通信原理PCM论文

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1、武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书1设计原理1.1PCM系统基本原理PCM即脉冲编码调制，在通信系统中完成将语音信号数字化功能。PCM调制的实现主要包括三个步骤完成：抽样、量化、编码。分别完成时间上离散、幅度上离散、及量化信号的二进制表示。为改善小信号量化性能，采用压扩非均匀量化，有两种方式，分别为A律和μ律方式，此处采用了A律方式，由于A律压缩实现复杂，常使用13折线法编码,采用非均匀量化。PCM通信系统示意图图1.1时分复用PCM通信系统框图19武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书1.2抽样、量化、编码下面介绍PCM编码中抽样、量化及编码的原理：（1）抽样所谓抽

2、样，就是对模拟信号进行周期性扫描，把时间上连续的信号变成时间上离散的信号。该模拟信号经过抽样后还应当包含原信号中所有信息，也就是说能无失真的恢复原模拟信号。它的抽样速率的下限是由抽样定理确定的。（2）量化从数学上来看，量化就是把一个连续幅度值的无限数集合映射成一个离散幅度值的有限数集合。模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。由于均匀量化存在的主要缺点是：无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变。因此，当信号较小时，则信号量化噪声功率比也就很小，这样，对于弱信号时的量化信噪比就难以达到给定的要求。通常，把满足信噪比要求的输入信号取值范围定义为动态范围，可见，均匀量

3、化时的信号动态范围将受到较大的限制。为了克服这个缺点，实际中，往往采用非均匀量化。非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。对于信号取值小的区间，其量化间隔也小；反之，量化间隔就大。它与均匀量化相比，有两个突出的优点。首先，当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度（实际中常常是这样）时，非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比；其次，非均匀量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例。因此量化噪声对大、小信号的影响大致相同，即改善了小信号时的量化信噪比。非均匀量化的实际方法通常是将抽样值通过压缩再进行均匀量化。通常使用的压缩器中，大多采用

4、对数式压缩。广泛采用的两种对数压缩律是压缩律和A压缩律。美国采用压缩律，我国和欧洲各国均采用A压缩律，因此，PCM编码方式采用的也是A压缩律。所谓A压缩律也就是压缩器具有如下特性的压缩律：19武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书A律压扩特性是连续曲线，A值不同压扩特性亦不同，在电路上实现这样的函数规律是相当复杂的。实际中，往往都采用近似于A律函数规律的13折线（A=87.6）的压扩特性。这样，它基本上保持了连续压扩特性曲线的优点，又便于用数字电路实现，本设计中所用到的PCM编码正是采用这种压扩特性来进行编码的。图1.2示出了这种压扩特性。图1.213折线特性（3）编码1

5、9武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书所谓编码就是把量化后的信号变换成代码，其相反的过程称为译码。当然，这里的编码和译码与差错控制编码和译码是完全不同的，前者是属于信源编码的范畴。在现有的编码方法中，若按编码的速度来分，大致可分为两大类：低速编码和高速编码。通信中一般都采用第二类。编码器的种类大体上可以归结为三类：逐次比较型、折叠级联型、混合型。在逐次比较型编码方式中，无论采用几位码，一般均按极性码、段落码、段内码的顺序排列。下面结合13折线的量化来加以说明。段落序号段落码量化级段内码8111151111141110711013110112110061011110111

6、010105100910018100040117011160110301050101401002001300112001010001000100000表1.3编码表19武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书在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。其它四位表示段内码，它的16种可能状态来分别代表每一段落的16个均匀划分的量化级。

7、这样处理的结果，8个段落被划分成27＝128个量化级。段落码和8个段落之间的关系如表所示；段内码与16个量化级之间的关系如表所示。2PCM系统设计2.1总电路设计图19武汉理工大学《通信原理》课程设计说明书图2.1总电路图2.2单元电路设计（1）编译码单元电路脉冲编码调制（PCM）技术在数字通信系统中应用广泛，本设计中信道视为理想信道，故采用PCM。脉冲编码调制通常包括从模拟信号抽样，量化，变换为二进制符号等过程。在量化之前，通常用保持电路对抽样值做短暂保存，以便电路有时间对其进行量化。当然，为了电路的简化和便于实验室调试，本