脈沖編碼調(diào)制(PCM).ppt

1、脈沖編碼調(diào)制（PCM）,模擬信號(hào)數(shù)字化的三個(gè)步驟：抽樣、量化和編碼 抽樣：將模擬信號(hào)在時(shí)間上離散化 量化：將模擬信號(hào)在幅度上離散化 編碼：將量化輸出信號(hào)用二進(jìn)制代碼表示,引言,模擬信號(hào)數(shù)字化典型應(yīng)用,抽樣,一個(gè)頻帶有限的低通信號(hào)f(t)，若在m 以上沒有頻率分量，則它可以被分布在均勻時(shí)間間隔Ts上的抽樣值唯一確定，但抽樣間隔不能超過/m（s，秒），即 Ts /m 或 Ts 1/2fm,理想低通信號(hào)抽樣定理,式中，m是被抽樣信號(hào)的最高角頻率， Ts是最大抽樣間隔。 最小抽樣角頻率s = 2m = 2/ Ts，也叫奈奎斯特速率 所以理想低通抽樣定理也稱奈奎斯特定理。,抽樣定理告訴我們，當(dāng)被抽樣信號(hào)

2、f(t)的最高頻率為fm時(shí)，f(t)的全部信息都包含在其抽樣間隔不大于1/2fm秒的均勻抽樣里。這就意味著在信號(hào)最高頻率分量的沒一個(gè)周期內(nèi)，起碼要抽樣兩次。,抽樣定理,數(shù)學(xué)模型,LPF,理想抽樣數(shù)學(xué)模型,低通信號(hào),矩陣脈沖序列,抽樣信號(hào),理想低通濾波器,恢復(fù)出的低通信號(hào),抽樣定理的證明,抽樣信號(hào)通過LPF,再由卷積定理從頻譜中恢復(fù)出被抽樣的信號(hào)f(t),量化,量化與信號(hào)量化噪聲功率比,量化,若量化器輸入滿足：,則量化器輸出：,量化誤差：,量化誤差與信號(hào)量化噪聲功率比,量化誤差產(chǎn)生的影響類似于干擾和噪聲，故又稱其為量化噪聲。,信號(hào)量化噪聲功率比：,是用來衡量量化器性能的主要技術(shù)指標(biāo),均勻量化,把

3、輸入信號(hào)的取值域 按等距離分割的量化 稱為均勻量化,量化噪聲功率：,量化噪聲功率與輸入信號(hào)功率,輸入信號(hào)功率,根據(jù)信號(hào)取值的不同區(qū)間來確定不同量化間隔的方法稱為非均勻量化。,非均勻量化,壓縮律：,對(duì)數(shù)量化（1）,壓縮律,對(duì)數(shù)量化（2）,編碼,在pcm中，把量化后的信號(hào)電平轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制的碼組的過程稱為編碼。 編碼位數(shù)的多少，決定了量化分?jǐn)?shù)級(jí)的多少，在輸入信號(hào)變化范圍一定時(shí)，選用的編碼位數(shù)越多，量化分層越細(xì)，量化噪音越小，通信質(zhì)量也就越好，在話音傳輸中，當(dāng)編碼位數(shù)增加到7位8位時(shí)，就可以獲得比較良好的通信質(zhì)量。 在碼位安排上，一般均按照極性碼、段落碼、段內(nèi)碼的順序排列,編碼原理,下面結(jié)合13折線非

4、均勻量化，說明pcm編碼 在13折線中有8個(gè)直線段，每個(gè)直線段又有16個(gè)均勻量化級(jí)，因此用8位二進(jìn)制碼c7c0對(duì)一個(gè)信號(hào)抽樣值進(jìn)行量化和編碼。 極性碼：表示信號(hào)樣值的極性，正極性1，負(fù)0 段落碼：代表8個(gè)落點(diǎn)的起點(diǎn)電平 段內(nèi)碼：代表每一段中的16個(gè)均勻劃分的量化級(jí),13折線非均勻量化,13折線非均勻量化,Pcm編碼常用的二進(jìn)制碼組有： 自然二進(jìn)制碼組 折疊二進(jìn)制碼組 格雷二進(jìn)制碼組,常用二進(jìn)制碼,自然二進(jìn)制碼就是一般十進(jìn)制整數(shù)的二進(jìn)制表示，優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易記，對(duì)于雙極性信號(hào)進(jìn)行編碼時(shí)不如折疊二進(jìn)制碼方便而且傳輸錯(cuò)碼引起的誤差較大 格雷二進(jìn)制碼的特點(diǎn)是相鄰兩個(gè)電平的碼字之間的距離始終保持為1，所謂距

5、離就是兩個(gè)不同的碼字之間對(duì)應(yīng)碼位上碼元不同的個(gè)數(shù)，誤碼造成的誤差值較小 折疊二進(jìn)制碼是從自然二進(jìn)制碼演變過來的，除最高位之外，碼字的下半部分是上半部分以量化范圍的中折線對(duì)折而成的 pcm編碼中常采用折疊二進(jìn)制編碼,編碼原理,三種四位二進(jìn)制碼組,折疊二進(jìn)制碼的第一位用來表示信號(hào)的正負(fù)極性，從第二位開始表示信號(hào)幅度絕對(duì)值的大小，一般第一位用1、0分別表示正負(fù)，因此采用折疊二進(jìn)制碼可以大大簡(jiǎn)化編碼的過程 與自然二進(jìn)制碼相比，另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在傳輸過程中如果出現(xiàn)誤碼，對(duì)小信號(hào)的影響較小。 例如由大信號(hào)（1111）誤傳為（0111），從上表可知，對(duì)自然二進(jìn)制碼解碼后得到的樣值脈沖與原信號(hào)相比，誤差為8個(gè)量化級(jí)，而對(duì)于折疊二進(jìn)制碼為15個(gè)，顯然，