脈沖編碼調(diào)制(pcm)課程設(shè)計畢業(yè)論文-展示頁
2025-07-07 21:24本頁面
【正文】 性碼、段落碼、段內(nèi)碼的順序排列。通信中一般都采用第二類。當然，這里的編碼和譯碼與差錯控制編碼和譯碼是完全不同的，前者是屬于信源編碼的范疇。13折線示意圖如下： 圖4 由于分成128個量化級，故有7位二進制碼（27＝128），又因為Y軸有正值和負值之分，需加一位極性碼，故共有8位二進制碼。在PCM30/32通信設(shè)備中，采用A律13折線的分段方法，具體是：Y軸均勻分為8段，每段均勻分為16份，每份表示一個量化級，則Y軸一共有168＝128個量化級。 非均勻量化根據(jù)幅度的不同區(qū)間來確定量化間隔，幅度小的區(qū)間量化間隔取得小，幅度大的區(qū)間量化間隔取得大。 量化級數(shù)越多誤差越小，相應(yīng)的二進制碼位數(shù)越多，要求傳輸速率越高，頻帶越寬。 量化誤差：量化后的信號和抽樣信號的差值。可見，13折線各段落的分界點與曲線十分逼近，同時按2的冪次分割有利于數(shù)字化。表1列出了13折線時的值與計算值的比較。這樣，它基本上保持了連續(xù)壓擴特性曲線的優(yōu)點，又便于用數(shù)字電路實現(xiàn)，本設(shè)計中所用到的PCM編碼正是采用這種壓擴特性來進行編碼的。所謂A壓縮律也就是壓縮器具有如下特性的壓縮律： 圖2 A律與m律的壓縮特性 未壓縮（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8） 0 圖3 13折線A律壓擴特性是連續(xù)曲線，A值不同壓擴特性亦不同，在電路上實現(xiàn)這樣的函數(shù)規(guī)律是相當復雜的。廣泛采用的兩種對數(shù)壓縮律是壓縮律和A壓縮律。實際中，非均勻量化的實際方法通常是將抽樣值通過壓縮再進行均勻量化。首先，當輸入量化器的信號具有非均勻分布的概率密度（實際中常常是這樣）時，非均勻量化器的輸出端可以得到較高的平均信號量化噪聲功率比；其次，非均勻量化時，量化噪聲功率的均方根值基本上與信號抽樣值成比例。對于信號取值小的區(qū)間，其量化間隔也?。环粗?，量化間隔就大。為了克服這個缺點，實際中，往往采用非均勻量化。因此，當信號較小時，則信號量化噪聲功率比也就很小，這樣，對于弱信號時的量化信噪比就難以達到給定的要求。模擬信號的量化分為均勻量化和非均勻量化。這個量化過程可以表達為： 模擬入量化器量化值這里稱為分層電平或判決閾值。常稱為重建電平或量化電平。 2 量化 從數(shù)學上來看，量化就是把一個連續(xù)幅度值的無限數(shù)集合映射成一個離散幅度值的有限數(shù)集合。 低通連續(xù)信號抽樣定理內(nèi)容：一個頻帶限制在赫內(nèi)的時間連續(xù)信號,若以的間隔對它進行等間隔抽樣，則將被所得到的抽樣值完全確定。（PCM）原理 PCM是實現(xiàn)語音信號數(shù)字化的一種方法 一語音信號的數(shù)字化語音信號是連續(xù)變化的模擬信號，實現(xiàn)語音信號的數(shù)字化必須經(jīng)過抽樣、量化和編碼三個過程。 1 抽樣 把連續(xù)信號變?yōu)闀r間軸上離散的信號的過程稱為抽樣 抽樣必須遵循奈奎斯特抽樣定理，離散信號才可以完全代替連續(xù)信號。 語音信號經(jīng)過抽樣變成一種脈沖幅度調(diào)制（PAM）信號。如圖2所示，量化器Q輸出L個量化值，k=1，2，3，…，L。當量化器輸入信號幅度落在與之間時，量化器輸出電平為。通常稱為量化間隔。由于均勻量化存在 圖1 模擬信號的量化的主要缺點是：無論抽樣值大小如何，量化噪聲的均方根值都固定不變。通常，把滿足信噪比要求的輸入信號取值范圍定義為動態(tài)范圍，可見，均勻量化時的信號動態(tài)范圍將受到較大的限制。非均勻量化是根據(jù)信號的不同區(qū)間來確定量化間隔的。它與均勻量化相比，有兩個突出的優(yōu)點。因此量化噪聲對大、小信號的影響大致相同，即改善了小信號時的量化信噪比。通常使用的壓縮器中，大多采用對數(shù)式壓縮。美國采用壓縮律，我國和歐洲各國均采用A壓縮律，因此，PCM編碼方式采用的也是A壓縮律。實際中，往往都采用近似于A律函數(shù)規(guī)律的13折線（A=）的壓擴特性。圖3示出了這種壓擴特性。表 10101按折線分段時的01段落12345678斜率16168421表1中第二行的值是根據(jù)時計算得到的，第三行的值是13折線分段時的值。 把幅度連續(xù)變化的模擬量變成用有限位二進制數(shù)字表示的數(shù)字量的過程稱為量化。量化誤差在接收端表現(xiàn)為噪聲，稱為量化噪聲。 為使量化噪聲盡可能小而所需碼位數(shù)又不太多，通常采用非均勻量化的方法進行量化。 非均勻量化的實現(xiàn)方法有兩種：一種是北美和日本采用的μ律壓擴，一種是歐洲和我國采用的A律壓擴。；X軸采用非均勻劃分來實現(xiàn)非均勻量化的目的，劃分規(guī)律是每次按二分之一來進行分段。3 編碼所謂編碼就是把量化后的信號變換成代碼，其相反的過程稱為譯碼。在現(xiàn)有的編碼方法中，若按編碼的速度來分，大致可分為兩大類：低速編碼和高速編碼。編碼器的種類大體上可以歸結(jié)為三類：逐次比較型、折疊級聯(lián)型、混合型。下面結(jié)合13折線的量化來加以說明。若用8位折疊二進制碼來表示輸入信號的抽樣量化值，其中用第一位表示量化值的極性，其余七位（第二位至第八位）則表示抽樣量化值的絕對大小。其它四位表示段內(nèi)碼，它的16種可能狀態(tài)來分別代表每一段落的16個均勻劃分的量化級。段落碼和8個段落之間的關(guān)系如表2所示；段內(nèi)碼與16個量化級之間的關(guān)系見表3。單芯片工作時只需給出外圍的時序電路即可實現(xiàn)，考慮到實現(xiàn)細節(jié)，仿真時將PCM編譯碼器分為編碼器和譯碼器模塊分別實現(xiàn)。A律PCM用于歐洲和我國，m律用于北美和日本。圖5 二 時分復用所謂時分復用，是將某一信道按時間加以分割，各路信號的抽樣值依一定的順序占用某一時間間隔（也成時隙），即多路信號利用同一信道在不同的時間進行各自獨立的傳輸。時分復用的目的：一個信道傳輸多路信號，即若干路信號可以采用時分復用方式以一定的結(jié)構(gòu)形式復接成一路高速率的復合數(shù)字信號－群路信號。PCM30/32路通信設(shè)備是采用碼組復接的時分復用系統(tǒng)。
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