通信原理板块——脉冲编码调制(PCM)

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1、脉冲编码调制PCM原理
将模拟信号变换成二进制信号的方法，以一个简单实例说明
模拟信号数字化过程——“抽样、量化和编码”
模拟信号的抽样值为2.42、4.38、5、2.78、2.19
四舍五入原则量化后，抽样值为2、4、5、3、2
量化值按照二级制数编码获得二级制符合：010、100、101、011、010

2、脉冲编码调制PCM系统原理
在发送端，对输入的模拟信号m(t)进行抽样、量化和编码。编码后的PCM信号是一个二进制数字序列，传输方式可采用数字基带传输，或者载波调制后的带通传输。
在接收端，PCM信号经译码后还原为含误差的量化值序列，再经低通滤波器滤除高频分量，可获得重建的模拟信号m(t)

3、自然二进制码和折叠二进制码
在语音通信中，采用非均匀量化8位的PCM编码就能保证满意的通信质量
自然二进制码是按照二进制数的自然规律排列的
折叠二进制码，除了最高符号位相反，其上下两部分呈映像关系或者折叠关系
折叠二进制码的优点:
①对于语音这样的双极性信号，可简化为单极性信号，从而简化编码电路
②误码对小电压的影响较小，有利于减小语音信号的平均量化噪声，因为语音信号小电压出现概率较大

4、13折线PCM编码
A律13折线PCM编码中，正负各有8段，每段内有16量级，共计2×8×16=256=2^8，故需要编码位数N=8
具体的8位编码如下：

极性码C1表示样值的极性，正极性为“1”，负极性为“0”
段落码C2C3C4表示样值的幅度所处的段落。3位段落码的8种可能状态对应8个不同的段落
段内码C5C6C7C8的16种可能状态对应各段内的16个量化级
编码器根据样值的幅度所在的段落和量化级，编出相应的幅度码

A律13折线中，各段长度不等，因此各段之间的量化间隔也不相同。
8段中，第一段、第二段最短，只有归一化值的1/128,在划分为16级，即每个量化级的间隔Δ=（1/128）×（1/16）= 1/2048，表示最小量化间隔，称为一个量化单位
8段中，第八段最长，每个量化级间隔（1-1/2）×（1/16）=1/32=64Δ

以Δ为量化间隔进行均匀量化，13折线正极性的8个段落包含的均匀量化级数分别为16、16、32、64、128、256、512、1024，共计2048=2^11量化级,也就是说需要11位编码
非均匀量化只需要128个量化电平，只需要7位编码
在保证小信号量化间隔相同的条件下，非均匀量化的编码位数少，所需传输系统带宽减小