語(yǔ)音編碼技術(shù)課件

移動(dòng)通信原理與應(yīng)用黑龍江大學(xué)電子工程學(xué)院楊杰2022/12/211移動(dòng)通信原理與應(yīng)用黑龍江大學(xué)電子工程學(xué)院2022/12/19目錄第一章概述第二章蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)第三章無(wú)線移動(dòng)通信信道第四章移動(dòng)通信的調(diào)制技術(shù)第五章抗衰落技術(shù)第六章語(yǔ)音編碼技術(shù)第七章移動(dòng)通信中的多址接入技術(shù)第八章移動(dòng)通信網(wǎng)第九章GSM通信系統(tǒng)第十章IS-95CDMA移動(dòng)通信及其標(biāo)準(zhǔn)介紹第十一章第三代移動(dòng)通信及其標(biāo)準(zhǔn)介紹2目錄第一章概述2第六章語(yǔ)音編碼技術(shù)6.1概述6.1.1語(yǔ)音編碼技術(shù)6.1.2語(yǔ)音評(píng)價(jià)6.2語(yǔ)音波形編碼6.2.1語(yǔ)音波形編碼概述6.2.2脈沖編碼調(diào)制6.3參量編碼6.3.1參量編碼的基本原理6.3.2線性預(yù)測(cè)6.4激勵(lì)線性預(yù)測(cè)和矢量編碼6.4.1激勵(lì)源和混合編碼6.4.2規(guī)則脈沖激勵(lì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)編碼6.4.3矢量量化編碼6.4.4碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼6.4.5矢量和激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼3第六章語(yǔ)音編碼技術(shù)6.1概述36.1概述6.1.1語(yǔ)音編碼技術(shù)移動(dòng)通信對(duì)語(yǔ)音編碼的要求是：(1)編碼的速率要適合在移動(dòng)信道內(nèi)傳輸，純編碼速率應(yīng)低于16kbit/s。(2)在一定編碼速率下語(yǔ)音質(zhì)量應(yīng)盡可能高，即解碼后的復(fù)原語(yǔ)音的保真度要高，主觀評(píng)分MOS（MeanOpinionScore）應(yīng)不低于3.5分（按長(zhǎng)途語(yǔ)音質(zhì)量要求）。(3)編解碼時(shí)延要短，總時(shí)延不得超過65ms。(4)要能適應(yīng)衰落信道的傳輸，即抗誤碼性能要好，以保持較好的語(yǔ)音質(zhì)量。(5)算法的復(fù)雜程度要適中，應(yīng)易于大規(guī)模電路集成。46.1概述6.1.1語(yǔ)音編碼技術(shù)移動(dòng)通信對(duì)語(yǔ)音語(yǔ)音編碼：移動(dòng)通信數(shù)字化的基礎(chǔ)第1/2代蜂窩系統(tǒng)的根本區(qū)別語(yǔ)音編碼的意義：提高通話質(zhì)量(數(shù)字化+信道編碼糾錯(cuò))提高頻譜利用率(低碼率編碼)提高系統(tǒng)容量(低碼率、語(yǔ)音激活技術(shù))移動(dòng)通信對(duì)語(yǔ)音編碼的要求：編碼速率低，語(yǔ)音質(zhì)量好有較強(qiáng)的抗噪聲干擾和抗誤碼的性能編譯碼延時(shí)小、總延時(shí)在65ms以內(nèi)編譯碼器復(fù)雜度低，便于大規(guī)模集成化功耗小，便于應(yīng)用于手持機(jī)5語(yǔ)音編碼：移動(dòng)通信數(shù)字化的基礎(chǔ)56.1.2語(yǔ)音評(píng)價(jià)客觀評(píng)定方法用客觀測(cè)量的手段來(lái)評(píng)價(jià)語(yǔ)音編碼的質(zhì)量，常用的方法有信噪比、加權(quán)信噪比、平均分段信噪比等。主觀評(píng)定方法是主觀評(píng)定等級(jí)（SubjectiveOpinionScale），或稱平均評(píng)定得分（MOS）。MOS得分采用五級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，其方法是由數(shù)十名試聽者在相同信道環(huán)境中試聽并給予評(píng)分，然后對(duì)評(píng)分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，求出平均得分。質(zhì)量等級(jí)分?jǐn)?shù)收聽注意力等級(jí)優(yōu)

5可完全放松，不需要注意力

良

4需要注意，但不需要明顯集中注意力滿意(正常)

3中等程度的注意力差

2需要集中注意力劣

1即使努力去聽，也很難聽懂表6.1主觀評(píng)定等級(jí)66.1.2語(yǔ)音評(píng)價(jià)客觀評(píng)定方法用客觀測(cè)量的手段來(lái)評(píng)價(jià)語(yǔ)音語(yǔ)音編碼技術(shù)分類7語(yǔ)音編碼技術(shù)分類7語(yǔ)音編碼技術(shù)分類波形編碼：將時(shí)域模擬話音的波形信號(hào)經(jīng)過采樣、量化和編碼形成數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)編碼速率較高：16k~64k包括：PCM、ADPCM、ΔM、CVSDM、APC等占用較高帶寬，適合有線參量編碼：基于人類語(yǔ)音的產(chǎn)生機(jī)理建立數(shù)學(xué)模型，根據(jù)輸入語(yǔ)音得出模型參數(shù)并傳輸，在收端恢復(fù)。編碼速率較低：1.2k~4.8kbps包括各種線性預(yù)測(cè)編碼（LPC）方法和余弦聲碼器等語(yǔ)音質(zhì)量中等，不滿足商用要求混合編碼：波形編碼+參量編碼（LPAS）包括GSM的RPE-LPC編碼和VSELP編碼8語(yǔ)音編碼技術(shù)分類波形編碼：將時(shí)域模擬話音的波形信號(hào)經(jīng)過采樣、用于移動(dòng)通信的語(yǔ)音編碼9用于移動(dòng)通信的語(yǔ)音編碼9語(yǔ)音編碼標(biāo)準(zhǔn)G.711PCM(64kbps)G.721ADPCM(32kbps)G.7227kHz帶寬64kbps速率內(nèi)的音頻編碼G.7236.3k/5.6k雙速率多媒體語(yǔ)音編碼G.72816kbps語(yǔ)音編碼LD-CELPG.7298kbps多媒體語(yǔ)音編碼10語(yǔ)音編碼標(biāo)準(zhǔn)G.711PCM(64kbps)10語(yǔ)音編碼的發(fā)展極低速率語(yǔ)音編碼，600bps高保真語(yǔ)音編碼自適應(yīng)多速率語(yǔ)音編碼新的編碼分析技術(shù)：非線性預(yù)測(cè)多精度時(shí)頻分析技術(shù)（子波分析技術(shù)）高階統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)11語(yǔ)音編碼的發(fā)展極低速率語(yǔ)音編碼，600bps116.2語(yǔ)音波形編碼人的語(yǔ)音頻帶范圍為300～3400Hz（一般為0～3400Hz）。波形編碼是直接在時(shí)間域上將模擬的語(yǔ)音信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)。圖6.2示出了語(yǔ)音波形數(shù)字編碼的原理框圖。圖6.2語(yǔ)音波形編碼原理圖波形編碼包括兩個(gè)基本過程：抽樣和量化，而這兩個(gè)過程也是所有語(yǔ)音編碼的基礎(chǔ)。6.2.1語(yǔ)音波形編碼概述126.2語(yǔ)音波形編碼人的語(yǔ)音頻帶范圍為300～3400Hz6.2.2脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制（PCM：PulseCodedModulati-on）定義:直接將樣值編碼為信號(hào)的方法.圖6.3PCM的組成

在有線數(shù)字通信中，常用64kbit/sPCM碼傳輸數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)。對(duì)于無(wú)線傳輸來(lái)說，由于受頻帶的限制，必須采用低速率、高質(zhì)量的編碼技術(shù)方法，所以，在數(shù)字峰窩網(wǎng)中的有線無(wú)線接口處，要進(jìn)行64kbit/sPCM碼與其他編碼體制的轉(zhuǎn)換。136.2.2脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制（PCM：Pulse

模數(shù)轉(zhuǎn)換要經(jīng)過抽樣、量化和編碼三個(gè)步驟。脈沖編碼調(diào)制PCM基本原理14模數(shù)轉(zhuǎn)換要經(jīng)過抽樣、量化和編碼三個(gè)步驟。脈

模擬信源預(yù)濾波器抽樣器波形編碼器量化、編碼x(t)x(n)模擬信源重建濾波器抽樣保持，低通波形解碼器數(shù)字信道脈沖編碼調(diào)制(PCM)簡(jiǎn)稱脈碼調(diào)制。包括三個(gè)過程：抽樣、量化、編碼。抽樣是把連續(xù)時(shí)間模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散時(shí)間連續(xù)幅度的抽樣信號(hào)；量化是把離散時(shí)間連續(xù)幅度的抽樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散時(shí)間離散幅度的數(shù)字信號(hào)；編碼是將量化后的信號(hào)編碼形成一個(gè)二進(jìn)制碼組輸出。3.23.92.83.41.24.22022/12/2115模擬預(yù)濾抽樣器波形編碼器x(t)x(n)模擬重建濾波器波形模擬話音采樣時(shí)鐘PAM信號(hào)PCM信號(hào)采樣電路量化和編碼數(shù)字化聲音話音信道帶寬<4KHz

采樣時(shí)鐘頻率：8KHz(>2倍話音最大頻率)

量化級(jí)數(shù)：256級(jí)(8位二進(jìn)制碼表示)

數(shù)據(jù)率：8000次/s*8bit=64Kb/s∴每路PCM信號(hào)的速率=64000bps例：語(yǔ)音信號(hào)要在數(shù)字線路上傳輸，必須將語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。這需要經(jīng)過三個(gè)步驟：采樣、量化、編碼。編碼后的信號(hào)稱為PCM（PulseCodedModulation）信號(hào)（脈碼調(diào)制信號(hào)）16模擬話音采樣時(shí)鐘PAM信號(hào)PCM信號(hào)采樣電路量化和編碼PCM轉(zhuǎn)換過程舉例

原始信號(hào)

PAM脈沖

PCM脈沖（有量化誤差）011100011011001100

PCM輸出3.23.92.83.41.24.234331401110001101100110017PCM轉(zhuǎn)換過程舉例 原始信號(hào)PAM脈沖PCM脈沖01

PCM編碼原理常見的PCM二進(jìn)制碼組有三種：自然二進(jìn)制碼組NBC；----十進(jìn)制正整數(shù)的二進(jìn)制表示。折疊二進(jìn)制碼組FBC；----左邊第一位表示正負(fù)號(hào)，“1”表示正。格雷二進(jìn)制碼組RBC；特點(diǎn)：任何相鄰電平的碼組只有一位發(fā)生變化。2022/12/2118PCM編碼原理2022/12/1918量化值序號(hào)自然二進(jìn)制碼折疊二進(jìn)制碼格雷碼1514131211109811111110110111001011101010011000111111101101110010111010100110001000100110111010111011111101110076543210011101100101010000110010000100000000000100100011010001010110011101000101011101100010001100010000三種碼組對(duì)于NBC：碼組第一位出錯(cuò)，幅度誤差為最大幅度的1/2倍；對(duì)于FBC：碼組第一位出錯(cuò)，小信號(hào)的失真誤差要小得多；對(duì)于RBC：碼組中一位出錯(cuò)，誤差幅度只相差一個(gè)量化間隔。2022/12/2119量化值序號(hào)自然二進(jìn)制碼折疊二進(jìn)制碼格雷3參量編碼6.3.1參量編碼的基本原理圖6.4語(yǔ)音產(chǎn)生模型在圖6.4所示的模型中，包括了三個(gè)部分：激勵(lì)源、聲道模型和輻射模型，正好模擬了人的發(fā)聲器官中喉、聲道和嘴。1.語(yǔ)音信號(hào)的產(chǎn)生模型206.3參量編碼6.3.1參量編碼的基本原理圖66.3.1參量編碼的基本原理聲道模型V（Z）是離散時(shí)域的聲道傳輸函數(shù)，它在大多數(shù)情況下是一個(gè)全極點(diǎn)函數(shù)輻射模型R（Z）與嘴形有關(guān)，可以表示成一個(gè)固定的模型函數(shù)2.特征參量的提取常用的短時(shí)處理技術(shù)包括加窗技術(shù)、基音周期估計(jì)等。216.3.1參量編碼的基本原理聲道模型V（Z）是離散時(shí)域的6.3.2線性預(yù)測(cè)2.線性預(yù)測(cè)編碼線性預(yù)測(cè)技術(shù)用于語(yǔ)音編碼就構(gòu)成線性預(yù)測(cè)編碼（LPC：LinearPredictionCoding）。圖6.5是LPC的原理框圖。圖6.5

LPC聲碼器226.3.2線性預(yù)測(cè)2.線性預(yù)測(cè)編碼線性預(yù)測(cè)技術(shù)用于語(yǔ)音線性預(yù)測(cè)編碼的基本原理原理:模型化人類語(yǔ)音信號(hào)產(chǎn)生的機(jī)制,提取模型參數(shù),并且只傳輸模型的參數(shù).語(yǔ)音信號(hào)的產(chǎn)生模型:語(yǔ)音的產(chǎn)生,聲帶和聲道不同語(yǔ)音產(chǎn)生的原因:聲音激勵(lì)源和聲道不同聲音分類:濁音和清音發(fā)聲過程口腔和鼻腔形成時(shí)變?yōu)V波器23線性預(yù)測(cè)編碼的基本原理原理:模型化人類語(yǔ)音信號(hào)產(chǎn)生的機(jī)制,提4.2.2濁音和清音244.2.2濁音和清音24語(yǔ)音產(chǎn)生模型語(yǔ)音模型的建立：1、產(chǎn)生激勵(lì)，2、響應(yīng)模型參數(shù)：基音，共振峰頻率及強(qiáng)度，清濁音判決低碼率編碼碼率降低有限合成的語(yǔ)音波形失去了自然度和音質(zhì)25語(yǔ)音產(chǎn)生模型語(yǔ)音模型的建立：1、產(chǎn)生激勵(lì)，2、響應(yīng)25不同激勵(lì)語(yǔ)音合成模型長(zhǎng)時(shí)延相關(guān)濾波器：產(chǎn)生濁音的音調(diào)結(jié)構(gòu)，即頻譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)，而短時(shí)延相關(guān)濾波器則用來(lái)恢復(fù)語(yǔ)音的短時(shí)頻包絡(luò)。在發(fā)端引入合成裝置，合成/分析法26不同激勵(lì)語(yǔ)音合成模型長(zhǎng)時(shí)延相關(guān)濾波器：產(chǎn)生濁音的音調(diào)結(jié)構(gòu)，即4.2.5自適應(yīng)多速率語(yǔ)音編碼（AMR）為什么研究AMR編碼?WCDMA將支持多媒體業(yè)務(wù),并支持電路交換、分組交換方式移動(dòng)信道的變化，系統(tǒng)不能工作在最佳的信源和信道編碼速率。如GSM，固定速率編碼信道質(zhì)量差時(shí)，信道編碼不足以糾正傳輸錯(cuò)誤，此時(shí)應(yīng)改進(jìn)信道編碼，減小信源編碼，提高語(yǔ)音質(zhì)量信道質(zhì)量好時(shí)，增加信源編碼速率，提高語(yǔ)音質(zhì)量AMR的概念是:以更智能的方式解決信源編碼和信道編碼的速率匹配問題,實(shí)際的語(yǔ)音編碼速率將取決于信道條件274.2.5自適應(yīng)多速率語(yǔ)音編碼（AMR）為什么研究AMR4.2.5自適應(yīng)多速率語(yǔ)音編碼（AMR）AMR是一種單個(gè)集成的語(yǔ)音編碼器，他是固定的信源速率模式，從4.75~12.2kbps284.2.5自適應(yīng)多速率語(yǔ)音編碼（AMR）AMR是一種單個(gè)移動(dòng)通信原理與應(yīng)用黑龍江大學(xué)電子工程學(xué)院楊杰2022/12/2129移動(dòng)通信原理與應(yīng)用黑龍江大學(xué)電子工程學(xué)院2022/12/19目錄第一章概述第二章蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)第三章無(wú)線移動(dòng)通信信道第四章移動(dòng)通信的調(diào)制技術(shù)第五章抗衰落技術(shù)第六章語(yǔ)音編碼技術(shù)第七章移動(dòng)通信中的多址接入技術(shù)第八章移動(dòng)通信網(wǎng)第九章GSM通信系統(tǒng)第十章IS-95CDMA移動(dòng)通信及其標(biāo)準(zhǔn)介紹第十一章第三代移動(dòng)通信及其標(biāo)準(zhǔn)介紹30目錄第一章概述2第六章語(yǔ)音編碼技術(shù)6.1概述6.1.1語(yǔ)音編碼技術(shù)6.1.2語(yǔ)音評(píng)價(jià)6.2語(yǔ)音波形編碼6.2.1語(yǔ)音波形編碼概述6.2.2脈沖編碼調(diào)制6.3參量編碼6.3.1參量編碼的基本原理6.3.2線性預(yù)測(cè)6.4激勵(lì)線性預(yù)測(cè)和矢量編碼6.4.1激勵(lì)源和混合編碼6.4.2規(guī)則脈沖激勵(lì)長(zhǎng)期預(yù)測(cè)編碼6.4.3矢量量化編碼6.4.4碼激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼6.4.5矢量和激勵(lì)線性預(yù)測(cè)編碼31第六章語(yǔ)音編碼技術(shù)6.1概述36.1概述6.1.1語(yǔ)音編碼技術(shù)移動(dòng)通信對(duì)語(yǔ)音編碼的要求是：(1)編碼的速率要適合在移動(dòng)信道內(nèi)傳輸，純編碼速率應(yīng)低于16kbit/s。(2)在一定編碼速率下語(yǔ)音質(zhì)量應(yīng)盡可能高，即解碼后的復(fù)原語(yǔ)音的保真度要高，主觀評(píng)分MOS（MeanOpinionScore）應(yīng)不低于3.5分（按長(zhǎng)途語(yǔ)音質(zhì)量要求）。(3)編解碼時(shí)延要短，總時(shí)延不得超過65ms。(4)要能適應(yīng)衰落信道的傳輸，即抗誤碼性能要好，以保持較好的語(yǔ)音質(zhì)量。(5)算法的復(fù)雜程度要適中，應(yīng)易于大規(guī)模電路集成。326.1概述6.1.1語(yǔ)音編碼技術(shù)移動(dòng)通信對(duì)語(yǔ)音語(yǔ)音編碼：移動(dòng)通信數(shù)字化的基礎(chǔ)第1/2代蜂窩系統(tǒng)的根本區(qū)別語(yǔ)音編碼的意義：提高通話質(zhì)量(數(shù)字化+信道編碼糾錯(cuò))提高頻譜利用率(低碼率編碼)提高系統(tǒng)容量(低碼率、語(yǔ)音激活技術(shù))移動(dòng)通信對(duì)語(yǔ)音編碼的要求：編碼速率低，語(yǔ)音質(zhì)量好有較強(qiáng)的抗噪聲干擾和抗誤碼的性能編譯碼延時(shí)小、總延時(shí)在65ms以內(nèi)編譯碼器復(fù)雜度低，便于大規(guī)模集成化功耗小，便于應(yīng)用于手持機(jī)33語(yǔ)音編碼：移動(dòng)通信數(shù)字化的基礎(chǔ)56.1.2語(yǔ)音評(píng)價(jià)客觀評(píng)定方法用客觀測(cè)量的手段來(lái)評(píng)價(jià)語(yǔ)音編碼的質(zhì)量，常用的方法有信噪比、加權(quán)信噪比、平均分段信噪比等。主觀評(píng)定方法是主觀評(píng)定等級(jí)（SubjectiveOpinionScale），或稱平均評(píng)定得分（MOS）。MOS得分采用五級(jí)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，其方法是由數(shù)十名試聽者在相同信道環(huán)境中試聽并給予評(píng)分，然后對(duì)評(píng)分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，求出平均得分。質(zhì)量等級(jí)分?jǐn)?shù)收聽注意力等級(jí)優(yōu)

5可完全放松，不需要注意力

良

4需要注意，但不需要明顯集中注意力滿意(正常)

3中等程度的注意力差

2需要集中注意力劣

1即使努力去聽，也很難聽懂表6.1主觀評(píng)定等級(jí)346.1.2語(yǔ)音評(píng)價(jià)客觀評(píng)定方法用客觀測(cè)量的手段來(lái)評(píng)價(jià)語(yǔ)音語(yǔ)音編碼技術(shù)分類35語(yǔ)音編碼技術(shù)分類7語(yǔ)音編碼技術(shù)分類波形編碼：將時(shí)域模擬話音的波形信號(hào)經(jīng)過采樣、量化和編碼形成數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)編碼速率較高：16k~64k包括：PCM、ADPCM、ΔM、CVSDM、APC等占用較高帶寬，適合有線參量編碼：基于人類語(yǔ)音的產(chǎn)生機(jī)理建立數(shù)學(xué)模型，根據(jù)輸入語(yǔ)音得出模型參數(shù)并傳輸，在收端恢復(fù)。編碼速率較低：1.2k~4.8kbps包括各種線性預(yù)測(cè)編碼（LPC）方法和余弦聲碼器等語(yǔ)音質(zhì)量中等，不滿足商用要求混合編碼：波形編碼+參量編碼（LPAS）包括GSM的RPE-LPC編碼和VSELP編碼36語(yǔ)音編碼技術(shù)分類波形編碼：將時(shí)域模擬話音的波形信號(hào)經(jīng)過采樣、用于移動(dòng)通信的語(yǔ)音編碼37用于移動(dòng)通信的語(yǔ)音編碼9語(yǔ)音編碼標(biāo)準(zhǔn)G.711PCM(64kbps)G.721ADPCM(32kbps)G.7227kHz帶寬64kbps速率內(nèi)的音頻編碼G.7236.3k/5.6k雙速率多媒體語(yǔ)音編碼G.72816kbps語(yǔ)音編碼LD-CELPG.7298kbps多媒體語(yǔ)音編碼38語(yǔ)音編碼標(biāo)準(zhǔn)G.711PCM(64kbps)10語(yǔ)音編碼的發(fā)展極低速率語(yǔ)音編碼，600bps高保真語(yǔ)音編碼自適應(yīng)多速率語(yǔ)音編碼新的編碼分析技術(shù)：非線性預(yù)測(cè)多精度時(shí)頻分析技術(shù)（子波分析技術(shù)）高階統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)39語(yǔ)音編碼的發(fā)展極低速率語(yǔ)音編碼，600bps116.2語(yǔ)音波形編碼人的語(yǔ)音頻帶范圍為300～3400Hz（一般為0～3400Hz）。波形編碼是直接在時(shí)間域上將模擬的語(yǔ)音信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)。圖6.2示出了語(yǔ)音波形數(shù)字編碼的原理框圖。圖6.2語(yǔ)音波形編碼原理圖波形編碼包括兩個(gè)基本過程：抽樣和量化，而這兩個(gè)過程也是所有語(yǔ)音編碼的基礎(chǔ)。6.2.1語(yǔ)音波形編碼概述406.2語(yǔ)音波形編碼人的語(yǔ)音頻帶范圍為300～3400Hz6.2.2脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制（PCM：PulseCodedModulati-on）定義:直接將樣值編碼為信號(hào)的方法.圖6.3PCM的組成

在有線數(shù)字通信中，常用64kbit/sPCM碼傳輸數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)。對(duì)于無(wú)線傳輸來(lái)說，由于受頻帶的限制，必須采用低速率、高質(zhì)量的編碼技術(shù)方法，所以，在數(shù)字峰窩網(wǎng)中的有線無(wú)線接口處，要進(jìn)行64kbit/sPCM碼與其他編碼體制的轉(zhuǎn)換。416.2.2脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制（PCM：Pulse

模數(shù)轉(zhuǎn)換要經(jīng)過抽樣、量化和編碼三個(gè)步驟。脈沖編碼調(diào)制PCM基本原理42模數(shù)轉(zhuǎn)換要經(jīng)過抽樣、量化和編碼三個(gè)步驟。脈

模擬信源預(yù)濾波器抽樣器波形編碼器量化、編碼x(t)x(n)模擬信源重建濾波器抽樣保持，低通波形解碼器數(shù)字信道脈沖編碼調(diào)制(PCM)簡(jiǎn)稱脈碼調(diào)制。包括三個(gè)過程：抽樣、量化、編碼。抽樣是把連續(xù)時(shí)間模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散時(shí)間連續(xù)幅度的抽樣信號(hào)；量化是把離散時(shí)間連續(xù)幅度的抽樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成離散時(shí)間離散幅度的數(shù)字信號(hào)；編碼是將量化后的信號(hào)編碼形成一個(gè)二進(jìn)制碼組輸出。3.23.92.83.41.24.22022/12/2143模擬預(yù)濾抽樣器波形編碼器x(t)x(n)模擬重建濾波器波形模擬話音采樣時(shí)鐘PAM信號(hào)PCM信號(hào)采樣電路量化和編碼數(shù)字化聲音話音信道帶寬<4KHz

采樣時(shí)鐘頻率：8KHz(>2倍話音最大頻率)

量化級(jí)數(shù)：256級(jí)(8位二進(jìn)制碼表示)

數(shù)據(jù)率：8000次/s*8bit=64Kb/s∴每路PCM信號(hào)的速率=64000bps例：語(yǔ)音信號(hào)要在數(shù)字線路上傳輸，必須將語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。這需要經(jīng)過三個(gè)步驟：采樣、量化、編碼。編碼后的信號(hào)稱為PCM（PulseCodedModulation）信號(hào)（脈碼調(diào)制信號(hào)）44模擬話音采樣時(shí)鐘PAM信號(hào)PCM信號(hào)采樣電路量化和編碼PCM轉(zhuǎn)換過程舉例

原始信號(hào)

PAM脈沖

PCM脈沖（有量化誤差）011100011011001100

PCM輸出3.23.92.83.41.24.234331401110001101100110045PCM轉(zhuǎn)換過程舉例 原始信號(hào)PAM脈沖PCM脈沖01

PCM編碼原理常見的PCM二進(jìn)制碼組有三種：自然二進(jìn)制碼組NBC；----十進(jìn)制正整數(shù)的二進(jìn)制表示。折疊二進(jìn)制碼組FBC；----左邊第一位表示正負(fù)號(hào)，“1”表示正。格雷二進(jìn)制碼組RBC；特點(diǎn)：任何相鄰電平的碼組只有一位發(fā)生變化。2022/12/2146PCM編碼原理2022/12/1918量化值序號(hào)自然二進(jìn)制碼折疊二進(jìn)制碼格雷碼1514131211109811111110110111001011101010011000111111101101110010111010100110001000100110111010111011111101110076543210011101100101010000110010000100000000000100100011010001010110011101000101011101100010001100010000三種碼組對(duì)于NBC：碼組第一位出錯(cuò)，幅度誤差為最大幅度的1/2倍；對(duì)于FBC：碼組第一位出錯(cuò)，小信號(hào)的失真誤差要小得多；對(duì)于RBC：碼組中一位出錯(cuò)，誤差幅度只相差一個(gè)量化間隔。2022/12/2147量化值序號(hào)自然二進(jìn)制碼折疊二進(jìn)制碼格雷3參量編碼6.3.1參量編碼的基本原理圖6.4語(yǔ)音產(chǎn)生模型在圖6.4所示的模型中，包括了三個(gè)部分：激勵(lì)源、聲道模型和輻射模型，正好模擬了人的發(fā)聲器官中喉、聲道和嘴。1.語(yǔ)音信號(hào)的產(chǎn)生模型486.3參量編碼6.3.1參量編碼的基本原理圖66.3.1參量編碼的基