数字通信原理第3版普通高等教育“十一五”国家级规划教材教学课件ppt作者毛京丽石方文数字通信原理第2章优质PPT.ppt

1、（3）编码：将每个量化后的样值用一定的二进制代码来表示。编码后的数字信号携带的是原始信号的信息，就相当于将模拟信号信息“调制”到了代码上，而代码是由信号抽样得到的脉冲序列再量化编码得到的，因此，称此数字通信为脉冲编码调制（PCM）通信。4 4第二节 脉冲编码调制-PCM一、概述 脉冲编码调制是实现模拟信号数字化的一种方式。脉冲编码调制系统中的信号变换和处理过程如图所示。传输抽样量化编码解码滤波输入信号输出信号图2.2 PCM系统的信号处理过程5 5抽样的概念及分类1、抽样的概念连续信号在时间上的离散化的抽样过程如图。ttf（t）fs（t）图2.3 连续信号抽样示意图6 62、抽样的分类低通型信

2、号抽样 信号频率 ，并且 。设时间连续信号 ，其最高截止频率为 。如果用时间间隔为 的开关信号对 进行抽样，则 就可被样值信号 来唯一的表示。或者说，要从样值序列无失真的恢复原时间连续信号，其抽样频率应选为 。这就是著名的奈奎斯特抽样定理。将抽样的开关函数用理想的单位冲击脉冲来代替，我们来看一下抽样以后的信号频谱。7 7上式表明：一个频带受限的信号经抽样后其样值序列的频谱将展宽，既产生了一系列的上、下边带。也可用图来表示。图 2.8 理想抽样值序列频谱8 8对式（2.10），可以画出 与 三种不同取值的情况。即 、和 。如图2.9所示。从图中可以看出，对于 和 的情况，两个相邻频带之间都是不产

3、生重叠的，而对于 的情况，两个相邻边带之间有一部分要相互重叠。因此对于前两种情况，都可以用一个适当的低通滤波器取出一个完整的不受干扰的原信号频谱。语音信号的最高频率限制在3400Hz，这时满足抽样定理的最低抽样频率应为：Hz。为了留有一定的防卫带，规定的抽样频率为8000Hz。低通信号的抽样定理一个频带限制在以下的连续信号，可以唯一的用间隔秒的抽样序列来确定。9 9带通型信号的抽样以带通信号为例，频带范围12.517.5kHz10101111（1），即（2）既 对带通型信号抽样时，抽样频率不一定要大于 。抽样频率可以在下述的范围内：故：如果要求原始信号频带与其相邻的频带相等，可有：12122.

4、4、量化量化定义及描述2.4.1、均匀量化及量化噪声计算语声信号的幅度概率分布特点是：幅值小时，出现的概率大；幅值大时出现的概率小，其概率密度服从指数规律。可近似表示为：均匀量化特性和量化误差特性：图2.17131314142.4.2、非均匀量化及压缩扩张技术1、模拟压扩法压缩均匀量化编码解码扩张uvvq信道发端收端vquq非均匀量化图 2.22 非均匀量化实现框图15152.直接非均匀编解码法 发端根据非均匀量化间隔的划分直接将样值编码（非均匀编码），在编码过程中相当于实现了非均匀量化，收端进行非均匀编码。举例：16162.4.3 量化信噪比量化信噪比的定义：为信号平均功率；为总量化噪声功率

5、。1717 根据对语声信号的统计结果，对通信系统提出了如下要求：在信号动态范围大于等于40dB条件下，量化信噪比不低于26dB。小信号时：大信号时：181819192、非均匀量化信噪比20202121（/1）A律压缩特性 为了改善小信号的量化信噪比，通常选A=87.6。按A律压缩特性实现的非均匀量化信噪比为：2222（2）A律13折线压扩特性 以数字电路方式实现的A律13折线：对X轴在01范围内以1/2递减规律分成8个不均匀段，其分段点是1/2、1/4、1/8、1/16、1/32、1/64、1/128。对轴在01范围内以均匀分段方式分成8个均匀段，其分段点为：7/8、6/8、5/8、4/8、3

6、/8、2/8、1/8。将X轴和Y轴对应的分段在xy平面上的相交点连接的的折线就是有8个线段的折线。如图所示。2323yx17/86/85/84/83/82/81/8011/21/41/81/161/321/641/128（8）（7）（6）（5）（4）（3）（2）（1）N=28 16=256均匀等分16 2424段号斜率1 2 3 4 5678161616 8 4 2 1 1/2 1/4 计算结果表明，按1/2递减规律进行的非均匀分段折线与A=87.6的A律特性是十分逼近的。25252.5、编码与解码2.5.1 二进制码组及编码的基本概念1.二进制码组 二进制码组的码位数和所能表示的数值个数N的

7、关系可表示为：2626常使用的二进制码组有以下3种：一般二进码 格雷二进码 折叠二进码表2-6是以四位码构成的码组为例来说明各自特点（1）一般二进码一个码字与其所表示数值的对应关系是：对于双极性信号来说，不如折叠二进码方便2727（2）折叠二进码 统计的观点来看，折叠二进码的抗误码性能比一般二进码强。（3）格雷二进码 实际应用中多采用折叠二进制码。28282.编码的基本概念（1）编码的概念 编码是将模拟信号样值变换成对应的二进制码组。从概念上讲，编码过程可以用天平称量物体重量的过程来类比。2929（2）编码的分类线性编码：具有均匀量化特性的编码，即根据均匀量化间隔的划分直接对样值编码。非线性编

8、码：具有非均匀量化特性的编码，即根据非均匀量化间隔的划分直接对样值编码。30302.5.3 非线性编码与解码1、A律13折线编码的码字安排 a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8a1：极性码。0、1。a2a3a4：段落码。000111。a5a6a7a8：段内码。00001111。3131表2-8量化段序号电平范围（）段落码a2a3a4段落起始电平IBi（）量化间隔（I）段内码对应权值a5a6a7a881024204811110246451225612864751210241105123225612864326256512101256161286432165128256100128864

9、32168464128011644321684332640103221684221632001161842110160000 1 1842132322、A律13折线编码方法 PCM编码的方法类似于天平称物体重量。首先要提供一套大小不等的判定值，既各段起始电平和段内标准权值，以便与抽样值进行比较。a.判定值的确定规律和提供方法：（1）极性码 a1=1;a1=0;取绝对值：3333 （2）幅度码编码规则：判定值的确定：第一次对分点是128 ，；第二次对分点是512（a2=1）和32（a2=0）；第三次对分点是：1024（a2=1,a3=1）、256 （a2=1,a3=0）、64 （a2=0,a3=

10、1）、16 （a2=0,a3=0）。3434编为1码；编为0码；经过3次比较，完成段落码的编码。根据段落码编码，确定了段落起始电平 和段落的量化间隔 。3535段落码判定值的确定过程3636 段内码判定值：段内码编码：编码：编为1码编为0码3737 b.编码方法：例题 P38 例题：假设输入样值 ，按A律13折线编8位码，求具体码字。第一次比较：，故 。判定值为0。第二次比较：判定值 ，是14段和58段的对分点。，则 ，信号在58段。3838第三次比较：判定值 ，是56段和78段的对分点。则 ，信号在56段。第四次比较：判定值 ，是第5段和第6段的对分点。，则 ，信号在第6段。比较结果，段落码

11、为101，说明信号在第6段，第6段的起始电平 ，量化间隔 。3939第5次比较：判定值，则第6次比较：判定值 ，则4040第7次比较：判定值 ，则第8次比较：判定值，则则最后的编码码字为：1 1 0 1 1 0 1 14141例题2-43.码字的对应电平（1）编码电平与编码误差编码电平（码字电平）编码误差：例题2-54242（2）解码电平与解码误差解码电平：解码误差：例题2-643434.逐次渐进型编码器 图见P49（图2.32）其基本电路结构由两大部分组成：（1）比较判决和码形成电路（2）判定值的提供电路本地解码器44444545（1）码字判决与码形成电路 极性判决 全波整流 比较码形成（2

12、）本地解码器 串并变换记忆电路 7/11变换4646表2-9幅度码B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11权值（）10245122561286432168421线性码的码字电平可表示为：按变2.4和表2.5，7/11变换的码字对应关系举例为：0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 11 1 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 047475、A律13折线解码 解码的作用是把接收到的PCM信码还原成解码电平。接收到的PCM串行码通过串/并变换记忆电路变为并行码，并由记忆电路记忆，通过7/12变换，寄存读出和线性解码网络输出相应的PAM量化信号。48484949 A律13折线解码器和逐次渐进型编码器中的本地解码器的不同点如下：1、串/并变换记忆电路的输出Mi与ai一一对应。2、增加了极性控制部分3、数字扩张部分由7/11变换变为7/12变换；4、寄存读出是接收端解码器中所特有的。5050