PCM课程培训教材.ppt

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1、PCM基础知识1PCM原理PCM就是脉冲编码调制（PulseCodeModulation）通过脉冲编码调制的方式把模拟电话进行数字化，仍然是目前世界各国主要采用的一种方式。数字通信的实现，带来了很多的好处抗干扰能力强可采用再生中继实现高质量的远距离通信“数字化”是建立综合业务数字网（ISDN）的必要条件数字信号易于加密适于集成化2模拟/数字（A/D）8kHz64kb/s模数转换300-3400Hz3抽样定理：如果模拟信号的最高频率为F，若以2F的抽样频率对其抽样，则抽样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。要转换的模拟数据

2、主要是电话语音信号语音信号要在数字线路上传输，必须将语音信号转换成数字信号。这需要经过三个步骤：抽样：按一定间隔对语音信号进行抽样量化：对每个样本舍入到量化级别上编码：对每个舍入后的样本进行编码编码后的信号称为PCM信号（脉码调制,PulseCodedModulation）模数转换4语音信号011100011011001100PCM输出343314011100011011001100PCM脉冲（有量化误差）3.23.92.83.41.24.2PAM脉冲PCM转换过程举例抽样量化编码5PCM三部曲对模拟电话信号进行抽样，这是将连续

3、信号在时间上离散化的过程。抽样（Sampling）量化（Quantization）编码（Encode）将已在时间上离散化了的信号进行量化，这是将时间上离散化的信号在幅度上也离散化的过程。将时间上和幅度上都已离散化了的信号进行编码成为数字形式，这是完成数字化的最后过程。6PCM三部曲--抽样（Sampling）抽样：按一定间隔对模拟信号进行抽样抽样定理（奈奎斯特定理）：如果模拟信号的最高频率为F，若以大于等于2F的抽样频率Fs对其抽样，则抽样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。模拟话音信号的最高频率为3400Hz，抽样频率

4、Fs实际上采用8000Hz。模拟信号抽样完成后，得到的是在时间上离散化了的脉冲振幅调制（PAM）信号。抽样（Sampling）7量化：对每个样本舍入到量化级别上均匀量化与非均匀量化量化（Quantization）PCM三部曲--量化（Quantization）8PCM三部曲--量化（Quantization）量化：导致失真量化（Quantization）9非均匀量化它的基本思想是在均匀量化前先对信号经过一次处理，对大信号进行压缩而对小信号进行较大的放大。即采用压缩的量化特性来改善小信号的信噪比。对小信号采用小的量化间隔，对大信号

5、采用大的量化间隔，这样可以用较少的位数编码。对大信号来说，虽然绝对量化误差较大，但是因为：（1）大信号出现的机会不多，（2）信噪比（相对误差）与小信号是一致的，所以对总的话音质量影响不大。非均匀量化也是一种压缩。量化（Quantization）10µ律压扩µ律(µ-Law)压扩(G.711)主要用在北美和日本等地区的数字电话通信中。它的提出早于A律x为输入信号，规格化为－1<=x<=1µ为确定压缩量的参数，它反映最大量化间隔和最小量化间隔之比，取100<=µ<=500。现在多采用µ=255。量化（Quantization）11A

6、律压扩0<=

7、x

8、<=1/A1/A<=

9、x

10、<=1A律(A-Law)压扩(G.711)主要用在欧洲和中国大陆等地区的数字电话通信中在8位码中，通常采用A=87.6对于采样频率为8kHz，样本精度为13位、14位或者16位的输入信号，使用µ律压扩编码或者使用A律压扩编码，经过PCM编码器之后每个样本的精度为8位，输出的数据率为64kb/s。这个数据就是CCITT推荐的G.711标准。量化（Quantization）12PCM三部曲--编码（Encode）编码：对每个舍入后的样本进行编码一般在PCM中采用二元码，在二元码中，用n个比

11、特，总共组成2的n次方个量化级数N。n并不是越大越好。需要根据通信质量要求适当选取目前国际上通用的是8位码。则量化级数N=256在PCM系统中常用的码型有自然二进码、折叠二进码和循环二进码。目前我们使用的PCM设备都是采用折叠二进码。完成编码过程后，模拟信号已转换成了数字信号，进而可以将此数字信号变换成适于信道传输的波形传到对方。对方收到信号后，再通过反变换重新得到原来的模拟信号，实现了整个通信过程。编码（Encode）13PCM转换过程举例14话音信道带宽<4kHz抽样频率：8kHz(>2倍话音最大频率)量化级数：256级(用

12、8位二进制码表示)数据率：8000次/s*8bit=64Kbit/s每路PCM信号的速率=64Kbit/s模拟话音抽样频率PCM信号抽样量化和编码数字化声音f<4kHzfs=8kHzPCM各项指标150121631时间片125us=32时隙=2.048Mbps帧