【正文】 極性碼 段落碼 段內碼（電平碼） 1） M1：極性碼 當 X≥0時， M1 = 1（“ +” =1） 當 X＜ 0時， M1 = 0（“ ” =0） 2） M2 M3 M4：段落碼 代表 八個段落 的 起始電平值 ，即 000 111。由于語音信號小電壓出現的概率大，所以 折疊碼有利于減小語音信號的平均量化噪聲 。 第四節(jié) 脈沖編碼調制 （ PCM） 2）誤碼對于小電壓的影響較小 例如： 1000變成 0000，誤差為 1；若從 1111錯成 0111，則折疊碼將從 15錯成為 0， 誤差增大為 15。 3 4 5 6 7 6 011 100 101 110 111 110 脈沖編碼調制（ PCM）過程 通信原理【第九章 模擬信號的數字傳輸】 49 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 PCM系統的原理（方框圖） 第四節(jié) 脈沖編碼調制 （ PCM） 語音信號 低通 取樣 量化 編碼 信道 解碼 語音信號 發(fā)送端 A/D 接收端 D/A 通信原理【第九章 模擬信號的數字傳輸】 50 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 二、自然二進制碼 （ NBC） 和折疊二進制碼 （ FBC） 第四節(jié) 脈沖編碼調制 （ PCM） 量化值序號 量化電壓極性 自然二進制碼 折疊二進制碼 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 模擬信號的數字傳輸】 51 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 ? 折疊碼的優(yōu)點 1）可以大大簡化編碼電路和編碼過程 除最高位符號相反外，其上下兩部分還呈現映像關系，或稱 折疊關系 。 第三節(jié) 抽樣信號的量化 均勻量化和均勻量化比較 通信原理【第九章 模擬信號的數字傳輸】 47 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 學習內容 1 2 3 4 5 第九章 模擬信號的數字傳輸 脈沖編碼調制（ PCM） 模擬信號的抽樣 模擬脈沖幅度調制（ PAM） 抽樣信號的量化 增量調制（△ M或 DM） 時分復用（ TDM）和復接 差分脈沖編碼調制（ DPCM） 6 5 7通信原理【第九章 模擬信號的數字傳輸】 48 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 第四節(jié) 脈沖編碼調制 （ PCM） 一、脈沖編碼調制（ PCM）的基本原理 模擬信號抽樣、量化，直到變換成為二進制符號（編碼）的基本過程，稱為 脈沖編碼調制 ，簡稱 脈碼調制 。 而非均勻量化時只有 128個量化間隔 。 1） 15折線的 小信號 的信號量噪比約是 13折線特性的 兩倍 。 A 律中 A＝ ； ? 律中，相當 A ＝ 。如下圖所示： 通信原理【第九章 模擬信號的數字傳輸】 44 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 ? 律 15折線的圖 第三節(jié) 抽樣信號的量化 通信原理【第九章 模擬信號的數字傳輸】 45 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 第三節(jié) 抽樣信號的量化 3） 恢復原信號時，各自都進行 擴張運算 ，和壓縮的過程相反。 同理， ? 律同樣不易用電子線路準確實現，所以目前實用中是 采用特性近似的 15折線代替 ? 律 。在第 3象限還有 對原點奇對稱 的另一半曲線，如下圖所示： 通信原理【第九章 模擬信號的數字傳輸】 41 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 第三節(jié) 抽樣信號的量化 1） 13折線壓縮特性曲線圖 通信原理【第九章 模擬信號的數字傳輸】 42 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 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 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。在下表中列出了這些斜率： 折線段號 1 2 3 4 5 6 7 8 斜 率 16 16 8 4 2 1 1/2 1/4 第三節(jié) 抽樣信號的量化 因為語音信號為交流信號。 13折線特性 就是近似于 A律的特性，這種特性很容易用數字電路來近似實現。 在工程應用中，通常選擇 A等于 。 通信原理【第九章 模擬信號的數字傳輸】 38 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 ???????????????11,ln1ln110,ln1xAAAxAxAAxy第三節(jié) 抽樣信號的量化 A壓縮律（我國、歐洲、國際間采用） A壓縮律是指符合下式的 對數壓縮 規(guī)律： A律物理可實現 。 kkyx ??lnxky ln11 ??第三節(jié) 抽樣信號的量化 即，要求 y ＝ f（ x） 具有如下形式： 將 c 的值代入上式，得到 上式表明，為了對不同的信號強度保持信號量噪比恒定，在理論上要求壓縮特性具有對數特性 。 ，kxdydx ?因此，上式可以寫成 式中， k － 比例常數。也就是說，小信號的量化誤差也小。 通信原理【第九章 模擬信號的數字傳輸】 35 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 圖中 縱坐標 y 是均勻刻度 的， 橫坐標 x 是非均勻刻度 的。壓縮是用一 非線性電路 將輸 入電壓 x 變換成輸出電壓 y： y = f（ x），如下圖所示： 第三節(jié) 抽樣信號的量化 非均勻量化原理 1）什么是非均勻量化 （ What） 即： 量化間隔隨信號抽樣值的不同而變化 。 為了克服這個缺點， 改善小信號時的信號量噪比 ，在實際應用中常采用 非均勻量化 。 但是， 信號的強度可能隨時間變化（ 例如，語音信號） ,當信號小時，信號量噪比也小。 ? ?avMvadmavviamdmaqmdmmfqmNMiMiviaviakkMimmkikMimmkkikqiiii24122121)2(21)()()(3121)1(2121211???????????????????????????????????????????? ?? ?? ????????????avM 2??第三節(jié) 抽樣信號的量化 因為 【解】 ，所以有 ? ?122vN q ??通信原理【第九章 模擬信號的數字傳輸】 32 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 由于此信號具有均勻的概率密度，故 信號功率 等于 ?? ???????? a a kk vMdmamS 2220 )(1221 ?20 MNSq? dBMNSdBqlg200 ?????????第三節(jié) 抽樣信號的量化 可以看出，量化器的平均輸出信號 量噪比隨量化電平數 M的增大而提高 。 通信原理【第九章 模擬信號的數字傳輸】 31 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 【例 】 設一個均勻量化器的量化電平數為 M，其輸入信號抽樣值在區(qū)間 [a, a]內具有 均勻的概率密度 。量化器的輸入信號為 m（ kT）， 輸出信號為 mq（ kT） ，如圖所示： 通信原理【第九章 模擬信號的數字傳輸】 28 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 二、均勻量化 Mabv ???viam i ???i = 0, 1, …, M Mimmq iii ,. ..,2,1,2 1 ??? ?第三節(jié) 抽樣信號的量化 若量化輸出電平 qi 取為量化間隔的中點，則 且量化區(qū)間的端點為 模擬抽樣信號的取值范圍在 a和 b之間，量化電平數為 M，則在均勻量化時的 量化間隔 為 均勻量化的表示式 通信原理【第九章 模擬信號的數字傳輸】 29 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 顯然，量化輸出電平和量化前信號的抽樣值一般不同，即量化輸出電平有誤差，這個誤差常稱為 量化噪聲（固有） ，并用 信號功率 與 量化噪聲 之比衡量其對信號影響的大小。 通信原理【第九章 模擬信號的數字傳輸】 27 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 量化器 量化器 m（ kT） mq（ kT） 第三節(jié) 抽樣信號的量化 在實際中，量化過程常是和后續(xù)的編碼過程結合在一起完成的， 不一定存在獨立的量化器 。 一、量化原理 通信原理【第九章 模擬信號的數字傳輸】 25 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 量化過程圖 量化誤差 m1 m2 m4 m3 m5 q5 q4 q3 q2 q1 T 2T 3T 4T 5T 6T 7T t 信號實際值 信號量化值 m（ t） ? ? ? ? ? ? m（ 6T） mq（ 6T） q6 ? － 信號實際值 － 信號量化值 第三節(jié) 抽樣信號的量化 通信原理【第九章 模擬信號的數字傳輸】 26 ?電路與通信教研室 高渤 Southwestern University 西南大學電子信息工程學院 量化公式