项目六 脉冲编码调制PCM.ppt

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1、项目六脉冲编码调制PCM7/20/202116.1脉冲编码调制为什么称为脉冲编码调制呢？电话信号的PCM码组是由8位码组成的，一个码组表示一个量化后的样值。从调制的观点来看，以模拟信号为调制信号，以二进制脉冲序列为载波，通过调制改变脉冲序列中码元的取值，这一调制过程对应于PCM的编码过程，所以PCM称为脉冲编码调制。7/20/20212连续波调制：AM、FM、PM脉冲调制：以时间上离散的脉冲串作为载波，用模拟基带信号x(t)去控制脉冲串的某参数，使其按x(t)的规律变化的调制方式。脉幅调制(PAM):脉

2、冲序列中各脉冲振幅A随x(t)变化脉宽调制(PDM):脉冲序列中各脉冲宽度随x(t)变化脉位调制(PPM):脉冲序列中各脉冲位置P随x(t)变化7/20/20213PAM、PDM、PPM信号在时间上都是离散的，但受调参量变化是连续的，因此都属于模拟信号。PCM的时间和调制参数都是离散的，是数字信号。脉冲振幅调制PAM是脉冲编码调制的基础。7/20/20214调制波形:7/20/20215抽样定理的大意是，如果对一个频带有限的时间连续的模拟信号抽样，当抽样速率达到一定数值时，那么根据它的抽样值就能重建原

3、信号。也就是说，若要传输模拟信号，不一定要传输模拟信号本身，只需传输按抽样定理得到的抽样值即可。因此，抽样定理是任何模拟信号数字化的理论依据。6.1.1抽样定理7/20/20216抽样定理的分类①信号是低通型的还是带通型的低通抽样定理和带通抽样定理；②用来抽样的脉冲序列是等间隔还是非等间隔均匀抽样和非均匀抽样；③抽样的脉冲序列是冲激序列还是非冲激序列理想抽样和实际抽样。7/20/20217低通抽样定理低通抽样定理的具体内容如下：一个频带限制在(0，fH)内的时间连续信号x(t)，如果以不大于t=1/(2

4、fH)秒的间隔对它进行等间隔抽样，则x(t)将被所得到的抽样值完全确定。fs——抽样频率。TS——抽样间隔或周期。7/20/20218这个定理有两层含义。一层：抽样频率大于等于2fH时，每秒钟内的抽样点数目将等于或大于2fH个，这就意味着对于被抽样信号中的最高频率分量至少在一周期内要取2个样值。此时，所得到的样值序列含有被抽样信号的全部信息。二层：利用该样值序列，可以不失真地恢复原来的被抽样信号。如果这个条件不能满足，则接收时将引起信号的失真。通常将满足抽样定理的最低抽样频率称为奈奎斯特(Nyquist

5、)频率。7/20/20219抽样定理全过程7/20/2021107/20/202111如果抽样间隔Ts＞1/(2fH)，则抽样后信号的频谱在相邻的周期内发生混叠，此时不可能无失真地重建原信号。Ts=1/(2fH)是最大允许抽样间隔，它被称为奈奎斯特间隔，相对应的最低抽样速率fs=2fH称为奈奎斯特速率。7/20/202112如果采样频率远大于2fH，所得到的采样信号将包含大量冗余信息。在实际应用中，通常采样频率取为（2.5-5）fH。一路电话信号的频带为300～3400Hz，fm=3400Hz，则抽样频

6、率fs≥2×3400=6800Hz。如按6800Hz的抽样频率对300～3400Hz的电话信号抽样，则抽样后的样值序列可不失真地还原成原来的话音信号，话音信号的抽样频率通常取8000Hz/s。7/20/202113补充－－关于带通型连续信号的抽样带通抽样定理：一个带通信号x(t)，其上截止频率为fH，下截止频率为fL，此时抽样频率fs应满足1.fH为B的整数倍时最小抽样频率fs≥2B即可，不必fs≥2fH。7/20/2021142.fH不为B的整数倍时实际中常用：式中n是小于fL/B的最大整数。7/20

7、/202115例题：试求载波60路超群信号（312—552KHz）的抽样频率。解：7/20/202116低通信号的抽样和恢复比起带通信号来要简单。通常，当带通信号的最低频率fL小于信号的带宽B时，便将此信号当作低通信号处理。只有在不满足上述条件时才使用带通抽样定理。7/20/202117由于实际的滤波器均有一定宽度的过渡带，且抽样前的限带滤波器也很难做到严格的抑制，所以一般抽样都需要保留一定的“防护带”△B。比如语音信号抽样，抽样频率取为8000Hz。这样，在抽样信号的频谱之间便可形成一定间隔的“防护带

8、”△B，既防止了频谱的混叠，又放宽了对低通滤波器的要求。模拟电话抽样信号的频谱7/20/2021186.1.2均匀量化和线性PCM编码量化分为均匀量化和非均匀量化两种。量化间隔相等时称均匀量化。均匀量化器广泛用于线性A/D变换，例如计算机的A/D变换器，常用的有8位、12位、16位、32位等，另外，在遥控遥测、仪表、图象信号等数字化接口也常被利用。量化间隔不相等时称非均匀量化。非均匀量化常用于语音信号编码。7/20/202119均匀量化把输