通信技术-10.3-脉冲编码调制课件

,*,信 源 编 码,第,10,章,信 源 编 码第10章,本章内容,:,第,10,章 信源编码,抽样,低通信号,和,带通信号,量化,标量（均匀,/,非均匀）,和,矢量,脉冲编码调制, PCM,、,DPCM,、,ADPCM,增量调制,M,时分复用, TDM,、准同步数字体系（,PDH,）,压缩编码,语音、图像和数字数据,本章内容: 第10章 信源编码 抽样 低通信,脉 冲 编 码 调 制,10,.5,西安电子科技大学 通信工程学院,Pulse Code Modulation,PCM,模拟信号数字化方式之一,脉 冲 编 码 调 制10.5 西安电子科技大学,10,.5.1,PCM,的,基本原理,PCM,系统原理框图,10.5.1 PCM的基本原理 PCM系统原理框图,模拟信号数字化过程,-,“,抽样、量化,和,编码,”,模拟信号数字化过程 -“抽样、量化和编码”,具有镜像特性,特点,：,简化编码过程,优点,：,误码对小电压的影响小,表,10,4,自,然,二,进,码,和,折,叠,二,进,码,10,.5.2,常用二进制码,编码考虑的,问题之一,具有镜像特性特点：简化编码过程优点：误码对小电压的影响小,通信技术-10,极性码,：,表示样值的极性。正编,“,1,”,，,负编,“,0,”,段落码,：,表示样值的幅度所处的段落,段内码,：,16,种可能状态对应代表各段内的,16,个量化级,在,A,律,13,折线,PCM,编码,中,，,共计,：,需,将每个样值脉冲（,I,s,）编成,8,位,二进制码,：,码位的选择与安排,之二,，关乎,通信质量和设备复杂度,极性码：表示样值的极性。正编“1”，负编“0” 在A律13,表,10-5,段落码,表,10-6,段内码,表10-5 段落码表10-6 段内码,-,归一化输入电压的最小量化单位,之三,，,确定样值所在的段落和量化级,起始电平,和,量化间隔,(,幅值,),-归一化输入电压的最小量化单位之三，确定样值所在的段,C,5,的权值,8,V,i,C,6,的权值,4,V,i,C,7,的权值,2,V,i,C,8,的权值,1,V,i,段内码的权值：,V,i,第,i,段的量化间隔 。 不同段落，,V,i,不同 。前两段相同,C5的权值 8 Vi段内码的权值： Vi ,11110011,每来,一个,样值,脉冲,就送出一个,PCM,码组,10,.5.3,电话信号的编译码器,编码的实现,任务,把,每个样值脉冲编出相应的,8,位二进码。,11110011每来就送出一个PCM10.5.3 电话,极性判决,：,确定样值信号的极性,，,编出极性码,：,整流器,：,双,单（样值 的幅度大小）。,保持电路,：,使每个样值的幅度在,7,次比较编码过程中保持不变。,比较器,（核心）,：,将样值电流,Is,与标准电流,Iw,进行逐次比较，,使,Iw,向,Is,逐步,逼近,，从而,实现对信号抽样值的,非均匀量化和编码。,若,Is,Iw,，输出“,1”,码,若,Is,Iw,，输出“,0”,码,记忆电路：寄存前面编出的码,，,以便确定下一次的标准电流 值,Iw,。,7/11,变换：将,7,位,非线性,码,转换成,11,位,线性,码,，,以便恒流源产生所需的标准电流,Iw,。,各部件的功能,：,PAM,信号,类似天平称物过程,极性判决：确定样值信号的极性，编出极性码： 各部件的功能：P,只需,7,位,（非线性）,编码,以,对,13,折线,正,极性的,8,个段落进行,均匀量化，则量化级数,：,非线性码 非均匀量化：,需要,11,位,（线性）,编码,非线性码,与,线性码（,7/11,）,：,称为,线性,PCM,编码,对应,称为,非线性,/,对数,PCM,编码,线性码 均匀量化：,对应,只需 7 位（非线性）编码 以 对13折线正极性的,（,1,）极性码：,C,1,=,1,（正）,（,2,）段落码：,C,2,C,3,C,4,（,3,）段内码：,C,5,C,6,C,7,C,8,PCM,码组,C,1,C,8,1 111 0011,=,111,（第,段）,=,0011,解,例,I,W4,I,W5,I,W6,I,W7,起始,1024,V,8,=,64,1270,（1）极性码： C1 = 1（正）PCM码组 C1 C8,I,S,= +1270,I,s, I,Wi, 1,I,s,I,Wi, 0,I,W1,I,W2,I,W3,IS= +1270 Is IWi 1IW,它与逐次比较型编码器中的本地译码器基本相同,，,不同的是,：,增加了极性控制部分和带有寄存读出的,7/12,位码 变换电路。,译 码,把,PCM,信号,相应的,PAM,样值信号，即,D/A,变换。,A,律,13,折线译码器原理框图,它与逐次比较型编码器中的本地译码器基本相同，不同的是：,各部分功能：,7/12,变换电路,:,将,7,位,非线性码,转变为,12,位,线性码,。,目的,：增加一个,V,i,/2,恒流电流,，,人为地补上半个量化级,，,使最大量化误差不超过,V,i,/2,从而改善量化信噪比。,串,/,并变换记忆电路,：,将,串,行,PCM,码变为,并,行码,并记忆下来。,极性控制,：,根据收到的极性码,C,1,来控制译码后,PAM,信号的极性。,编码器中,7/11,寄存读出电路,：,将输入的串行码在存储器中寄存起来,待全部接收后再一起读出,送入解码网络。实质上是进行,串,/,并,变换。,12,位线性解码电路,：,由恒流源和电阻网络组成,与编码器中解码网络类同。它是在寄存读出电路的控制下,输出相应的,PAM,信号。,各部分功能：7/12变换电路: 将7位非线性码转变为12位线,解,例,1270,由上例可知，,编码,电平,：,I,C,=1216,因此，,译码,电平：,I,D,=,I,C,+,V,i,/2,=1216+64/2=1248,编码,后误差,:,(,I,s,-,I,C,),=,54,译码后,误差,:,|,I,s,-,I,D,|,=,22,解例1270由上例可知，编码电平 ：IC=1216因此，译,PCM,信号,的,比特率,和,带宽,传输带宽,:,若采用非归零矩形脉冲传输时，谱零点带宽为,例如,:,一路模拟话路带宽为,B=4 kHz,一路数字电话带宽为,问题,：,PCM,信号占用的,频带,比 标准话路带宽要,宽,很多倍。,B=8000,8 =,64 kHz,如何解决？,详见,10,.6,节,PCM 信号的比特率和带宽传输带宽: 若采用非归零矩,10,.5.4,PCM,系统中噪声,的,影响,PCM,系,统,输,出,：,两种噪声,：,产生机理不同,相互独立,+,+,信号成分,(,S,o,),加性噪声,(,N,a,),量化噪声,(,N,q,),性能指标,：,抗量化噪声性能,抗加性噪声性能,总,输出,信噪比,10.5.4 PCM系统中噪声的影响PCM 两种噪声：,含义,：当低通信号最高频率,f,H,给定时, PCM,系统的,输出,信号量噪比随系统的带宽,B,按指数规律增长。,抗量化噪声性能,抗加性噪声性能,PCM,系统最小带宽,带宽与信噪比互换,含义：当低通信号最高频率 fH 给定时, PCM系统的输出信,假设条件,：自然码、均匀量化、输入信号为均匀分布。,总,输出,信噪比,假设条件：自然码、均匀量化、输入信号为均匀分布。 总输出信噪,