《数字调度通信系统》PPT课件

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1、第二章数字调度通信系统（1）语音信号数字化（2）数字交换（3）区段通信中的数字共线和数字交叉连接第一节数字通信基本知识一、PCM（脉冲编码调制）脉冲编码调制原理模拟信号的数字化亦称脉冲编码调制（PCM），属于信源编码。脉冲编码调制系统主要完成A/D、D/A转换。即发端经限带、抽样、量化和编码后，将模拟信号转换为二进制数字信号（A/D）；收端进行反变换（D/A）。抽样的概念抽样是模拟信号数字化的第一步。抽样就是以一定时间间隔，取出连续的模拟信号的瞬时值，即是将时间连续的模拟信号转化为时间离散的模拟信号抽样定理（低通信号）限带为fm的连续模拟信号f

2、(t)，若以抽样速率进行均匀抽样，则抽样后的信号经低通滤波器后能无失真恢复原信号。有关抽样定理的讨论抽样后的信号频谱为，即是以抽样速率为间隔的原信号频谱（加权系数fs）的无穷拓展，因此利用一个低通滤波器即可恢复原信号我们把最小的速率称为柰氏速率。考虑到低通滤波器的特性不是完全理想的，所以通常选取抽样速率例：以话音信号来说，频带限制在300—3400Hz之内，抽样频率选为8000Hz（8000Hz>6800Hz）,抽样周期量化与编码的基本概念均匀量化非均匀量化PCM编码方法量化的概念量化是模拟信号数字化的第二步。量化就是将抽样样值幅度连续的模拟信

3、号变成样值幅度取值离散的数字信号（即利用有限个电平数M来表示模拟抽样值）。包括均匀量化与非均匀量化量化后的信号与原信号相比有误差，称为量化误差，或量化噪声量化后信号与原信号的近似程度常用量化信噪比来衡量编码的概念编码是模拟信号数字化的第三步。编码是将量化后的信号电平转换成二进制码组。二元码PCM可以有几种编码方式：自然二进制码、格雷码（在图像通信中是个典型应用）、折叠二进制码（广泛用于PCM通信系统）A律13折线非均匀量化方案（数字压扩法）A律压扩特性是连续曲线，实际中往往采用近似于A律函数规律的13折线（A=87.6）的压扩特性，实际电路中，

4、抽样，量化，编码是一次完成的，可用数字电路实现。A律13折线（欧洲标准，我国的PCM电话系统采用），通常取A=87.6μ律15折线（北美、日本标准），通常取（1）先对x轴上输入信号归一化取值范围按1/2递减规律分为8段，分段点依次为1/2，1/4，1/8，1/16，1/32，1/64，1/128。再对y轴上压缩输出的归一优取值范围均匀地分成8段，即每段长为1/8。然后把x轴和y轴的相应分段线的交点连接起来，共得到8段斜线。负向8段斜线按同样方法得到。由于负向第1、2段与正向第1、2段斜率相同，因此可将它们连成一条折线。这样共得到13段折线。这1

5、3段折线是逼近A律压缩特性的，通常称之为A87.6／13折线律压缩特性。非均匀量化带来的量化信噪比改善PCM编码码型PCM系统中采用二进制编码。编码码型有：自然二进码、反射二进码（格雷码）和折叠二进码。自然二进码：由n位自然二进码组成的码字an-1，an-2，…，a0，所对应的电平值为：V=an-12n-1+an-22n-2++an2n。反射二进码：亦称格雷（Gray）码。反射二进码的特点是：任何两个相邻码字之间只有一位码不同，即相邻码的码距为1。样值脉冲极性量化级自然二进码反射二进码折叠二进码正极性部分1511111000111114111

6、0100111101311011011110112110010101100111011111010111010101111101091001110110018100011001000负极性部分70111010000006011001010001501010111001040100011000113001100100100200100011010110001000101100000000000111折叠二进码：其编码规律为：除去左边第一位，其余部分以电平序号中部呈上下对称（折叠）关系，即上半部分自下而上与自然二进码相同，下半部分则自上而下与自然二

7、进码相同。而左边第一位码在上半部分全为1，在下半部分全为0。折叠二进码用来对双极性信号进行编码尤为方便。最左边一位用来表示信号极性，其余码位用来表示信号的绝对值大小。从而对双极性信号可以采用单极性编码方法，使编码和解码设备节省。折叠二进码的另一个优越性是：折叠二进码在传输过程中如果出现误码，对小信号影响较小，对大信号影响很大。因为话音信号小幅度出现的概率比大幅度出现的概率高。因此折叠二进码在信号低电平范围内误码噪声功率比另二种码都小。PCM系统编码器中多采用折叠二进码。码位数的选择，它不仅关系到通信质量的好坏，而且还涉及到设备的复杂程度。码位数

8、的多少，决定了量化分层（量化级）的多少。反之，若信号量化分层数一定，则编码位数也被确定。可见，在输入信号变化范围一定时，用的码位数越多，量化分层越细，