第2章模擬信號(hào)數(shù)字化

1、第2章 模擬信號(hào)數(shù)字化人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù)2.1 模擬通信和數(shù)字通信2.2 數(shù)字通信的特點(diǎn)及性能指標(biāo)2.3 語聲信號(hào)數(shù)字化編碼2.4 時(shí)分多路復(fù)用2.5 高次群數(shù)字復(fù)接人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù)2.1 模擬通信和數(shù)字通信 信道上傳輸?shù)氖悄M信號(hào)的通信系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng)。 信道上傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)的通信系統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)。 模數(shù)變換設(shè)備將模擬電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)通常是采用二進(jìn)制信號(hào)形式送至信道傳輸。 在接收端，數(shù)字信號(hào)再經(jīng)數(shù)模變換和電聲變換還原成聲音，送給接收者。人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù)2.2 數(shù)字通信的特點(diǎn)及性能指標(biāo) 一、數(shù)字通信的特點(diǎn)一、數(shù)字通信的特點(diǎn) 二、二、 數(shù)字通信

2、系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 一、數(shù)字通信的特點(diǎn)一、數(shù)字通信的特點(diǎn) 1. 抗干擾能力強(qiáng)，無噪聲積累。 2. 便于加密處理。 3. 利于采用時(shí)分復(fù)用實(shí)現(xiàn)多路通信。 4. 設(shè)備便于集成化、小型化。 5. 占用頻帶寬。 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 二、二、 數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標(biāo) 1. 有效性指標(biāo) (1) 信息傳輸速率 (2)符號(hào)傳輸速率 (3) 頻帶利用率 2. 可靠性指標(biāo) (1) 誤碼率 (2) 信號(hào)抖動(dòng) 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 1. 有效性指標(biāo) (1) 信息傳輸速率 信道的傳輸速率是以每秒鐘所傳輸?shù)男畔⒘縼砗饬康摹?人

3、民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) (2)符號(hào)傳輸速率 符號(hào)傳輸速率也叫碼元速率。它是指單位時(shí)間內(nèi)所傳輸碼元的數(shù)目，其單位為“波特”(Bd) 這里的碼元可以是多進(jìn)制的，也可以是二進(jìn)制的。符號(hào)傳輸速率和信息傳輸速率是可以換算的。信息傳輸速率與符號(hào)傳輸速率的關(guān)系是 Rb=NB log2M 式中，Rb為信息傳輸速率(bits)；NB為符號(hào)傳輸速率(碼元秒或波特)；M為碼元(或符號(hào))的進(jìn)制數(shù)。人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) (3) 頻帶利用率 頻帶利用率是指單位頻帶內(nèi)的傳輸速率。信系統(tǒng)占用的頻帶愈寬，傳輸信息的能力應(yīng)該愈大。所以，用來衡量數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸效率(有效性)的指標(biāo)應(yīng)當(dāng)是單位頻帶內(nèi)的傳輸速率。人民郵電出版社

4、現(xiàn)代通信技術(shù) 2可靠性指標(biāo) 衡量數(shù)字通信系統(tǒng)可靠性的主要指標(biāo)是誤碼率和信號(hào)抖動(dòng)。 (1) 誤碼率 在傳輸過程中發(fā)生誤碼的碼元個(gè)數(shù)與傳輸?shù)目偞a元數(shù)之比。 (2) 信號(hào)抖動(dòng) 在數(shù)字通信系統(tǒng)中，信號(hào)抖動(dòng)是指數(shù)字信號(hào)碼元相對于標(biāo)準(zhǔn)位置的隨機(jī)偏移。 2.3 語聲信號(hào)數(shù)字化編碼 2.3.1 語聲信號(hào)編碼的基本概念及分類 2.3.2 脈沖編碼調(diào)制 2.3.3 差值脈沖編碼調(diào)制 2.3.4 時(shí)分多路復(fù)用 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 2.3.1 語聲信號(hào)編碼的基本概念及分類 一、語聲信號(hào)編碼的概念一、語聲信號(hào)編碼的概念 二、二、 語聲信號(hào)編碼的分類語聲信號(hào)編碼的分類 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 一、語聲信號(hào)編碼

5、的概念一、語聲信號(hào)編碼的概念 一個(gè)簡單的語聲信號(hào)的脈沖編碼調(diào)制(PCM)的編碼、解碼過程說明語聲信號(hào)編 碼的概念，其示意圖如下圖所示。人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù)人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 圖中的AD變換包含三個(gè)部分：抽樣、量化和編碼。 (1)抽樣：是指將模擬信號(hào)在時(shí)間上離散化的過程 (2)量化：是指將模擬信號(hào)在幅度上離散化的過程。 (3) 編碼：編碼是指將每個(gè)量化后的樣值用一定的二進(jìn)制代碼來表示。 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 二、二、 語聲信號(hào)編碼的分類語聲信號(hào)編碼的分類 (1) 波形編碼 (2) 參量編碼 (3) 混合編碼 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 2.3.2 脈沖編碼調(diào)制 一、概述一、概

6、述 脈沖編碼調(diào)制系統(tǒng)中的信號(hào)變換和處理過程如圖所示。 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 二、二、 抽樣抽樣 模擬信號(hào)數(shù)字化的第一步是在時(shí)間上對信號(hào)進(jìn)行離散化處理，即將時(shí)間上連續(xù)的信號(hào)處理成時(shí)間上離散的信號(hào)，這一過程稱之為抽樣。 1抽樣定義及實(shí)現(xiàn)抽樣的電路模型 2抽樣定理 3與抽樣有關(guān)的誤差 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 1 抽樣定義及實(shí)現(xiàn)抽樣的電路模型 連續(xù)信號(hào)在時(shí)間上離散化的抽樣過程如圖所示。 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 具體地說，就是某一時(shí)間連續(xù)信號(hào)f(t)，僅取f(t0)、f(t1)、f(t2) 等各離散點(diǎn)數(shù)值，就變成了時(shí)間離散信號(hào)。這個(gè)取時(shí)間連續(xù)信號(hào)離散點(diǎn)數(shù)值的過程就叫做抽樣。人民郵電出版社現(xiàn)

7、代通信技術(shù) 2抽樣定理 設(shè)時(shí)間連續(xù)信號(hào)f(t)，其最高截止頻率為fM。如果用時(shí)間間隔為Ts1/2fM的開關(guān)信號(hào)對f f( (t) )進(jìn)行抽樣，則f(t) 就可被樣值信號(hào)fs(t)=f(nTs)來惟一地表示?；蛘哒f，要從樣值序列無失真地恢復(fù)原時(shí)間連續(xù)信號(hào)，其抽樣頻率應(yīng)選為fs2fM。這就是著名的奈奎斯特抽樣定理、簡稱抽樣定理。 語聲信號(hào)的最高頻率限制在3400Hz，這時(shí)滿足抽樣定理的最低抽樣頻率應(yīng)為fsmm=6800Hz,為了留有一定的防衛(wèi)帶，原CCITT規(guī)定語音信號(hào)的抽樣頻率為fs=8000Hz，這樣，就留出了80006800=1200Hz作為濾波器的防衛(wèi)帶。 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 英文

8、縮寫英文縮寫: CCITT (Consultative Committee of International Telegraph and Telephone) 中文譯名中文譯名: 國際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)國際電報(bào)電話咨詢委員會(huì) 分類分類: 其它其它 解釋解釋: CCITT是國際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)的是國際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)的簡稱，它是國際電信聯(lián)盟（簡稱，它是國際電信聯(lián)盟（ITU）的常設(shè)機(jī)構(gòu)之）的常設(shè)機(jī)構(gòu)之一。主要職責(zé)是研究電信的新技術(shù)、新業(yè)務(wù)和資一。主要職責(zé)是研究電信的新技術(shù)、新業(yè)務(wù)和資費(fèi)等問題，并對這類問題通過建議使全世界的電費(fèi)等問題，并對這類問題通過建議使全世界的電信標(biāo)準(zhǔn)化。信標(biāo)準(zhǔn)化。 從從1

9、993年年3月月1日起，國際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)日起，國際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)（CCITT）改組為國際電信聯(lián)盟（）改組為國際電信聯(lián)盟（ITU）電信標(biāo)）電信標(biāo)準(zhǔn)化部門，簡稱準(zhǔn)化部門，簡稱ITU-T。 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 3與抽樣有關(guān)的誤差與抽樣有關(guān)的誤差 對語聲信號(hào)帶寬的限制是充分的；對語聲信號(hào)帶寬的限制是充分的； 實(shí)行抽樣的開關(guān)函數(shù)是單位沖激脈沖序列，實(shí)行抽樣的開關(guān)函數(shù)是單位沖激脈沖序列，即理想抽樣；即理想抽樣； 通過理想低通濾波器恢復(fù)原語聲信號(hào)。通過理想低通濾波器恢復(fù)原語聲信號(hào)。 (1) 抽樣的折疊噪聲抽樣的折疊噪聲 如果前置低通濾波器性能不良，或抽樣頻率不如果前置低通濾波器性能不良，或

10、抽樣頻率不能滿足能滿足f fs s22f fM的條件，都會(huì)產(chǎn)生折疊噪聲。的條件，都會(huì)產(chǎn)生折疊噪聲。 (2) 抽樣展寬的孔徑效應(yīng)失真。抽樣展寬的孔徑效應(yīng)失真。 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 三、三、 量化量化 1量化定義及描述 2均勻量化及量化噪聲計(jì)算 3非均勻量化及壓縮擴(kuò)張技術(shù) 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 1 1量化定義及描述量化定義及描述 量化是把信號(hào)在幅度域上連續(xù)取值變換為幅度量化是把信號(hào)在幅度域上連續(xù)取值變換為幅度域上離散取值的過程。具體的定義是，將幅度域連域上離散取值的過程。具體的定義是，將幅度域連續(xù)取值的信號(hào)在幅度域上劃分為若干個(gè)分層，在每續(xù)取值的信號(hào)在幅度域上劃分為若干個(gè)分層，在每一

11、個(gè)分層范圍內(nèi)的信號(hào)值用一個(gè)分層范圍內(nèi)的信號(hào)值用“四舍五四舍五入入”的辦法取的辦法取某一個(gè)固定的值來表示。某一個(gè)固定的值來表示。 這一近似過程一定會(huì)產(chǎn)生誤差這一近似過程一定會(huì)產(chǎn)生誤差。量化誤差就是量化誤差就是指量化前后信號(hào)之差，通常用功率來表示，稱之為指量化前后信號(hào)之差，通常用功率來表示，稱之為量化噪聲。量化噪聲。返回人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 2均勻量化及量化噪聲計(jì)算均勻量化及量化噪聲計(jì)算 量化可以分為均勻量化與非均勻量化兩種方式。量化可以分為均勻量化與非均勻量化兩種方式。 各量化分級間隔相等的量化方式即為均勻量化。各量化分級間隔相等的量化方式即為均勻量化。 均勻量化時(shí)均勻量化時(shí)在整個(gè)輸入信號(hào)

12、的幅度范圍內(nèi)量化在整個(gè)輸入信號(hào)的幅度范圍內(nèi)量化級的大小都是相等的。級的大小都是相等的。 在非過載區(qū)內(nèi)，量化值隨輸入信號(hào)的變化而離在非過載區(qū)內(nèi)，量化值隨輸入信號(hào)的變化而離散地變化，并且量化誤差總是限制在一定的范圍之散地變化，并且量化誤差總是限制在一定的范圍之內(nèi)。內(nèi)。 在過載區(qū)內(nèi)，量化輸出就不再隨輸入信號(hào)的變在過載區(qū)內(nèi)，量化輸出就不再隨輸入信號(hào)的變化而變化，而是保持在輸出的最大量化值上，故量化而變化，而是保持在輸出的最大量化值上，故量化誤差將隨著信號(hào)的增加而增大?；`差將隨著信號(hào)的增加而增大。量化噪聲有量化噪聲有非過非過載量化噪聲和過載量化噪聲。載量化噪聲和過載量化噪聲。 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技

13、術(shù) 對于均勻量化則是將對于均勻量化則是將- -U+U范圍內(nèi)均范圍內(nèi)均勻等分為勻等分為N個(gè)量化間隔，則個(gè)量化間隔，則N N稱為量化級數(shù)。稱為量化級數(shù)。設(shè)量化間隔為設(shè)量化間隔為，則，則 =2U/N 如量化值取于每一量化間隔的中間值，如量化值取于每一量化間隔的中間值，在非在非過載區(qū)內(nèi)的最大量化誤差為：過載區(qū)內(nèi)的最大量化誤差為： e emama (u)=/2 但在過載區(qū)內(nèi)的量化誤差，即過載量化誤差但在過載區(qū)內(nèi)的量化誤差，即過載量化誤差則會(huì)大于則會(huì)大于/2。人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 非過載區(qū)內(nèi)量化噪聲功率應(yīng)為： 或 2)(12122322NU人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 根據(jù)信噪比的定義，我們可求得量化

14、信噪比，根據(jù)信噪比的定義，我們可求得量化信噪比，即信號(hào)功率與量化噪聲功率之比，可表示為：即信號(hào)功率與量化噪聲功率之比，可表示為： 其中其中S S= = u ue e2 2 為信號(hào)功率為信號(hào)功率eeueuNUuNquqNSee2222223/人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 如前所述，N為量化分級數(shù)。在二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)編碼中，編碼碼組的碼位數(shù)l與量化分級數(shù)N的關(guān)系是： N=2l 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 當(dāng)過載電壓取得足夠大將使過載概率很小，這時(shí)主要考慮非過載項(xiàng)，則有 對通信系統(tǒng)提出如下要求：在信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍40dB的條件下，量化信噪比不應(yīng)低于26dB。 264.8+6l - 40 則可得l11返回ee

15、dBqXNXNNSlg20)3lg(2031lg10)/(22人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù)3非均勻量化及壓縮擴(kuò)張技術(shù)(1)非均勻量化及實(shí)現(xiàn)(2)律和A律壓縮特性返回人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) (1) 非均勻量化及實(shí)現(xiàn)非均勻量化及實(shí)現(xiàn) 采用均勻分級量化時(shí)其量化信噪比隨信號(hào)電平的采用均勻分級量化時(shí)其量化信噪比隨信號(hào)電平的減小而下降。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因就是均勻量化的分級減小而下降。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因就是均勻量化的分級間隔是固定值，它不能隨信號(hào)幅度的變化而變化，故大間隔是固定值，它不能隨信號(hào)幅度的變化而變化，故大信號(hào)時(shí)信噪比大；小信號(hào)時(shí)信噪比小。解決這一問題的信號(hào)時(shí)信噪比大；小信號(hào)時(shí)信噪比小。解決這一問

16、題的有效方法是要用非均勻分級，即非均勻量化。有效方法是要用非均勻分級，即非均勻量化。 非均勻量化的特點(diǎn)是：信號(hào)幅度小時(shí)，量化間隔小非均勻量化的特點(diǎn)是：信號(hào)幅度小時(shí)，量化間隔小其量化誤差也??；信號(hào)幅度大時(shí)，量化間隔大，其量化其量化誤差也??；信號(hào)幅度大時(shí)，量化間隔大，其量化誤差也大。采用非均勻量化可以改善小信號(hào)的量化信噪誤差也大。采用非均勻量化可以改善小信號(hào)的量化信噪比，可以做到在不增大量化級數(shù)比，可以做到在不增大量化級數(shù)N N的條件下，使信號(hào)在的條件下，使信號(hào)在較寬的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的較寬的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的（S/Nq) dB達(dá)到指標(biāo)的要求。達(dá)到指標(biāo)的要求。 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 實(shí)現(xiàn)非均勻量化的方法

17、之一是采用壓縮擴(kuò)張技術(shù)。 壓縮特性是：在最大信號(hào)時(shí)其增益系數(shù)為1，隨著信號(hào)的減小增益系數(shù)逐漸變大。信號(hào)通過這種壓縮電路處理后就改變了大信號(hào)和小信號(hào)之間的比例關(guān)系大信號(hào)時(shí)比例基本不變或變化較小，而小信號(hào)則相應(yīng)按比例增大。 返回人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) (2) 律和A律壓縮特性 律壓擴(kuò)特性 律壓縮特性表示式為： A律壓擴(kuò)特性 以A為參量的壓擴(kuò)特性叫做A律特性。 A律特性的表示式為 )1ln()1ln(1XyAXAAXy10ln111lm1ln1XAAXAy人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) A律13折線壓擴(kuò)特性 目前應(yīng)用較多的是以數(shù)字電路方式實(shí)現(xiàn)的A律特性折線近似。具體實(shí)現(xiàn)的方法是：對x軸在01(歸一化

18、)范圍內(nèi)以1/2遞減規(guī)律分成8個(gè)不均勻段，其分段點(diǎn)是1/2，1/4，1/8，1/16，1/32，1/64和1/128。對y軸在01(歸一化)范圍內(nèi)以均勻分段方式分成8個(gè)均勻段，其分段點(diǎn)是1/8，2/8，3/8，4/8，5/8，6/8，7/8和1。將x軸和y軸對應(yīng)的分段線在x-y平面上的相交點(diǎn)相連接的折線就是有8個(gè)線段的折線。 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù)人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 可以看出，對應(yīng)同一可以看出，對應(yīng)同一y值的兩種情況計(jì)算所得值的兩種情況計(jì)算所得的的x值基本上相等，這說明按遞減值基本上相等，這說明按遞減規(guī)律進(jìn)行非均勻規(guī)律進(jìn)行非均勻分段的折線與分段的折線與A87. .6的的A律特性是十

19、分逼近的。律特性是十分逼近的。 通常就稱為通常就稱為A A律律1313折線壓縮特性。折線壓縮特性。 A律律1313折線壓擴(kuò)時(shí)量化信噪比也可用計(jì)算改善折線壓擴(kuò)時(shí)量化信噪比也可用計(jì)算改善量的方法進(jìn)行計(jì)算，有量的方法進(jìn)行計(jì)算，有 (S/Nq)A.dB=(S/Nq)Db +QA.dB (均均)返回人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 四、四、 編碼與解碼編碼與解碼 通常記作通常記作A/D；解碼過程是數(shù)模變換，通常記解碼過程是數(shù)模變換，通常記作作DA。 1. .二進(jìn)制碼組及編碼的基本概念二進(jìn)制碼組及編碼的基本概念 2. .線性編碼與解碼線性編碼與解碼 3. .非線性編碼與解碼非線性編碼與解碼 人民郵電出版社現(xiàn)代通

20、信技術(shù) 1. .二進(jìn)制碼組及編碼的基本概念二進(jìn)制碼組及編碼的基本概念 目前使用的二進(jìn)制碼組的編碼關(guān)系有目前使用的二進(jìn)制碼組的編碼關(guān)系有3 3種：種： 一般二進(jìn)制碼一般二進(jìn)制碼 循環(huán)二進(jìn)制碼循環(huán)二進(jìn)制碼 折疊二進(jìn)制碼折疊二進(jìn)制碼 編碼是把模擬信號(hào)樣值變換成對應(yīng)的二進(jìn)制碼編碼是把模擬信號(hào)樣值變換成對應(yīng)的二進(jìn)制碼組。從概念上講，編碼過程可以用天平稱某一組。從概念上講，編碼過程可以用天平稱某一物體物體重量的過程類比。重量的過程類比。 編碼的過程自然完成了量化。編碼的過程自然完成了量化。 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 2. .線性編碼與解碼線性編碼與解碼 對應(yīng)于均勻量化特性的編碼電路叫作線性編碼對應(yīng)于均勻

21、量化特性的編碼電路叫作線性編碼電路。線性編碼的碼組中各碼位的權(quán)值是定數(shù)電路。線性編碼的碼組中各碼位的權(quán)值是定數(shù)，它，它不隨輸入信號(hào)幅度的變化而變化。不隨輸入信號(hào)幅度的變化而變化。 (1) 級聯(lián)逐次比較型編碼電路級聯(lián)逐次比較型編碼電路 (2) 反饋型線性編碼器反饋型線性編碼器 (3) 加權(quán)求和解碼網(wǎng)絡(luò)加權(quán)求和解碼網(wǎng)絡(luò) 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 3. 非線性編碼與解碼非線性編碼與解碼 具有均勻量化特性的編碼叫做線性編碼，具有均勻量化特性的編碼叫做線性編碼，與之對應(yīng)的具有非均勻量化特性的編碼就叫做與之對應(yīng)的具有非均勻量化特性的編碼就叫做非線性編碼。非線性編碼的碼組中各碼位的權(quán)非線性編碼。非線性編碼

22、的碼組中各碼位的權(quán)值不是固定的，而是隨著輸入信號(hào)幅值不是固定的，而是隨著輸入信號(hào)幅度的變化度的變化而改變的。而改變的。 (1) A律律13折線編碼的碼字安排折線編碼的碼字安排 (2) A律律13折線編碼方法折線編碼方法 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) (1) A律律13折線編碼的碼字安排折線編碼的碼字安排 采用采用A律律13折線編碼時(shí)所需的碼位數(shù)是折線編碼時(shí)所需的碼位數(shù)是8， 其具體安排是：其具體安排是： a1 a2a3a4 a5a6a7a8 極性碼極性碼 段落碼段落碼 段內(nèi)電平碼段內(nèi)電平碼 例：例：HT設(shè)設(shè)A律律13折線折線8位碼的碼字為位碼的碼字為11011011，試計(jì)算碼字電平，試計(jì)算碼字電

23、平Ic。 例：求抽樣電平幅度例：求抽樣電平幅度+107時(shí)所對應(yīng)的編碼碼時(shí)所對應(yīng)的編碼碼字。字。 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù)(2) A律律13折線編碼方法折線編碼方法 判定值的確定規(guī)律和提供方法判定值的確定規(guī)律和提供方法 編碼方法編碼方法 逐次漸近型編碼器逐次漸近型編碼器 編碼端量化誤差的分析編碼端量化誤差的分析 A律律13折線解碼折線解碼 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 判定值的確定規(guī)律和提供方法判定值的確定規(guī)律和提供方法 極性碼的判決極性碼的判決 段落碼的判決段落碼的判決 段內(nèi)電平碼的判決段內(nèi)電平碼的判決 返回人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 編碼方法編碼方法 A律律13折線編碼采用逐次反饋編碼，其編

24、折線編碼采用逐次反饋編碼，其編碼過程舉例如下。碼過程舉例如下。 例：假設(shè)輸入樣值例：假設(shè)輸入樣值IS+444，按，按A律律13折線編折線編8位碼，求具體碼字。位碼，求具體碼字。 返回人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) A律律13折線解碼折線解碼 數(shù)字?jǐn)U張部分由數(shù)字?jǐn)U張部分由711變換變?yōu)樽儞Q變?yōu)?12變換。變換。 該解碼器采用線性解碼網(wǎng)絡(luò)，需要將非線該解碼器采用線性解碼網(wǎng)絡(luò)，需要將非線性碼變換成線性碼。為了保證接收端解碼后的性碼變換成線性碼。為了保證接收端解碼后的量化誤差不超過量化誤差不超過(1/2)i ，在接收端應(yīng)加入，在接收端應(yīng)加入(1/2)i的補(bǔ)差項(xiàng)，所以要進(jìn)行的補(bǔ)差項(xiàng)，所以要進(jìn)行712變換，最

25、后變換，最后由變換后的線性碼由變換后的線性碼B1B12來控制來控制12位線性解碼位線性解碼網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)。返回人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 五、五、 單片集成單片集成PCM編解碼器編解碼器 大規(guī)模集成的單片編解碼器已商品化生產(chǎn)。 常把編碼和解碼集成在一塊芯片中，稱為單路PCM編解碼器。人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù)2.3. 3 差值脈沖編碼調(diào)制 一、 差值脈沖編碼調(diào)制原理及實(shí)現(xiàn) 二、 自適應(yīng)差值脈沖編碼調(diào)制人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 一、一、 差值脈沖編碼調(diào)制原理及實(shí)現(xiàn)差值脈沖編碼調(diào)制原理及實(shí)現(xiàn) 差值脈沖編碼調(diào)制(DPCM)就是考慮利用語聲信號(hào)的相關(guān)性找出可反映信號(hào)變化特征的一個(gè)差值量進(jìn)行編碼的。根據(jù)相

26、關(guān)性原理，這一差值的幅度范圍一定小于原信號(hào)的幅度范圍。 因此，在保持相同量化誤差的條件下，量化電平數(shù)就可以減少，也就是壓縮了編碼速率。 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 二、二、 自適應(yīng)差值脈沖編碼調(diào)制自適應(yīng)差值脈沖編碼調(diào)制 為了能進(jìn)一步提高DPCM方式的質(zhì)量還需采取一些輔助措施，即自適應(yīng)措施。為了能在相當(dāng)寬的變化范圍內(nèi)仍能得到最佳的性能，DPCM也需要自適應(yīng)系統(tǒng)，這里的自適應(yīng)包括自適應(yīng)預(yù)測和自適應(yīng)量化，稱為ADPCM。 自適應(yīng)量化的基本思想是：讓量化間隔(t) 的變化，與輸入信號(hào)方差相匹配，即量化器階距隨輸入信號(hào)的方差而變化，它正比于量化器輸入信號(hào)的方差。 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 2. 3.

27、4 子帶編碼的基本概念及工作原理 子帶編碼是首先將輸入信號(hào)分割成幾個(gè)不同的頻帶分量，然后再分別進(jìn)行編碼，這類編碼方式稱為頻域編碼。 頻域編碼將信號(hào)分解成不同頻帶分量的過程去除了信號(hào)的冗余度，得到了一組互不相關(guān)的信號(hào)。 這同DPCM方式的機(jī)理雖然不同，但從去除冗余度的角度來說這兩者又是相似的。 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù)2.4 時(shí)分多路復(fù)用 2.4.1 時(shí)分多路復(fù)用的概念及構(gòu)成 2.4.2 時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)中的幀同步 2.4.3 PCM3032路系統(tǒng) 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 2.4.1 時(shí)分多路復(fù)用的概念及構(gòu)成時(shí)分多路復(fù)用的概念及構(gòu)成 為了提高信道利用率，在傳輸過程中一般為了提高信道利用率，在傳

28、輸過程中一般采用多路復(fù)用的傳輸方式采用多路復(fù)用的傳輸方式多個(gè)信號(hào)在同一條多個(gè)信號(hào)在同一條信道上傳輸。信道上傳輸。 目前應(yīng)用較多的是頻分多路復(fù)用目前應(yīng)用較多的是頻分多路復(fù)用(FDM)和和時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用(TDM)。前者適用于時(shí)間連續(xù)信。前者適用于時(shí)間連續(xù)信號(hào)的傳輸，后者適用于時(shí)間離散信號(hào)的傳輸，號(hào)的傳輸，后者適用于時(shí)間離散信號(hào)的傳輸，如前面討論的如前面討論的PCM系統(tǒng)就是采用時(shí)分多系統(tǒng)就是采用時(shí)分多路復(fù)用路復(fù)用的方式傳輸?shù)?。的方式傳輸?shù)摹?人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 下圖給出了一個(gè)時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)的示意圖。人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 時(shí)分多路復(fù)用系統(tǒng)中收、發(fā)兩端的同步應(yīng)時(shí)分多路復(fù)用系統(tǒng)中收、

29、發(fā)兩端的同步應(yīng)包括兩個(gè)方面：包括兩個(gè)方面： (1) 時(shí)鐘頻率的同步時(shí)鐘頻率的同步 (2) 幀時(shí)隙的同步幀時(shí)隙的同步 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 2.4.2 時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)中的幀同步 一、一、 幀同步電路的工作原理幀同步電路的工作原理 二、二、 幀同步系統(tǒng)中的保護(hù)電路幀同步系統(tǒng)中的保護(hù)電路 三、三、 對幀同步系統(tǒng)的要求對幀同步系統(tǒng)的要求 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 一、一、 幀同步電路的工作原理幀同步電路的工作原理 為完成同步功能，在接收端還需有兩種裝置：為完成同步功能，在接收端還需有兩種裝置： 一是同步碼識(shí)別裝置，識(shí)別接收的一是同步碼識(shí)別裝置，識(shí)別接收的PCM信號(hào)序信號(hào)序列中的同步標(biāo)志碼的位置；

30、列中的同步標(biāo)志碼的位置； 二是調(diào)整裝置，當(dāng)收、發(fā)兩端同步標(biāo)志碼位置二是調(diào)整裝置，當(dāng)收、發(fā)兩端同步標(biāo)志碼位置不對應(yīng)時(shí)，需對收端進(jìn)行調(diào)整使其兩者位置相對不對應(yīng)時(shí)，需對收端進(jìn)行調(diào)整使其兩者位置相對應(yīng)，這些裝置統(tǒng)稱為幀應(yīng)，這些裝置統(tǒng)稱為幀同步電路。同步電路。 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 二、二、 幀同步系統(tǒng)中的保護(hù)電路幀同步系統(tǒng)中的保護(hù)電路 由同步碼誤碼引起的誤判失步叫做由同步碼誤碼引起的誤判失步叫做“假失步假失步”。為了減少系統(tǒng)工作中出現(xiàn)假失步的現(xiàn)象，避免誤判，為了減少系統(tǒng)工作中出現(xiàn)假失步的現(xiàn)象，避免誤判，一般系統(tǒng)中并不是將一次比較結(jié)果就作為是否失步一般系統(tǒng)中并不是將一次比較結(jié)果就作為是否失步的判決

31、依據(jù)，而是連續(xù)觀察幾次的判決依據(jù)，而是連續(xù)觀察幾次，如幾次都不能對，如幾次都不能對準(zhǔn)信號(hào)序列中的同步碼時(shí)才確認(rèn)是真正失步。準(zhǔn)信號(hào)序列中的同步碼時(shí)才確認(rèn)是真正失步。 在系統(tǒng)進(jìn)入同步引入過程之后，為了避免由于在系統(tǒng)進(jìn)入同步引入過程之后，為了避免由于假同步碼的出現(xiàn)而誤判為同步，在電路設(shè)計(jì)中加入假同步碼的出現(xiàn)而誤判為同步，在電路設(shè)計(jì)中加入一個(gè)核對保護(hù)電路。這個(gè)電路的作用一個(gè)核對保護(hù)電路。這個(gè)電路的作用是在同步引入是在同步引入狀態(tài)中連續(xù)幾幀的同步檢測均檢測到同步碼才確認(rèn)狀態(tài)中連續(xù)幾幀的同步檢測均檢測到同步碼才確認(rèn)為同步，為同步，這這一段時(shí)間稱為后方保護(hù)時(shí)間。一段時(shí)間稱為后方保護(hù)時(shí)間。 人民郵電出版社現(xiàn)代通信技術(shù) 三、三、 對幀同步系統(tǒng)的要求對幀同步系統(tǒng)的要求 人民郵