編碼電路和編碼過程 除最高位符號(hào)相反外，其上下兩部分還呈現(xiàn)映像關(guān)系，或稱 折疊關(guān)系 。在用 最高位表示極性 后，雙極性電壓可以 采用單極性編碼方法處理 ，從而使編碼電路和編碼過程大為簡(jiǎn)化。 第四節(jié) 脈沖編碼調(diào)制 （ PCM） 2）誤碼對(duì)于小電壓的影響較小 例如： 1000變成 0000，誤差為 1；若從 1111錯(cuò)成 0111，則折疊碼將從 15錯(cuò)成為 0， 誤差增大為 15。這表明，折疊碼對(duì)于小信號(hào)有利。由于語(yǔ)音信號(hào)小電壓出現(xiàn)的概率大，所以 折疊碼有利于減小語(yǔ)音信號(hào)的平均量化噪聲 。 通信原理【第九章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸】 52 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 A律 13折線 非線性編碼算法 采用的折疊碼有 8位。 第四節(jié) 脈沖編碼調(diào)制 （ PCM） 三、編碼規(guī)則 （ A律 13折線 A= L=256） 碼字： M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 極性碼 段落碼 段內(nèi)碼（電平碼） 1） M1：極性碼 當(dāng) X≥0時(shí)， M1 = 1（“ +” =1） 當(dāng) X＜ 0時(shí)， M1 = 0（“ ” =0） 2） M2 M3 M4：段落碼 代表 八個(gè)段落 的 起始電平值 ，即 000 111。 3） M5 M6 M7 M8 ：段內(nèi)電平碼 其二進(jìn)制正好對(duì)應(yīng) 段內(nèi) 16層電平 ，即 0000 1111。每一段落內(nèi)有 16個(gè)量化電平值， 段內(nèi)量化電平值是等間隔 的，但 量化間隔大小隨段落序號(hào)的增加而以兩倍遞增 。 通信原理【第九章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸】 53 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 第四節(jié) 脈沖編碼調(diào)制 （ PCM） 通信原理【第九章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸】 54 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 第四節(jié) 脈沖編碼調(diào)制 （ PCM） 通信原理【第九章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸】 55 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 段內(nèi)碼量化間隔是均勻的 ，但不同 段落碼量化間隔是不同的 。第 1和 2段最短，其橫坐標(biāo) x的歸一化動(dòng)態(tài)范圍只有 1/128，再將其 等分為 16小段 后，為（ 1/128） ? （ 1/16） = 1/2048，稱為最小量化間隔（ 1/2048） ，也稱為 1個(gè)量化單位 。第 8段最長(zhǎng)，其橫坐標(biāo) x的動(dòng)態(tài)范圍為 1/2，將其 16等分 后，每段長(zhǎng)度為 1/32。 若采用均勻量化，而仍希望對(duì)于小電壓保持有同樣的動(dòng)態(tài)范圍 1/2048，則需要用 11位的碼組 才行；若采用非均勻量化，只需要 7位 就夠了。 第四節(jié) 脈沖編碼調(diào)制 （ PCM） 通信原理【第九章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸】 56 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 第四節(jié) 脈沖編碼調(diào)制 （ PCM） 通信原理【第九章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸】 57 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 編碼原理：逐次比較法。 第四節(jié) 脈沖編碼調(diào)制 （ PCM） 編碼的方法與用 天平稱重物的過程 極為相似。 天平稱重的過程 ：第 1次稱重所加砝碼（在編碼術(shù)語(yǔ)中稱為“ 權(quán) ” ，它的大小稱為權(quán)值）是 估計(jì) 的，該權(quán)值當(dāng)然不能正好使天平平衡。若砝碼的權(quán)值大了，換一個(gè)小一些的砝碼再稱。 請(qǐng)注意 ， 第 2次所加砝碼的權(quán)值，是根據(jù)第 1次做出判斷的結(jié)果確定的 ；若第 2次稱的結(jié)果說(shuō)明砝碼小了，就要在第 2次權(quán)值基礎(chǔ)上加上一個(gè)更小一些的砝碼； 如此進(jìn)行下去 ，直到接近 平衡為止。這個(gè)過程叫做 逐次比較稱重過程 。 通信原理【第九章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸】 58 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 第四節(jié) 脈沖編碼調(diào)制 （ PCM） ? 逐次比較稱重過程的含義： “逐次” 的含義，可理解為稱重是一次次由粗到細(xì)進(jìn)行的。而 “比較” 則是把上一次稱重的結(jié)果作為參考，比較得到下一次輸出權(quán)值的大小，如此反復(fù)進(jìn)行下去， 使所加權(quán)值逐步逼近物體真實(shí)重量 。 ? 逐次比較型編碼方法： “逐次比較編碼器” 原理圖。它由抽樣保持、全波整流、極性判決、比較器及本地譯碼器等組成。 通信原理【第九章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸】 59 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 第四節(jié) 脈沖編碼調(diào)制 （ PCM） 通信原理【第九章 模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸】 60 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學(xué)電子信息工程學(xué)院 第四節(jié) 脈沖編碼調(diào)制 （ PCM） ? “ 逐次比較編碼器 ” 原理： 抽樣后的模擬 PAM信號(hào)，需經(jīng) 保持展寬 后再進(jìn)行編碼。 保持后的 PAM信號(hào)仍為雙極信號(hào)。將該信號(hào)經(jīng)過 全波整流變?yōu)閱螛O性信號(hào)。對(duì)此信號(hào)進(jìn)行 極性判決 ， 編出極性碼 M1。當(dāng)信