【正文】 要求有 11個(gè)控制脈沖對其控制 。 7位碼組中的前 6位狀態(tài)均應(yīng)由記憶電路寄存下來 。 比較器 第 2章 模擬信號的數(shù)字傳輸 106 本地譯碼電路包括記憶電路 、 7／ 11變換電路和恒流源 。 ?由于在 13折線法中用 7位二進(jìn)制代碼來代表段落和段內(nèi)碼 ， 所以對一個(gè)輸入信號的抽樣值需要進(jìn)行 7次比較 。 它的作用是通過比較樣值電流Is和標(biāo)準(zhǔn)電流 Iω， 從而對輸入信號抽樣值實(shí)現(xiàn)非線性量化和編碼 。 由于逐次比較型編碼器編 7位碼 (極性碼除外 )需要在一個(gè)抽樣周期 Ts以內(nèi)完成 Is與 Iω的 7次比較 ， 在整個(gè)比較過程中都應(yīng)保持輸入信號的幅度不變 ， 因此要求將樣值脈沖展寬并保持 。 極性判決電路 第 2章 模擬信號的數(shù)字傳輸 103 整流器 將該信號經(jīng)過全 波整流變?yōu)閱螛O性信號 。 第 2章 模擬信號的數(shù)字傳輸 102 極性判決電路 用來確定信號的極性。 圖 –4 逐次比較型編碼器原理圖 極性判決 全波整流 位時(shí)鐘脈沖 D 1 抽樣值 PAM 保持 比較判決 D 2 D 3 D 8 … I s a 1 ＋ PCM 碼流 恒流源 7/11 變 換 記 憶 B 1 B 2 … B 11 a 2 a 3 … a 8 a2~a8 本地譯碼器 Iω 第 2章 模擬信號的數(shù)字傳輸 101 當(dāng)樣值脈沖 Is到來后 ， 用逐步逼近的方法有規(guī)律地用各標(biāo)準(zhǔn)電流 Iω去和樣值脈沖比較 ， 每比較一次出一位碼 。 由于非線性編碼的碼位數(shù)減少 ， 因此設(shè)備簡化 ， 所需傳輸系統(tǒng)帶寬減小 。 編譯碼原理 第 2章 模擬信號的數(shù)字傳輸 98 通常把按非均勻量化特性的編碼稱為 非線性編碼 ；按均勻量化特性的編碼稱為 線性編碼 。 按照二進(jìn)制編碼位數(shù) N與量化級數(shù) M的關(guān)系：M=2N， 均勻量化需要編 11位碼 。 2 0 4 811611281 ?? 編譯碼原理 第 2章 模擬信號的數(shù)字傳輸 96 如果以最小量化間隔 Δ=1/2048作為輸入 x軸的單位 ， 那么各段的起點(diǎn)電平分別是 0 Δ 、 16 Δ 、 32 Δ 、 64 Δ 、 128 Δ 、 256 Δ 、512 Δ 、 1024 Δ。 13折線中的第一 、 二段最短 ， 只有 1/128，再將它等分 16小段 ， 每一小段長度為 。 編譯碼原理 （ 3）段內(nèi)碼 表 2–5 段內(nèi)碼 量化間隔 段內(nèi)碼 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 第 2章 模擬信號的數(shù)字傳輸 95 在 13折線編碼方法中 ， 雖然各段內(nèi)的 16個(gè)量化級是均勻的 ， 但因段落長度不等 ， 故 不同段落間的量化級是非均勻的 。 編譯碼原理 （ 2）段落碼 表 24 段 落 碼 段落 序號 段落碼 a2 a3 a4 8 7 6 5 4 3 2 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 圖 – 3 段落碼與各段的關(guān)系 11001101010100ⅧⅦⅥⅤⅣⅢⅠ段落碼xⅡ第 2章 模擬信號的數(shù)字傳輸 93 第 5至第 8位碼 a5a6a7a8為 段內(nèi)碼 ，這 4位碼的16種可能狀態(tài)用來分別代表每一段落內(nèi)的 16個(gè)均勻劃分的量化級。這 8段折線共包含 128個(gè)量化級，正好用剩下的 7位幅度碼 a2a3a4a5a6a7a8表示。 這需要將 13折線中的每個(gè)折線段再均勻劃分 16個(gè)量化級 ， 由于每個(gè)段落長度不均勻 ， 因此 正或負(fù)輸入的 8個(gè)段落被劃分成 8 16=128個(gè)不均勻的量化級 。但碼位數(shù)越多，設(shè)備越復(fù)雜，同時(shí)還會(huì)使總的傳碼率增加，傳輸帶寬加大 。 (3) 格雷二進(jìn)碼 n 1 n 2 1 0n n 1 1n 1 n 2 0( c , c , c , c )Q c ( 2 1 ) c ( 2 1 ) .. . c ( 2 1 )?????? ? ? ? ? ?量 化 電 平 編譯碼原理 第 2章 模擬信號的數(shù)字傳輸 86 在 PCM通信編碼中 ， 折疊二進(jìn)碼比自然二進(jìn)碼和格雷二進(jìn)碼優(yōu)越 ， 它是 A律13折線 PCM 30/32路基群設(shè)備中所采用的碼型 。 編譯碼原理 第 2章 模擬信號的數(shù)字傳輸 85 ? 任何相鄰電平的碼組 ， 只有一位碼位發(fā)生變化 ， 即相鄰碼字的距離恒為 1。 (2)折疊二進(jìn)碼 n 1 n 2 1 0n 1 n 1 i in1( b , b , b , b )b a b aa???? ?? ? ? 編譯碼原理 第 2章 模擬信號的數(shù)字傳輸 84 折疊二進(jìn)碼的 優(yōu)點(diǎn) ： ? 對于語音這樣的雙極性信號 ， 只要絕對值相同 ， 則可以采用單極性編碼的方法 ， 使編碼過程大大簡化 。 (1)自然二進(jìn)碼 編譯碼原理 第 2章 模擬信號的數(shù)字傳輸 83 ? 左邊第一位表示信號的極性 ， 信號為正用 “ 1”表示 ， 信號為負(fù)用 “ 0”表示； ? 第二位至最后一位表示信號的幅度 。 在 PCM中常用的二進(jìn)制碼型有三種： ? 自然二進(jìn)碼 ? 折疊二進(jìn)碼 ? 格雷二進(jìn)碼 （ 反射二進(jìn)碼 ） 表 2 – 3 常用二進(jìn)制碼型 樣值脈沖極性 自然二進(jìn)碼 8 4 2 1 折疊二進(jìn)碼 格雷二進(jìn)碼15 7 3 1 量化級序號 正極性部分 1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000 1000 1001 1011 1010 1110 1111 1101 1100 15 14 13 12 11 10 9 8 負(fù)極性部分 0111 0110 0101 0100 0011 0010 0001 0000 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 0100 0101 0111 0110 0010 0011 0001 0000 7 6 5 4 3 2 1 0 第 2章 模擬信號的數(shù)字傳輸 82 就是一般的十進(jìn)制正整數(shù)的二進(jìn)制表示 ， 編碼簡單 、 易記 ， 而且譯碼可以逐比特獨(dú)立進(jìn)行 。 三 、 編碼 編譯碼原理 碼字 對于 M個(gè)量化電平，可以用 N位二進(jìn)制碼來表示，其中的每一個(gè)碼組稱為一個(gè) 碼字 。 第 2章 模擬信號的數(shù)字傳輸 76 PCM信號的形成是模擬信號經(jīng)過 “ 抽樣 、 量化 、編碼 ” 三個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)的 。 第 2章 模擬信號的數(shù)字傳輸 75 脈沖編碼調(diào)制（ PCM) PCM: Pulse Code Modulation PCM的概念 脈沖編碼調(diào)制 (PCM)簡稱脈碼調(diào)制 ， 它是一種用一組二進(jìn)制數(shù)字代碼來代替連續(xù)信號的抽樣值 ， 從而實(shí)現(xiàn)通信的方式 。 因此 ， 小信號的量化信噪比也將比 A律大一倍多 。 第 2章 模擬信號的數(shù)字傳輸 70 在 A律特性分析中可以看出 ， 取 A=目的： ? 使特性曲線原點(diǎn)附近的斜率湊成 16； ? 使 13折線逼近時(shí) ， x的八個(gè)段落量化分界點(diǎn)近似于按 2的冪次遞減分割 ， 有利于數(shù)字化 。 （ 3） 對應(yīng) xi、 yi 分別連線，交點(diǎn)連成一條曲線 A律 13折線法 圖 A律 13折線 y1786858483828181011281641161321181412x斜率：1 段 162 段 163 段 84 段 45 段 26 段 17 段 1 / 28 段 1 / 4234567第 8 段2 (81)1=13 折 第 2章 模擬信號的數(shù)字傳輸 67 ? 13折線 ? x準(zhǔn)確值 ? 斜率 表 21 A= 13 折線壓縮特性的比較 y 0 1 x準(zhǔn)確值 0 1 按折線分段時(shí)的 x 0 1 段落 1 2 3 4 5 6 7 8 斜率 16 16 8 4 2 1 21 418182838485868712811111111281641321161814121斜率相等，是一條直線 第 2章 模擬信號的數(shù)字傳輸 69 用 A= x值列入表 2 1 中的第二行 ， 并與按折線分段時(shí)的 x值 （ 第三行 ）進(jìn)行比較 。這樣，基本保持連續(xù)壓擴(kuò)曲線的優(yōu)點(diǎn)，電路上又易于實(shí)現(xiàn)。 國際標(biāo)準(zhǔn)取值為 A= ， 對應(yīng)的斜率為 : A x 1, 0 x1 ln A Ay1 ln A x 1,x1 ln A A??????? ????????（ 小 信 號 區(qū) ）（ 大 信 號 區(qū) ）() （ 2） A律壓擴(kuò)特性 （ 重點(diǎn) ） ?A值越大壓縮效果越明顯 ， A=1時(shí)無壓縮 。 ? μ律壓縮特性曲線是以原點(diǎn)奇對稱的 ， 圖中只畫出了正向部分 。 μ為壓擴(kuò)參數(shù) ，表示壓擴(kuò)程度 。 第 2章 模擬信號的數(shù)字傳輸 57 圖 –5 壓縮與擴(kuò)張的示意圖 y 8 5 0 1 A 8 B x x B A y ( a ) ( b ) O A B 壓縮特性 擴(kuò)張?zhí)匦? △ x1 △ x2 △ y1 △ y2 △ y1 △ y2 第 2章 模擬信號的數(shù)字傳輸 58 例如圖 ，輸入樣值： A=1,B=8 （ 1）設(shè)均勻量化器的階距△ =1，則最大量化誤差為 ， 120581605? ???? ?? ???樣 值最 大 量 化 誤 差..（ 2）在均勻量化之前進(jìn)行壓縮處理，則 A=5,B=8 5100581605? ???? ?? ???樣 值最 大 量 化 誤 差..提高了弱信號的質(zhì)量，同時(shí)縮小了樣值的動(dòng)態(tài)范圍。 美國采用 μ律壓擴(kuò) ， 我國和歐洲各國均采用 A律壓擴(kuò) 。 ? 接收端采用一個(gè)與壓縮特性相反的擴(kuò)張器來恢復(fù) x 。 22q t q qN E (m m ) ( x m ) f ( x ) d x?????? ? ? ??? ?(–7) 二 、 非均勻量化 第 2章 模擬信號的數(shù)字傳輸 54 實(shí)現(xiàn)非均勻量化的方法 壓縮擴(kuò)張技術(shù) 圖 –4 非均勻編碼 第 2章 模擬信號的數(shù)字傳輸 55 ? 把輸入量化器的信號 x先進(jìn)行壓縮處理 ， 再把壓縮的信號 z進(jìn)行均勻量化 。 第 2章 模擬信號的數(shù)字傳輸 53 非均勻量化 是一種在整個(gè)動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)量化間隔不相等的量化 。 均勻量化時(shí)輸入信號的動(dòng)態(tài)范圍