pcm通信系统设计说明书

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1、PCM通信系统设计说明书1PCM原理概述1.1pcm概念脉冲编码调制(PCM)广泛应用于通信系统中，并且己被国际电报电话咨询委员会建议为现今数字传输和将来数字综合业务网(ISDN)的标准接口信号。它不仅用于传输终端，在数字程控交换系统中也是按PCM标准，将模拟信号转换为数字信号，再进入交换网络实现交换。不仅如此，在当前颇为广泛研究、开发的用户线的传输系统中，也是用PCM信号作为基础。PCM制式能如此广泛地被人们接受，其主要原因有二:其一是这种非线性瞬时压扩的方法简单，不需有复杂的信号处理技术就可以实现数据率压缩;而无任何信号的迟延，第二是基于

2、对话路频带信号的波形采样的瞬时处理，因此不仅对话音有高质量的信噪比，而且对现有模拟通信网话路通道中的所有信号，如电话随路信令、各种效率的带内数据信号、传真信号、电报信号以及书写电话等都可不受影响地进行编码传输。也就是说，PCM调制方式可保持原有话路通路的透明性，这是通信网设计中十分重要的条件。虽然PCM制式有不允许在误码大(如10-5)的传输通道中使用等缺点，但是由于有上述优点而被广泛重视与发展。它必定也是将来综合数字网中的主要调制方式。1.2pcm原理框图所谓脉冲编码(PCM)调制，是把模拟信号变换为数字信号的一种调制方式，其最大的特征是把

3、连续的输入信号变换为在时间域和振幅域上都离散的量，然后再把它变换为代码进行传输。其系统原理框图组成示于1.1。26干扰音频信号编码量化信道译码低通滤波音频信号抽样图1.1PCM通信系统方框图1.3pcm量化过程1.3.1抽样抽样是对模拟信号进行周期性的扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。我们要求经过抽样的信号应包含原信号的所有信息，即能无失真地恢复出原模拟信号，抽样速率的下限由抽样定理确定。1.3.2量化量化是将样值幅度取值连续的模拟信号变成样值幅度取值离散的数字信号。即是将信号的幅度取值限制在有限个离散值上。只要信号的幅值落在某一

4、个量化级内就用该级内的中间值或起始值来代表该信号的量化值。信号的量化方法通常有两种:(1)均匀量化;(2)非均匀量化。本设计由于采用采用A律压缩13折线，故只介绍非均匀量化。非均匀量化的量化间隔是不相等的，大信号区的量化间隔大，小信号区的量化间隔小，即量化间隔ΔV是不固定的。如何实现非均匀量化?一种办法是:在对信号进行编码之前，先对小信号进行高增益的放大，对大信号则使其增益很小，甚至没有增益，然后再进行均匀量化及编码。完成这一任务的部件称压缩器，它的输入输出特性称压缩特性。接收端恰要与此相反，对解码后的信号要经过扩张器，使信号还原成原值。A律

5、13折线近似在整个0∽1的范围内分成八大段。在x轴的0∽261区间是以1/2递减规律分成八大段，其分段点是l/2、1/4、1/8、1/16、1/32、1/64和1/128。最小的分段间隔是1/128，最大的分段间隔为1/2。将0∽1/128称做第一段，1/128∽1/64称做第二段，按由小到大的顺序，其最大的分段是第八段。在y轴进行均匀分段，将0∽1区间均匀分成八大段，其分段点是1/8、2/8、3/8、...、1。现将x轴和y轴的相应段交点用直线连起来，于是就得到8条折线，这8条折线的斜率分别是:16,16,8,4,2,1,0.5,0,25。

6、斜率越大，对信号的增益越大，斜率越小增益就越小。所以小信号的增益大，而大信号的增益小，体现了对非均匀量化的要求。由于第l段斜率和第2段斜率相等，第1段和第2段可看作是一条折线(这是正方向情况)。由于输入信号有正负两个极性，故在负方向也应有与正方向对称的一组折线段，这组折线段是在第三象限。负方向的第1、2两段的斜率与正方向的第1、2两段的斜率相等，故可将这4段并成一段，于是就得出13折线。这种压扩特性与A=87.6的A律压扩特性是十分逼近的。为了满足信噪比的要求，在每一大段中再均匀分成16小段，这样就形成了256个量化级。其信噪比达到了通路的要

7、求。未压缩（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）0图1.213折线法的特性图261.4pcm编码编码类型有多种，如:低速编码和高速编码型、线性编码和非线性编码型、逐次比较型、级联型和混合型等。这里不详叙编码原理，请查阅有关书籍。编码是将量化后的信号电平值转换成二进制码组，实际上量化是在编码过程中同时完成的。这一变化也称模/数（A/D）变换，即将模拟信号变成数字信号，这种数字信号即是通常所称的脉冲编码调制信号。在13折线法中，无论输入信号是正是负，均按8段折线（8个段落）进行编码。若用8位折叠二进制码来表示输入信号的抽样量化值，其中用

8、第一位表示量化值的极性，其余七位（第二位至第八位）则表示抽样量化值的绝对大小。具体的做法是：用第二至第四位表示段落码，它的8种可能状态来分别代表8个段落的起点电平。