现代通信原理(05-3)

1、2021-7-151 现代通信原理 第五章 脉冲编码调制（3） 2021-7-152 5.9 PCM5.9 PCM编码原理 编码:把量化后的信号电平值转换成二进制 编码的过程. 常用三种:自然二进制码组NBC; 折叠二进制码组FBC; 格雷二进制码组RBC; PCM通信中采用折叠码. 2021-7-153 5.9 PCM5.9 PCM编码原理 一.常用二进制码型 自然二进制码(Natural Binary Code,NBC): 码字与电平值的对应关系简单。一般的十进制正 整数的二进制表示。 2021-7-154 5.9 PCM5.9 PCM编码原理 反射二进制码(Reflected Binar

2、y Code,RBC): /格雷码 任何相邻的电平的码组，只有一位码位发生变 化。 2021-7-155 折叠二进制码(Folded Binary Code,FBC): 除去左边第一位，其余部分从电平序号中部 呈上下对称（折叠关系） 左边第一位是符号位。 （1表示正；0表示负） 2021-7-156 三种二进制码 2021-7-157 5.9.1折叠二进制编码 相当于计算机中的符号幅度码，左边第一位 是符号位（1表示正，0表示负），第二位以后表 示幅度。 其它各位相对于零电平，故称为折 叠码。 2021-7-158 为何PCM选用折叠码（FBC）（定性分析） 对于语音信号来说，小信号出现的概率

3、最大； 而对于任意编码，左边第一位(高位)误码造成 的误差功率最大。 NBC码在小信号情况，如果0111误为1111，则 误码功率大。 而FBC码，如果0000误为1000，同样的小信号 情况，则误码功率相对较小。 2021-7-159 通信信号数字化过程中中,误差来源于两部分: 1.量化误差eq 2.误码误差et 总噪声功率 2021-7-1510 量化噪声 误码噪声 iijj L i L j i tt ppyyE e 2 11 22 )( yi,yj第i,j级量化电平； pij是将yi误为yj的概率； pi是yi的出现概率；L是量化电平总数。 2021-7-1511 假设每个电平出现概率相

4、等， pi=1/L n位编码中只有一位误码，则只可能出现 n=log2L种量化电平差错,错误概率pij=Pe，有 iej L i L j i t ppyy 2 1 log 1 2 )( 2 2021-7-1512 在自然码NBC中，第K位发生误码，产生的误差值为 .2 1k e ie L i L j k t P L pp L . 3 1 ).2( 1 2 2 2 1 log 1 1 2 2 2021-7-1513 2 22 222 . 3 1 12 etqn P L 总噪声功率： 设输入信号服从均匀分布，满载功率为： 12 ) 2 1 ()( 22 22 L dx v xdxxpxS v v

5、v v 2021-7-1514 信噪比为： e n PL L SSNR ) 1(41 / 2 2 2 当 )1(4 1 2 L p e 时 误码造成信噪比下降3dB.对于L=256位的 线性量化来说,此时的Pe为3.8*10-6 2021-7-1515 下图为不同编码规律时SNR与输入电平的 关系,在相同误码的情况下,折叠码的信噪比明 显高于自然码. 2021-7-1516 二. 编码器工作原理 用2n-1 个比较器将信号采样值同时与2n-1 个判 别电平。V,2V, ,(2n-1)V进行比较，经过逻 辑电路并行输出n位码组。 信号采样值逐次与一组二进制电压 进行比较，串行输出n位码组。 n级

6、比较电路串联构成，每级编一位码，可把量 化采样值直接转换为折叠二进制码。 2021-7-1517 1. 线性编码自然二进制码 本地解码器产生供比较用的二进制电压Vj ， 保持电路使采样值在一个编码周期内不变Vs 。 2021-7-1518 2021-7-1519 2. 非线性编码 非均匀量化编码，以A87.6/13 折线为例。 2021-7-1520 5.9.3 CCITT标准的PCM A律的国际标准PCM编码 极性码M1: 段落码M2M3M4：表示量化采样值所在段落的序 号。 电平码(段内码)M5M6M7M8：表示每一段落内的 16个均匀量化级。 表5-3列出了最小量化单位为2，段内码为自

7、然码的量化规则。 2021-7-1521 段落数段落码对应的起始电平段内量化级间隔 10 0 00D1D 20 0 116D1D 30 1 032D2D 40 1 164D4D 51 0 0128D8D 61 0 1256D16D 71 1 0512D32D 81 1 11024D64D 段落码 2021-7-1522 例1、输入幅度为，求量化编码和解码输出。 解： 因为是正数，所以M1为“1”。 查表5-3，1250落在第六段，M2M3M4=“110” 以1024为起点，64为量化间隔 （1250-1024）/64=3.53 M5M6M7M8=“0011” 总的编码为“” 量化值为（1056

8、+64*3）=，这就是解码输出。 2021-7-1523 5.10 对数PCM与线性PCM之间的变换 通信系统中存在两种PCM 1.线性PCM(13,左边第一位是符号位)编码用于与 图像的接口. 2.线性PCM编码采用均匀量化折叠编码. 3.量化间隔=2,最大量化电平 V=211 =2048*2=4096 4.编码表达式为： 2 2 1 11 1 i i ik by 量化精度为/2 2021-7-1524 5.10 对数PCM与线性PCM之间的变换 对数PCM(8位,左边第一位是符号位)用于 与语音的接口. 两者之间的变换关系如表5-5所示。 2021-7-1525 2021-7-1526 自测题自测题 （1） 将理想抽样、自然抽样和平顶抽样，从 时域和频域上作一比较。 （2） 为什么对语音信号进行脉冲编码调制时 要采用对数压缩特性？ （3） 解释A律压缩特性取A=87.6的由来。 （4） 为什么用正弦波测量A律13折线脉冲编 码调制量化信噪比时，随着正弦波幅度变化，量化 信噪比会出现有规律的起伏？ （5） 脉冲编码调制中每增加一