【正文】 沖均具有相同的形狀 —— 頂部平坦的矩形脈沖，矩形脈沖的幅度即為瞬時(shí)抽樣值。 ?平頂抽樣 PAM信號(hào)在原理上可以看作由理想抽樣和脈沖形成電路產(chǎn)生。 因此將 PAM信號(hào)轉(zhuǎn)換成 PCM信號(hào)之前，將幅度連續(xù)的 PAM信號(hào)利用預(yù)先規(guī)定的有限個(gè)量化值（量化電平）來(lái)表示，這個(gè)過(guò)程叫“ 量化 ”。 ?將取值域均勻等分為 M個(gè)間隔，則 M稱為 量化級(jí)數(shù) 或 量化電平數(shù) 。 ?在均勻量化中，每個(gè)量化區(qū)間的 量化電平 通常取在各區(qū)間的中點(diǎn)。 ?《 通信原理課件 》 圖 414 量化過(guò)程及量化誤差 《 通信原理課件 》 ? 量化值（離散值）與抽樣值（連續(xù)值）之間存在誤差，此誤差由量化產(chǎn)生，稱為 量化誤差 ，用? ?skTe表示 ： ? ?skTe=? ? ? ?sTqsm k T m k? 其中，sT表示抽樣間隔。 ? 量化后的信號(hào)? ?sqkTm是對(duì)原來(lái)信號(hào)? ?skTm的近似， 最大的量化誤差不超過(guò)半個(gè)量化間隔 2Δ/ 。 《 通信原理課件 》 量化噪聲 ? 量化誤差就好比一個(gè)噪聲疊加在原來(lái)的信號(hào)上起干擾作用，該噪聲稱為 量化噪聲 ，通常用均方誤差（平均功率）qN來(lái)度量。 《 通信原理課件 》 [例 ] 設(shè)一個(gè)均勻量化器的量化間隔為?，量化級(jí)數(shù)為M，輸入信號(hào)在區(qū)間? ?a,a?內(nèi)均勻分布，試計(jì)算該量化器的量化噪聲功率和對(duì)應(yīng)的量化信噪比。通常量化級(jí)數(shù)的選取應(yīng)根據(jù)對(duì)量化器的量化信噪比的要求來(lái)確定。 ?帶來(lái)的問(wèn)題：小信號(hào)的量化信噪比太小，不能滿足通信質(zhì)量要求，而大信號(hào)的量化信噪比較大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)地滿足要求。 《 通信原理課件 》 非均勻量化根據(jù)信號(hào)的不同區(qū)間來(lái)確定量化間隔，即量化間隔與信號(hào)的大小有關(guān)。 實(shí)現(xiàn)非均勻量化的方法有兩種：模擬壓擴(kuò)法和直接非均勻編解碼法。 《 通信原理課件 》 一、模擬壓擴(kuò)法 ?在發(fā)送端 抽樣信號(hào)首先經(jīng)過(guò)壓縮器處理，然后進(jìn)行均勻量化，最后進(jìn)行編碼； ?在接收端，解碼后送入擴(kuò)張器恢復(fù)原始信號(hào)。而擴(kuò)張器是對(duì)小信號(hào)進(jìn)行壓縮，對(duì)大信號(hào)進(jìn)行放大。理想壓縮特性的表達(dá)式為 xky ln11 ?? （ ） k 為常數(shù)， x 為壓縮器歸一化輸入， y 為壓縮器歸一化輸出。 修正應(yīng)實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn) ：曲線通過(guò)原點(diǎn)；關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱。 《 通信原理課件 》 A律壓擴(kuò)特性 A 壓縮律就是壓縮器的壓縮特性 ? ?? ?? ??????????????A,AAxa.Ax,AAxy24411ln1ln124410ln1 x 為歸一化的壓縮器輸入， y 為歸一化壓縮器輸出。 當(dāng) A =1 時(shí)，壓縮特性是一條通過(guò)原點(diǎn)的直線，沒(méi)有壓縮效果； A 值越大壓縮效果越明顯。 《 通信原理課件 》 圖 417 A律壓縮特性 《 通信原理課件 》 μ律壓擴(kuò)特性 取?ln?k，將式 （ 11 ） 改寫(xiě)為??lnlnlnk xkxy ??? 將上式中的分子μxln修改為)1l n ( x??，再將分母由?ln修改為)1l n ( ??，得到的?壓擴(kuò)律方程 ? ?? ?101ln1ln????? xμμxy （ ） x 為歸一化的壓縮器輸入， y 為歸一化壓縮器輸出。 《 通信原理課件 》 ?壓縮律的壓縮特性曲線如圖 4 18 所示，它只畫(huà)出了第一象限部分。 圖 418 μ律壓縮特性 《 通信原理課件 》 二、直接非均勻編解碼法 ?實(shí)現(xiàn)非均勻量化一般采用直接非均勻編解碼法。 《 通信原理課件 》 編碼 ?PCM系統(tǒng)中的編碼是指用二進(jìn)制代碼來(lái)表示有限個(gè)量化電平的過(guò)程； ?實(shí)際操作是，將量化級(jí)將量化電平排列起來(lái)，給每一個(gè)量化級(jí)分配一個(gè)碼字； ?在語(yǔ)音信號(hào)的編碼中常用的二進(jìn)制碼型有自然二進(jìn)碼和折疊二進(jìn)碼兩種。 簡(jiǎn)單、好記； 正負(fù)極性部分無(wú)相似之處。其幅度碼從小到大按自然二進(jìn)碼規(guī)則編碼。 ?與自然二進(jìn)碼相比，折疊二進(jìn)碼有哪些優(yōu)點(diǎn)？ （ 1）對(duì)于雙極性信號(hào)，只要絕對(duì)值相同，用最高位碼表示極性后，則可以采用單極性編碼的方法，使編碼過(guò)程大大簡(jiǎn)化。 基于以上的原因，在 PCM系統(tǒng)中廣泛采用折疊二進(jìn)碼。 表 4. 4 1 常用的二進(jìn)制碼型 樣值脈沖極性 量化級(jí)序號(hào) 自然二進(jìn)碼 折疊二進(jìn)碼 正極性部分 15 14 13 12 11 10 9 8 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 01 1 1 01 0 1 00 1 1 00 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 01 1 1 01 0 1 00 1 1 00 0 負(fù)極性部分 7 6 5 4 3 2 1 0 01 1 1 01 1 0 01 0 1 01 00 00 1 1 00 10 0001 0000 0000 0001 00 1 0 00 1 1 01 00 01 0 1 01 1 0 01 1 1 如表 4. 4 1 所示，序號(hào)為 0 ~ 7 的 8 個(gè)量化級(jí)對(duì)應(yīng)于負(fù)極性的樣值脈沖；序號(hào)為 8~ 1 5 的 8 個(gè)量化級(jí)對(duì)應(yīng)于正極性的樣值脈沖。 ? 分段折線近似： 量化間隔按照 2 的冪次 劃分 ； ? 實(shí)際應(yīng)用中 的 兩種折線： 13 折線近似 A = 8 7 . 6 的 A 律壓縮特性， 15 折線近似255??的?律壓縮特性。 ? ? 具體方法是： 1 、對(duì) x 軸在 0 ~ 1 （歸一化）范圍內(nèi)不均勻分成 8 段，分段的規(guī)律是每次以二分之一對(duì)分，第一次在 0 到 1 之間的1/2 處對(duì)分，第二次在 0 到 1/2 之間的 1/4 處對(duì)分，第三次在 0 到 1/ 4 之間的 1 /8 處對(duì)分，其余類推。 2 、對(duì) y 軸在 0 ~ 1 （歸一化）范 圍內(nèi)采用均勻分段方式，均勻分成 8 段，每段間隔均為 1/ 8 。 《 通信原理課件 》 圖 421 A律 13折線壓擴(kuò)特性 《 通信原理課件 》 ? 在 A 律特性分析中可以看出，取 A =8 7 . 6 有兩個(gè)目的：對(duì)應(yīng) x 的分界點(diǎn)近似于按 2 的冪次遞減分割，用 13 折線逼近時(shí)有利于數(shù)字化。 在信號(hào)變化范圍一定時(shí)，碼位數(shù)越多，量化級(jí)數(shù)越多，量化誤差越小，通信質(zhì)量當(dāng)然就更好。 一般從語(yǔ)音信號(hào)的可懂度來(lái)說(shuō)，采用 3~4位非線性編碼即可，若增至 7~8位時(shí)，通信質(zhì)量就比較理想了。 ? 碼字的安排 ： 8 位編碼， 對(duì)應(yīng)有25628??M個(gè)量化級(jí)，即正、負(fù)輸入幅度范圍內(nèi)各有 12 8 個(gè)量化級(jí)。按折疊二進(jìn)碼的碼型，這 8 位碼的安排如下： 極性碼 段落碼 段內(nèi)碼 1C 432CCC 8765CCCC 其中第 1 位碼1C為極性碼。后面的 7 位碼432CCC8765CCCC稱為幅度碼，其中432 CCC用來(lái)代表 8 個(gè)段落，稱為段落碼；8765CCCC用來(lái)代表段內(nèi)等分的 16 個(gè)量化級(jí)，稱為段內(nèi)碼。 ? 量化單位（最小量化間隔） ： 當(dāng)輸入信號(hào)小時(shí)，量化間隔小；輸入信號(hào)大時(shí)，量化間隔大。 表 4. 3 段落序號(hào)及其對(duì)應(yīng)的起始電平和量化間隔 段落序號(hào)i 1 2 3 4 5 6 7 8 段落碼 000 001 010 011 100 101 110 111 起始電平? ?BiI ? 0 16 32 64 12 8 256 51 2 10 24 段內(nèi)量化間隔? ?i?? 1 1 2 4 8 16 32 64 《 通信原理課件 》 利用表 4. 5 進(jìn)行編碼的步驟： 1 ． 對(duì)抽樣值進(jìn)行歸一化： 2 ． 判斷歸一化值sI的符號(hào)，確定1C； 3 ． 判斷sI所處的段落，確定段落碼234C C C； 4 ． 確定段內(nèi)碼：段內(nèi)偏移除以該段的量化間隔? ? /s B i iII ??取整數(shù)部分 ，得到5 6 7 8C C C C； 5 ． 1 2 3 4 5 6 7 8C C C C C C C C即為輸出碼字。 《 通信原理課件 》 . 逐次比較型編解碼原理 實(shí)現(xiàn)編碼的具體方法和電路很多，律 13折線編碼器目前常采用逐次比較型編碼器。 《 通信原理課件 》 1 、極性判決電路 極性判決電路用來(lái)確定信號(hào)的極性。 2 、整流器 ： P A M 信號(hào)經(jīng)整流器后變成單極性信號(hào)。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sT以內(nèi)完成sI與wI的 7 次比較，在整個(gè)比較過(guò)程中 都應(yīng)保持輸入信號(hào)的幅度不變，因此要求將樣值脈沖展寬并保持，即實(shí)際中的平頂抽樣。它的作用是通過(guò)比較樣值sI和標(biāo)準(zhǔn)值wI進(jìn)行非線性量化和編碼。由于在 13 折線法中用 7 位二進(jìn)制代碼來(lái)代表幅度碼，所以需要對(duì)樣值進(jìn)行 7 次比較，其比較是按時(shí)序位脈沖82 D,D ?逐位進(jìn)行的，根據(jù)比較結(jié)果形成82 C,C ?各位幅