脈沖編碼調(diào)制(PCM)

《現(xiàn)代通信技術(shù)》課程主講：楊光通信技術(shù)專業(yè)教學資源庫南京信息職業(yè)技術(shù)學院脈沖編碼調(diào)制（PCM）目錄

PCM碼位的選擇與安排01段落和段內(nèi)碼與各段關(guān)系02非線性編碼與線性編碼比較03編碼原理04

在13折線編碼中，普遍采用8位二進制碼，對應(yīng)有Q=28=256個量化間隔，即正、負輸入幅度范圍內(nèi)各有128個量化間隔。這需要將13折線中的每個折線段再均勻劃分16個量化級（8×16=128），由于每個段落長度不均勻，因此正或負輸入的8個段落被劃分成8×16=128個不均勻的量化級。01PCM碼位的選擇與安排按折疊二進碼的碼型,這8位碼的安排如下：極性碼段落碼段內(nèi)碼M1M2M3M4M5M6M7M8

注意：對于正、負對稱的雙極性信號，在極性判決后被整流（相當取絕對值），以后則按信號的絕對值進行編碼，因此只要考慮13折線中的正方向的8段折線就行了。這8段折線共包含128個量化級，正好用剩下的7位幅度碼M2M4M5M6M7M8表示。第1位碼M１：數(shù)值“1”或“0”分別表示信號的正、負極性，稱為極性碼。1碼位選擇2碼位安排01碼位的選擇與安排第2至第4位碼M2M3M4為段落碼，表示信號絕對值處在哪個段落，3位碼的8種可能狀態(tài)分別代表8個段落的起點電平，如圖1和表1所示。注意：段落碼的每一位不表示固定的電平，只是用它們的不同排列碼組表示各段的起始電平。第5至第8位碼M5M6M7M8為段內(nèi)碼，用這4位碼的16種可能狀態(tài)分別代表每一段落內(nèi)的16個均勻劃分的量化間隔。如表2所示。注意：在13折線編碼方法中，雖然各段內(nèi)的16個量化級是均勻的，但因段落長度不等，故不同段落間的量化級是非均勻的。小信號時，段落短，量化間隔小；反之，量化間隔大。其中第一、二段最短，只有歸一化的1/128，再將它等分16小段，每一小段長度為。這是最小的量化級間隔，記為Δ，代表一個量化單位。第八段最長，將它等分16小段后，每一小段歸一化長度為，包含64個最小量化間隔，記為64Δ，如圖2所示。02段落和段內(nèi)碼與各段關(guān)系1）段落碼與各段的關(guān)系段落序號段落碼c2c3c487654321111110101100011010001000表1段落碼圖1段落碼與各段的關(guān)系02段落和段內(nèi)碼與各段關(guān)系2）段內(nèi)碼與各段的關(guān)系電平序號段內(nèi)碼電平序號段內(nèi)碼c5c6c7c8c5c6c7c815141312111098111111101101110010111010100110007654321001110110010101000011001000010000表2段內(nèi)碼02段落和段內(nèi)碼與各段關(guān)系圖213折線與量化間隔02段落和段內(nèi)碼與各段關(guān)系表313折線幅度碼及其對應(yīng)電平03非線性編碼與線性編碼比較假設(shè)以非均勻量化時的最小量化間隔Δ=1/2048作為均勻量化的量化間隔，那么從13折線的第一段到第八段的各段所包含的均勻量化級數(shù)分別為16、16、32、64、128、256、512、1024，總共有2048個均勻量化級，而非均勻量化只有128個量化級。按照二進制編碼位數(shù)N與量化級數(shù)M的關(guān)系：M=2N，均勻量化需要編11位碼，而非均勻量化只要編7位碼。通常把按非均勻量化特性的編碼稱為非線性編碼；按均勻量化特性的編碼稱為線性編碼。04編碼原理實現(xiàn)編碼的具體方法和電路很多，這里只討論目前常用的逐次比較型編碼器原理。編碼器的任務(wù)是根據(jù)輸入的樣值脈沖編出相應(yīng)的8位二進制代碼。除第一位極性碼外，其他7位二進制代碼是通過類似天平稱重物的過程來逐次比較確定的。這種編碼器就是PCM通信中常用的逐次比較型編碼器。逐次比較型編碼的原理與天平稱重物的方法相類似，樣值脈沖信號相當被測物，標準電平相當天平的砝碼。預(yù)先規(guī)定好的一些作為比較用的標準電流(或電壓)，稱為權(quán)值電流，用符號IW表示。IW的個數(shù)與編碼位數(shù)有關(guān)。04編碼原理當樣值脈沖Is到來后，用逐步逼近的方法有規(guī)律地用各標準電流IW去和樣值脈沖比較，每比較一次出一位碼。當Is＞IW時，出“1”碼，反之出“0”碼，直到IW和抽樣值Is逼近為止，完成對輸入樣值的非線性量化和編碼。實現(xiàn)A律13折線壓擴特性的逐次比較型編碼器的原理框圖如圖1所示，它由整流器、極性判決、保持電路、比較器及本地譯碼電路等組成。極性判決電路用來確定信號的極性。輸入PAM信號是雙極性信號，其樣值為正時，在位脈沖到來時刻出“1”碼；樣值為負時，出“0”碼；同時將該信號經(jīng)過全波整流變?yōu)閱螛O性信號。04編碼原理圖1逐次比較型編碼器原理圖04編碼原理

比較器是編碼器的核心。它的作用是通過比較樣值電流Is和標準電流IW，從而對輸入信號抽樣值實現(xiàn)非線性量化和編碼。保持電路的作用是在整個比較過程中保持輸入信號的幅度不變。

本地譯碼電路包括記憶電路、7／11變換電路和恒流源。記憶電路用來寄存二進代碼，因除第一次比較外，其余各次比較都要依據(jù)前幾次比較的結(jié)果來確定標準電流IW值。恒流源也稱11位線性解碼電路