西电版程控交换课件1

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1、第2章模拟信号的数字化处理与多路复用技术2.1模拟信号的数字化处理2.2多路复用技术2.1模拟信号的数字化处理2.1.1数字信号的调制模拟信号转变为数字信号的过程叫做数字信号的调制。数字信号有各种调制方法，常用的有脉冲编码调制(PCM)和增量调制(ΔM)。图2-1所示为脉冲编码调制(PCM)的模型。图2-1脉冲编码调制(PCM)的模型2.1.2脉冲编码调制脉冲编码调制(PCM)在发送端主要通过抽样、量化和编码工作完成A→D转换；在接收端主要通过译码和滤波工作完成D→A转换。1.抽样模拟信号变成数字信号的第一步工作就是要对初始信号进行

2、抽样。抽样的目的是使模拟信号在时间上离散化。其原理是通过抽样脉冲按一定周期去控制抽样器的开关电路，取出模拟信号的瞬时电压值，从而将连续的原始话音信号变成间隔相等但幅度不等的离散电压值，如图2-2所示。图2-2话音信号抽样所抽取的每个幅度值为样值，显然，该样值可以看做是按幅度调制的脉冲信号，称为脉冲调幅(PAM)信号。PAM信号的幅度取值是连续的，不能用有限数字来表示，我们认为它仍然是模拟信号。为了使抽样信号不失真地还原为原始信号，抽样频率(fs)应大于话音信号的最高频率的两倍，实际中fs取8000Hz，则抽样周期T为1/8000，即

3、125s。2.量化量化的目的是将抽样得到的无数种幅度值用有限个状态来表示，以减少编码的位数。其原理是用有限个电平表示模拟信号的样值。量化方法大体上有舍去法(即将小于1V的尾数舍去)、补足法(即将小于1V的尾数补足为1V)以及四舍五入法三种。四舍五入法是将每个抽样后的幅值用一个邻近的“整数”值来近似。图2-3所示为四舍五入量化方法的示意图。图2-3四舍五入量化方法的示意图(a)抽样；(b)量化需要注意的是，把无限多种幅值量化成有限的值必然会产生误差。我们把量化值与信号值之间的差异称做量化误差。量化误差是数字通信中的主要噪声来源之一。减

4、少信号的量化噪声有以下两种方法：(1)增加量化级数。增加量化级数可减小量化误差，但量化级数的增加会使编码位数增加，要求存储器容量加大，对编码器的要求也会提高。(2)采用非均匀量化的办法。图2-3所示为一种均匀量化。在均匀量化时，由于量化分级间隔是均匀的，对大信号和小信号量化阶距相同，因而小信号时的相对误差大，大信号时的相对误差小。非均匀量化是一种在信号动态范围内，量化分级不均匀、量化阶距不相等的量化。例如，若使小信号的量化分级数目多，则量化阶距小；若使大信号的量化分级数目少，则量化阶距大。这样可保证信噪比高于26dB。非均匀量化叫做

5、“压缩扩张法”，简称压扩法。其原理如图2-4所示。图2-4非均匀量化的原理框图在发送端，首先将输入信号送到压缩器进行压缩，然后再送到均匀量化器量化并编码；在接收端，先将收到的数码序列进行译码，然后再通过与压缩器特性相反的扩张器进行扩张，恢复为原来的信号。非均匀量化就是非线性量化，其压、扩特性采用的是近似于对数函数的特性。CCITT建议采用的压缩律有两种，分别叫做A律和　律。A律的压缩系数(A)为87.6，用13折线来近似。欧洲各国、中国的PCM设备采用这种压缩律。律的压缩系数(　)为255，用15折线来近似。北美各国的PCM设备采用

6、这种压缩律。3.编码编码就是把量化后的幅值分别用代码来表示。代码的种类很多，采用二进制代码在通信技术中较常见。实际应用中，通常用8位二进制代码表示一个量化样值。PCM信号的组成形式如图2-5所示。图2-5PCM信号的组成形式极性码：由高1位表示，用以确定样值的极性。幅度码：由2～8位共7位码表示(代表128个量化级)，用以确定样值的大小。段落码：由高2～4位表示，用以确定样值的幅度范围。段内码：由低5～8位表示，用以确定样值的精确幅度。段落码是指将13折线分为16个不等的段(非均匀量化)，其中，正、负极各8段，量化级为8，由3位二进

7、制码表示。段内码是指将上述16个段的每段再平均分为16段(均匀量化)，量化级为16，由4位二进制码表示。经过编码后的信号即为PCM信号。PCM信号在信道中是以每路一个抽样值为单位传输的，因此单路PCM信号的传输速率为8×8000=64kb/s。我们将速率为64kb/s的PCM信号称为基带信号。PCM常用码型有单极性不归零(NRZ)码、双极性归零(AMI)码、三阶高密度双极性(HDB3)码等。1)单极性不归零码单极性不归零(NRZ)码如图2-6所示。图2-6NRZ码NRZ码具有如下特点：(1)信号“1”表示有脉冲，信号“0”表示无脉冲

8、。(2)信号中有直流分量(即平均分量)，直流信号衰耗大，不利于远距离传输。(3)占用频带宽。因此，NRZ码一般不用于长途线路，主要用于局内通信。2)双极性归零码双极性归零(AMI)码如图2-7所示。图2-7AMI码AMI码具有如下特点