模拟信号的波形编码

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1、张燕zy29209@163.com第5章模拟信号的波形编码15.0引言5.1脉冲编码调制（PCM）*5.2差分脉码调制（DPCM）*5.3增量调制（ΔM）5.4时分复用（TDM）主要内容25.0引言通信系统的信源分为两类：模拟信号：原始语音信号和图象信号数字信号：文字、计算机数据通信系统可以分为两类：模拟通信系统：信道中传输模拟信号数字通信系统：信道中传输数字信号模拟信号数字化原因数字通信的特点模拟信号数字化模拟信号数字化3模拟信号和数字信号1．模拟信号（AnalogueSignal）代表消息的电参量的状态是连续的或无穷多个的信号。图1(a)是话音信号的电压波形，它模拟了语音声强的大小，是

2、幅度连续变化的模拟信号。图1(b)是对图1(a)按一定的时间间隔T抽样后的抽样信号，在时间上是离散的，但幅度取值仍然连续，所以图1(b)仍然是模拟信号。电话、电视信号都是模拟信号。图1模拟信号波形42．数字信号（DigitalSignal）代表消息的电参量状态数为有限个的信号。图2(a)是四电平码，每个码元只能取四个状态(3、1、-1、-3)中的一个。图2(b)是二进制码，每一个码元只取两个状态(0、1)之一。电报信号、数据信号均属于数字信号。图2数字信号波形5由上面分析知，判断一个信号是数字信号还是模拟信号，其关键是看代表消息的电参量的取值是否离散。一个信息既可用模拟信号来表示，也可用数字信

3、号来表示，因此，模拟信号和数字信号在一定条件下可相互转换。把模拟信号变成数字信号的过程简称为A/D转换，发端的A/D变换又称为信源编码。把数字信号变成模拟信号的过程简称为D/A转换，收端的D/A变换又称为信源译码，6(1)抗干扰能力强，可消除噪声积累信号在传输过程中必然会受到各种噪声的干扰。模拟通信中，为了实现远距离传输，提高通信质量，需在信号传输过程中及时对衰减的信号进行放大，同时叠加在信号上的噪声也被放大。如图3(a)所示。由于在模拟通信中，噪声是直接干扰信号幅度的，因此难以把信号和干扰噪声分开。随着传输距离的增加，噪声积累越来越大，通信质量越来越差。数字通信的优点7数字通信中，信息变换在

4、脉冲的有无之中。虽然噪声可使码元的波形产生失真，但可以对码元进行判决、再生，只要再生后的码元组合不变，就可恢复原来的信息。因而采用再生的方法，可以消除噪声的积累。此外还可采用各种差错控制编码的方法，进一步提高抗噪性能。(a)模拟通信（b)数字通信图3数字通信和模拟通信抗干扰性能比较8(2)灵活性强，能适应各种业务要求在数字通信中，各种消息（电报、电话、图像和数据等）都可以变换成统一的二进制数字信号进行传输。采用数字传输方式可以通过程控数字交换设备进行数字交换，组成统一的综合业务数字网(ISDN)。(3)便于与计算机连接由于数字通信中的二进制数字与计算机所采用的信号完全一致，所以便于与计算机连接

5、，形成复杂的远距离大规模自动控制系统和自动数据处理系统，实现以计算机为中心的自动交换通信网。9(4)便于加密处理，且保密强度高信息传输的安全性和保密性越来越重。数字通信的加密处理比模拟通信容易得多，经过一些简单的逻辑运算即可实现加密。(5)便于集成化，从而使通信设备小型化数字通信通常采用时分多路复用，不需体积大的滤波器。由于设备中大部分电路是数字电路，可用大规模和超大规模集成电路实现，因此，数字通信设备体积小、功耗低。10(1)占用频带宽数字通信的许多优点都是用比模拟通信占据更宽的系统频带为代价而换取的。以电话为例，一路模拟电话通常只占4kHz带宽，而一路接近同样话音质量的数字电话约占20~6

6、0kHz带宽，因此数字通信的频带利用率不高。但随着宽频带信道（光缆、数字微波）的大量利用及数字信号处理技术的发展，数字通信的带宽问题已不是主要问题了。(2)对同步要求高，系统设备比较复杂数字通信的缺点11模拟信号数字化我们知道数字通信比模拟通信优越，数字通信系统只能传输数字信号，而通信中的电话、图象业务，其信源是在时间上和幅度上均为连续取值的模拟信号，要实现数字化的传输和交换，首先要把模拟信号通过编码变成数字信号。语音信号的数字化称为语音编码，图象信号的数字化称为图象编码，两者虽然各有其特点，但基本原理是一致的。电话业务是最早发展起来的，到目前还依然在通信中有最大的业务量，所以语音编码在模拟信

7、号编码中占有重要的地位。12波形编码把时域波形直接变换为数字代码序列重建信号质量好传输速率较高，16~64kbps如：ITUG.712标准中，PCM为64kbpsITUG.721标准中，ADPCM为32kbps参量编码（声码器）利用信号处理技术，提取语音信号频谱、基音、清浊音等特征参量，再变换为数字代码序列重建信号质量较波形编码差传输速率低，1.2～4.8kbps语音编码技术的分类13语音编码技术