脉冲编码调制(PCM)

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1、脉冲编码调制（PCM）模拟信号数字化的三个步骤：抽样、量化和编码抽样：将模拟信号在时间上离散化量化：将模拟信号在幅度上离散化编码：将量化输出信号用二进制代码表示引言模拟信号数字化典型应用抽样一个频带有限的低通信号f(t)，若在ωm以上没有频率分量，则它可以被分布在均匀时间间隔Ts上的抽样值唯一确定，但抽样间隔不能超过π/ωm（s，秒），即Ts≤π/ωm或Ts≤1/2fm理想低通信号抽样定理式中，ωm是被抽样信号的最高角频率，Ts是最大抽样间隔。最小抽样角频率ωs=2ωm=2π/Ts，也叫奈奎斯特速率所以理想低通抽样定理也称奈奎斯特定理。抽样

2、定理告诉我们，当被抽样信号f(t)的最高频率为fm时，f(t)的全部信息都包含在其抽样间隔不大于1/2fm秒的均匀抽样里。这就意味着在信号最高频率分量的没一个周期内，起码要抽样两次。抽样定理数学模型LPF理想抽样数学模型低通信号矩阵脉冲序列抽样信号理想低通滤波器恢复出的低通信号抽样定理的证明抽样信号通过LPF再由卷积定理从频谱中恢复出被抽样的信号f(t)量化量化与信号量化噪声功率比量化若量化器输入满足：则量化器输出：量化误差：量化误差与信号量化噪声功率比量化误差产生的影响类似于干扰和噪声，故又称其为量化噪声。信号量化噪声功率比：是用来衡量量

3、化器性能的主要技术指标均匀量化把输入信号的取值域按等距离分割的量化称为均匀量化量化噪声功率：量化噪声功率与输入信号功率输入信号功率根据信号取值的不同区间来确定不同量化间隔的方法称为非均匀量化。非均匀量化μ压缩律：对数量化（1）Ａ压缩律对数量化（2）编码在pcm中，把量化后的信号电平转换成二进制的码组的过程称为编码。编码位数的多少，决定了量化分数级的多少，在输入信号变化范围一定时，选用的编码位数越多，量化分层越细，量化噪音越小，通信质量也就越好，在话音传输中，当编码位数增加到7位~8位时，就可以获得比较良好的通信质量。在码位安排上，一般均按照

4、极性码、段落码、段内码的顺序排列编码原理下面结合13折线非均匀量化，说明pcm编码在13折线中有8个直线段，每个直线段又有16个均匀量化级，因此用8位二进制码c7~c0对一个信号抽样值进行量化和编码。极性码：表示信号样值的极性，正极性1，负0段落码：代表8个落点的起点电平段内码：代表每一段中的16个均匀划分的量化级13折线非均匀量化13折线非均匀量化Pcm编码常用的二进制码组有：自然二进制码组折叠二进制码组格雷二进制码组常用二进制码自然二进制码就是一般十进制整数的二进制表示，优点是简单易记，对于双极性信号进行编码时不如折叠二进制码方便而且传

5、输错码引起的误差较大格雷二进制码的特点是相邻两个电平的码字之间的距离始终保持为1，所谓距离就是两个不同的码字之间对应码位上码元不同的个数，误码造成的误差值较小折叠二进制码是从自然二进制码演变过来的，除最高位之外，码字的下半部分是上半部分以量化范围的中折线对折而成的pcm编码中常采用折叠二进制编码编码原理三种四位二进制码组样值脉冲极性自然二进制码折叠二进制码格雷二进制码量化值b1b2b3b4b1b2b3b4b1b2b3b4正极性部分11111110110111001011101010011000111111101101110010111010

6、100110001000100110111010111011111101110015141312111098负极性部分01110110010101000011001000010000000000010010001101000101011001110100010101110110001000110001000076543210折叠二进制码的第一位用来表示信号的正负极性，从第二位开始表示信号幅度绝对值的大小，一般第一位用1、0分别表示正负，因此采用折叠二进制码可以大大简化编码的过程与自然二进制码相比，另一个优点是，在传输过程中如果出现误码，对小

7、信号的影响较小。例如由大信号（1111）误传为（0111），从上表可知，对自然二进制码解码后得到的样值脉冲与原信号相比，误差为8个量化级，而对于折叠二进制码为15个，显然，大信号发生误码时对折叠二进制码影响较大，但如果误码发生在小信号时，由（1000）误传为（0000）造成的误差只差一个数量级折叠二进制编码Thankyou