lx-通信概论-脉冲编码调制与增量调制

3.1

引言

3.2

模拟信号的抽样（抽样定理）

3.3

脉冲振幅调制（PAM）

3.4

模拟抽样信号的量化

3.5

脉冲编码调制（PCM）

3.6

差分脉冲编码调制（DPCM）系统

3.7

增量调制（ΔM）系统

第3章脉冲编码调制与增量调制本章内容简介一.模拟信号与数字信号声强

炭精送话器

电压VR

炭精

tRVRt

E

(a)声信号(b)声电转换电路(c)电信号

图3-1

声波通过炭精送话器产生模拟话音信号

■模拟信号3.1引言第3章脉冲编码调制与增量调制模拟话音信号的特点：●时间取值连续性

时间取值连续性表明在任意小的时间段（⊿t≠0）内的这种信号必须用无数点的瞬时值来表达。●幅度取值连续性

幅度取值连续性表明在任意小的限定幅度（最大Vmax，最小Vmin，且Vmax-Vmin≠0）范围内，任一时刻的信号幅度有无限多的取值可能。

我们通常把时间段（⊿t≠0）内的这种必须用无数点的瞬时值来表达，其幅度有无限多种取值可能（尽管有最大，最小值限制）的这种模拟信号称作连续时间模拟信号，而把时间上不连续的模拟信号为离散时间模拟信号。

一.模拟信号与数字信号3.1引言■模拟信号第3章脉冲编码调制与增量调制数字信号是时间和幅度取值都不连续的(称为离散的)信号。

TsTsT

10101101

t1t2t3t4t5t6t7t8t

（a）二进制数字信号

10213221

t1t2t3t4t5t6t7t8t

（b）四进制数字信号

图3-2典型的两种数字信号

上图示出的两种数字信号都是单极性（只有正电平和零电平，没有负电平）的不归零（代表“1”或“2”和“3”的正脉冲电平维持整个码元宽度Ts）矩形码。实际中可能采用双极性（不仅有正电平和零电平，还有负电平）的，或者是归零码（代表“1”或“2”和“3”的正脉冲电平维持一定宽度τ，τ≤Ts），码的形状也不一定是矩形。

一.模拟信号与数字信号3.1引言■数字信号第3章脉冲编码调制与增量调制①强的抗干扰能力

数字信号只要畸变的程度被控制在不超过某一限度，接收端可以无失真地恢复原信号。

（a）发送数字信号

（b）受干扰畸变的信号

（c）再生判决时钟

（d）恢复的数字信号

图3-3从受干扰畸变的信号中正确再生原始数字信号

一.模拟信号与数字信号3.1引言■数字通信的优越性第3章脉冲编码调制与增量调制一.强的抗干扰能力二.传输距离远，信号质量好三.便于加密，保密性强四.能够进行时分多路复用便于与各种非话数据业务综合便于处理设备的大规模集成电路化■数字通信的缺点●占用频带较宽（一路模拟话音占用频带约4kHz，而一路PCM数字话音信号要占用频带60kHz以上）。●数字信号传输处理设备较复杂，技术要求较高。一.模拟信号与数字信号3.1引言■数字通信的优越性第3章脉冲编码调制与增量调制抽样量化编码抽样器量化器编码器连续模拟信号离散模拟信号多进制数字信号二进制数字信号

e(t)es(t)eq(t)c(t)

抽样脉冲序列s(t)

图3-4

从模拟信号到数字信号的三个阶段

二.模拟信号的数字化过程3.1引言第3章脉冲编码调制与增量调制（b）抽样脉冲序列

v70v1v2v3v4v5v6Vmax

e（t）

0Ts

2Ts3Ts4Tst

（a）连续模拟信号

s（t）

0Ts

2Ts3Ts4Tst

图3-5

抽样器输入的典型连续模拟信号与抽样脉冲序列

二.模拟信号的数字化过程3.1引言第3章脉冲编码调制与增量调制c（t）

100111100001

0Ts

2Ts

3Ts4Tst

（c）编码器输出的二进制数字信号

图3-6典型模拟信号到数字信号的转换波形示意图

e（t）

v70v1v2v3v4v5v6Vmax

0Ts

2Ts3Ts4Tst

（a）抽样器输出的离散模拟信号⊿v

（b）量化器输出的多进制（M=8）数字信号量化误差二.模拟信号的数字化过程3.1引言第3章脉冲编码调制与增量调制三.模拟信号的数字传输3.1引言模拟信源模拟信宿模拟信号数字化数字信号模拟化数字传输系统噪声图3-7模拟信号的数字传输抽样、量化、编码译码、低通滤波图3-8汇接交换和中继传输的数字化举例模拟用户终端模拟市话交换机模拟市话交换机模拟用户终端数字汇接交换机用户线用户线中继线中继线第3章脉冲编码调制与增量调制3.2模拟信号的抽样(抽样定理)一．抽样定理

抽样定理表明：一个频带限制在0～fH

赫兹内的连续时间信号m(t)，如果以不大于1/2fH秒的时间间隔对它进行等间隔抽样，则m(t)将被得到的抽样值信号ms(t)完全确定。这一准则称为奈奎斯特准则。我们通常把1/2fH秒的时间间隔称作奈奎斯特抽样间隔，把它的倒数2fH（单位“赫兹”）称作奈奎斯特抽样频率，这是保证从抽样值恢复原始模拟信号所要求的最低抽样速率。实际在对模拟信号进行抽样时所使用的抽样频率fs应满足：

fs

≥2fH第3章脉冲编码调制与增量调制3.2模拟信号的抽样(抽样定理)二．抽样信号及频谱m(t)

M(ω)

t

-ωH0ωHω

(a)连续模拟信号及频谱

Tt

ωs=2π/T

ω

(b)抽样冲激序列及频谱

ms(t)

=m(t)δωs

(t)

Tt

-ωs-ωH0ωHωsω

图3-9抽样后信号ms(t)的波形及频谱

(3.2-1)(3.2-2)(3.2-3)当fs

≥2fH或ωs≥2ωH时，利用截频为fH

的低通滤波器就可以从m

s(t)中恢复m(t)第3章脉冲编码调制与增量调制3.2模拟信号的抽样(抽样定理)三．模拟信号的恢复Tt

-ωs-ωH0ωHωsω

(9.2-2)(3.2-3)模拟信号m(t)ms(t)

=m(t)δωs

(t)

(9.2-1)从ms(t)恢复原模拟信号m

(t),将其通过截止频率为fH

(或ωH)的理想低通滤波器G2ωH(ω)即可。设低通滤波器增益为1,则(3.2-4)m(t)第3章脉冲编码调制与增量调制3.2模拟信号的抽样(抽样定理)三．模拟信号的恢复对于应用时域卷积定理，可得(3.2-4)m(t)(3.2-5)Tt模拟信号m(t)图3-10第3章脉冲编码调制与增量调制带限滤波器抽样电路m(t)ms(t)s(t)抽样的实现低通滤波器m(t)抽样的恢复CMOS模拟开关

连续模拟信号m(t)输出离散抽样信号ms(t)

抽样脉冲序列

s(t)

图3-11

抽样的CMOS模拟开关实现3.2模拟信号的抽样(抽样定理)四．抽样与恢复的实现H(f)

fH

是原来连续模拟信号的最高频率-fH

0fH

f

图3-12抽样恢复的低通特性

H(f)

当fs

>2fH时，非理想低通也可恢复连续模拟信号-fH

0fH

f

第3章脉冲编码调制与增量调制■设带通模拟信号最高频率fH是带宽B的整数倍，即fH

=nB则最小抽样频率只须满足fs

=2B

，便可得到如下抽样后信号ms(t)的频谱0fs3fsf-fs-3fsMs(ω)2fs-2fs3.2模拟信号的抽样(抽样定理)五．带通信号的抽样与恢复对于带通型连续时间模拟信号m(t)，其频谱如下可以证明，抽样频率不一定要满足fs

≥2fH。0fH-BfHf-fH+B-fHM(ω)从频谱可见，只要将抽样后信号ms(t)通过一与原连续模拟信号频带相应的带通滤波器，便可恢复原连续模拟信号m(t)

。第3章脉冲编码调制与增量调制■对于带通模拟信号最高频率fH不是带宽B的整数倍情况，设

fH

=nB+kB

n是fH/B的最大整数，0<k<1.

可以证明，最小抽样频率只须满足

fs

=2B+2(fH

–nB)/n=2B(1+k/n)即可。该情况下，频谱间不发生重叠(有隔离带),利用原连续模拟信号频带相应的带通滤波器，可恢复原连续模拟信号m(t)

。0fs3fsf-fs-3fsMs(ω)2fs-2fs(3.2-6)(3.2-7)(3.2-8)3.2模拟信号的抽样(抽样定理)五．带通信号的抽样与恢复第3章脉冲编码调制与增量调制图3-13常见脉冲调制波形示意图3.3几种常见脉冲调制波形基带模拟信号m(t)t脉冲载波s(t)t脉冲振幅调制PAMt脉冲宽度调制PDMt脉冲位置调制PPMt第3章脉冲编码调制与增量调制3.4模拟抽样信号的量化

量化是将具有无限数目取值范围的离散抽样信号用有限个固定电平的脉冲信号来近似表示。这种有限个固定电平的脉冲信号原则上就是数字信号。根据这有限个固定电平（应该在模拟信号的幅度范围之内，对于单极性信号为0～Vmax，对于双极性信号为-Vmax

～+Vmax）的选取和划分方法，量化分为●均匀量化—M个量化电平间隔(量化阶步)Δv=qi+1-qi相等。●

非均匀量化—M个量化电平间隔Δv=qi+1-qi不相等。m(t)ms(t)=m(kTs)mq(t)=mq(kTs){q0,q2,……,qM-1}抽样器量化器第3章脉冲编码调制与增量调制m1m2m3m4m5m6m7m0m8q8q7q6q5q4q3q2q1Ts2Ts3Ts4Ts5Ts6Ts7Ts8Ts9Ts10TstΔv3.4.1均匀量化3.4模拟抽样信号的量化均匀量化将输入信号的变化范围均匀分为M等份，设被抽样模拟信号幅度变化范围a～b，则M份均匀量化的量化间隔为

(3.4-1)量化误差±0.5Δv量化值mq量化区间图3-17四舍五入均匀量化过程示意图量化值mq抽样值ms(3.4-2)第3章脉冲编码调制与增量调制3.4.1均匀量化

量化过程会产生误差，称为量化误差。当模拟信号采样值幅度落在i⊿v～(i＋1)⊿v之间时●若用i⊿v表示(只舍不入量化法)，则最大量化误差为⊿v；●若依四舍五入方法取i⊿v或(i+1)⊿v时，最大量化误差为

0.5⊿v。前者的较大量化误差，事实上可以在接收方从编码信号恢复抽样值时给其0.5⊿v的增加量予以补偿，即可做到和四舍五入近似法等效。

3.4模拟抽样信号的量化■四舍五入量化法和只舍不入量化法第3章脉冲编码调制与增量调制3.4.1均匀量化3.4模拟抽样信号的量化■均匀量化的量化噪声功率和量化信噪比平均量化噪声功率

(3.4-3)量化信噪比平均信号功率

(3.4-4)第3章脉冲编码调制与增量调制[例3.4.1]设模拟抽样在-a～+a范围内等概率取值，试求量化过程中产生的平均量化噪声功率、平均信号功率和量化信噪比。3.4.1均匀量化3.4模拟抽样信号的量化■均匀量化的量化噪声功率和量化信噪比①平均量化噪声功率②平均信号功率③量化信噪比第3章脉冲编码调制与增量调制3.4.2非均匀量化3.4模拟抽样信号的量化

均匀量化较易于实现，但均匀量化的量化误差（如0.5⊿v）不随被量化信号的幅度变化。这意味着，当信号幅度很小时，量化信噪比很小。这对于小数值概率比大数值概率要大得多的话音抽样信号来说及为不利，解决的办法是非均匀量化。

非均匀量化和均匀量化不同的是，这M个量化电平之间的间隔，即量化间隔或量化阶步是不相等的。为改善小信号区的量化信噪比，在量化电平数目M不变情况下，大信号区使用的量化阶步较大；小信号区使用的量化阶步较小。在量化电平数目M不变情况下，非均匀量化用于改善小信号的量化信噪比性能，但会对大信号量化的量化信噪比带来一定的损失。第3章脉冲编码调制与增量调制■非均匀量化的实现原理与方法压缩编码解码扩张均匀量化信道

抽样值恢复值图3-18

通过发送方的压缩和接收方的扩张实现非均匀量化

3.4.2非均匀量化3.4模拟抽样信号的量化第3章脉冲编码调制与增量调制压缩器均匀量化器7输出压缩特性

66.16.5

32.62.5

54210A0.4输入

A′B′

A″B″

B5.6

图3-19（a）发送方非均匀量化过程（压缩特性）■非均匀量化的实现原理与方法3.4.2非均匀量化3.4模拟抽样信号的量化第3章脉冲编码调制与增量调制图3-19（b）接收方对非均匀量化的恢复（扩张特性）扩张器7

输入

6.565扩张特性4

2.53210

AR′BR′AR0..375

输出BR5.8AR与BR分别作为A和B的接收恢复值，产生的量化误差分别是0.025和0.2

■非均匀量化的实现原理与方法3.4.2非均匀量化3.4模拟抽样信号的量化第3章脉冲编码调制与增量调制

yμ律压扩特性yA律压扩特性

1.01.00.8a0.8a0.6b0.6b0.4c0.4c0.20.20.0x0.0x0.00.20.40.60.81.00.00.20.40.60.81.0（a:μ=255；b:μ=5；c:μ=0）

(a:A=87.6；b:A=2；c:A=1)图3-20

两种用于话音数字化的标准的对数压扩特性

3.4模拟抽样信号的量化3.4.2非均匀量化■对数压扩特性■

μ律压扩特性

(3.4-10)

■

A律压扩特性

(3.4-11)

第3章脉冲编码调制与增量调制3.4模拟抽样信号的量化3.4.2非均匀量化■μ律对数压扩特性对均匀量化信噪比的改善■A律对数压扩特性的导出考虑■

对于小信号情况（假设μ=100）■

对于大信号情况（假设μ=100）■

量化间隔⊿x与信号取值x成线性关系，要求压扩特性各点的斜率导出修正A律第3章脉冲编码调制与增量调制3.4模拟抽样信号的量化3.4.2非均匀量化■A律对数压扩特性的13折线近似输出y7/86/815/84/83/82/81/80输入x

01/1281/641/321/161/81/41/21①②③④⑤⑥⑦⑧第7大段第8大段第1大段图3-21A律十三折线近似对数压扩特性

第3章脉冲编码调制与增量调制3.4模拟抽样信号的量化3.4.2非均匀量化■A律对数压扩特性的13折线近似A律13折线近似中，将信号正负两部分都分成相同的8个不等的大段。为进一步减小量化误差，每大段又分成相等的16小段。整个信号范围共分16×16=256小段，即256个量化阶步。设最小的量化阶步δmin(第1和第2大段中的一个小段δ1和δ2)为△，则△=（1/128）÷16＝1/2048最大的量化阶步δmax(第8大段中的一个小段δ8)为1/32=64

△。A律十三折线近似各大段的端点电平值和量化阶步量化δ1=

δ2=

δ3=

δ4=

δ5=

δ6=

δ7=

δ8=

阶步△

△2

△4△8△16

△32△64

△大段号

①

③

④

⑤

⑥

⑦

⑧

②

端点0～16△

～

32△

～

64

△

～

128△

～

256△

～

512△

～

1024△

～值16△32△64

△128△256△512△1024△2048

△第3章脉冲编码调制与增量调制3.5脉冲编码调制（PCM）3.5.1PCM编解码原理抽样量化编码信道译码低通滤波m(t)ms(t)mq(t)c(t)c(t)mq(t)m(t)发送方接收方噪声图3-22PCM通信系统方框图第3章脉冲编码调制与增量调制一．自然二进制码与折叠二进制码表3-116电平双极性量化信号的二进制码

1511111111

样值极性量化电平序号自然二进制码折叠二进制码

正1411101110

1311011101

极1211001100

1110111011

性1010101010

910011001

810001000701110000负601100001501010010极401000011

300110100性200100101100010110000000111

折叠二进制码除极性码外，其他三位码（称作幅度码或电平码）是关于零电平对称的，即两个样值的绝对值只要相同，编出的折叠二进制码的幅度码（或电平码）一定相同。

折叠二进制码的上述特点使得它有一个特别的好处，就是在传输中如果出现误码，对小信号的影响较小。

3.5脉冲编码调制（PCM）3.5.1PCM编解码原理第3章脉冲编码调制与增量调制3.5脉冲编码调制（PCM）3.5.1PCM编解码原理图3-23逐次比较型PCM编码器整流器保持电路比较器7/11变换电路PAM输入Is后7位码C2～

C8极性码C1恒流源记忆电路Iw本地译码图3-24电阻网络型PCM译码器记忆电路7/11变换电路寄存读出恒流源极性控制放大器

PCM写入脉冲

PAM

输出写入读出第3章脉冲编码调制与增量调制●C1

：极性码—

样值正极性C1=“1”，负极性C1=“0”。●C2C3C4

：大段落码—

样值落在第1大段（0≤Vs≤1/128）时，C2C3C4=“000”；样值落在第2大段（1/128≤Vs≤1/64）时，C2C3C4=“001”；……样值落在第8大段（1/2≤Vs≤1）时，C2C3C4=“111”。●C5C6C7C8

：段内电平码—

样值落在某大段的第1小段（靠近大段低端）时，C5C6C7C8=“0000”；样值落在某大段的第2小段时，C5C6C7C8=“0001”；……样值落在某大段第16小段（靠近大段高端）时，C5C6C7C8=“1111”。

二．A律13折线近似的折叠二进制编解码A律13折线近似中，整个信号输入范围(-Vmax～+Vmax

)共分为16×16=256小段，用8位折叠二进制码来表示。

C5C6C7C8

C1C2C3C43.5脉冲编码调制（PCM）3.5.1PCM编解码原理第3章脉冲编码调制与增量调制

设最小的量化阶步（第一和第二大段中的一个小段）为△，则△=（1/128）÷16＝1/2048由此可以得到用“△”表示的各大段的端点电平值及量化阶步：

二．A律13折线近似的折叠二进制编解码3.5脉冲编码调制（PCM）3.5.1PCM编解码原理A律十三折线近似各大段的端点电平值和量化阶步量化δ1=

δ2=

δ3=

δ4=

δ5=

δ6=

δ7=

δ8=

阶步△

△2

△4△8△16

△32△64

△大段号

①

③

④

⑤

⑥

⑦

⑧

②

端点0～16△

～

32△

～64

△

～128△

～256△

～512△

～1024△

～值16△32△64

△128△256△512△1024△2048

△第3章脉冲编码调制与增量调制01/81/4⑦δ7＝32△1/2⑧δ8＝64△1

0256△512△1024△2048△

01/16⑤δ5＝8△1/8⑥δ6＝16△1/4

032△64△128△256△512△

01/1281/64③δ3＝2△1/32④δ4＝4△1/16016△32△64△128△0①δ1＝△1/128②δ2＝△1/64016△32△图3-25A律十三折线近似非均匀分段示意图

二．A律13折线近似的折叠二进制编解码3.5脉冲编码调制（PCM）3.5.1PCM编解码原理第3章脉冲编码调制与增量调制解:

①因为Vs为正极性，则C1＝“1”

；②又因为抽样信号电平绝对值|Vs|=0.2×2048△=409.6△，落在了A律13折线的分段的第六大段（端点为256△和512△）中，则C2C3C4

＝“101”；③再根据第六大段中的小段（量化阶步）δ6＝16△；用抽样信号电平409.6△减去第六大段下限值256△，将减得结果除以量化阶步δ6＝16△，来决定抽样信号落在第六大段的哪一个小段中。因为（409.6△-256△）/16△=9.6,说明抽样信号幅度落在第六大段中的第10小段中,则C5C6C7C8

＝“1001”。

至此我们得到对给定抽样信号Vs的编码结果为“11011001”。其实它是400△～416△之间所有抽样值的编码结果。

[例]设归一化抽样信号电平幅度Vs＝＋0.2，求A律13折线编出的8位折叠二进制码C1C2C3C4C5C6C7C8

。二．A律13折线近似的折叠二进制编解码3.5脉冲编码调制（PCM）3.5.1PCM编解码原理第3章脉冲编码调制与增量调制解：①Vs的编码值“11011001”，则极性码C1＝“1”，大段落码C2C3C4＝“101”，段内电平码C5C6C7C8

＝“1001”。②由①可以得到Vs为正极性；抽样信号电平应落在第六大段的第10小段内，即在（256△+9×16△）与此（256△+10×16△）之间，则解码器解码输出结果应为

③Vs′＝+（256＋9×16＋0.5×16）△＝+408△

或Vs′＝+（408/2048）≈+0.1992

比较以上两个例子，实际是对同一抽样信号的编码和解码，解码的结果和原始抽样信号的电平出现了误差，着就是量化造成的误差。本例产生的量化误差（最大信号电平归一化）是0.0008或1.6△

。

[例]

设“11011001”是对某抽样信号Vs按A律13折线近似编出的折叠二进制码，试求其解码结果，即Vs′的幅度电平。二．A律13折线近似的折叠二进制编解码3.5脉冲编码调制（PCM）3.5.1PCM编解码原理第3章脉冲编码调制与增量调制3.6增量调制（ΔM）系统3.6.1增量调制基本概念增量调制的实质是用一位二进制代码反映相邻抽样值的相对变化，进而达到用一个二进制代码序列表示连续变化的模拟信号的目的。σΔtσ2σ3σ4σ5σ6σ7σ8σ9σ10σ001010111111110000tVm(t)m´(t)图3-29增量调制（ΔM）波形示意图第3章脉冲编码调制与增量调制第3章脉冲编码调制与增量调制3.6增量调制（ΔM）系统3.6.1增量调制基本概念增量调制的特点：

1.在比特率较低的场合，量化信噪比高于PCM。2.抗误码性能好。增量调制可以工作在误比特率为10-3～10-2的信道中，而PCM则要求信道的误比特率为10-6

～10-5

3.设备简单、制造容易增量调制只用一位二进制码进行编码，该码不表示信号抽样值的大小，而是表示抽样时刻信号曲线的变化趋势3.6增量调制（ΔM）系统3.6.2增量调制原理第3章脉冲编码调制与增量调制分析增量调制波形特点

3.6增量调制（ΔM）系统3.6.2增量调制原理第3章脉冲编码调制与增量调制增量调制原理框图

对译码器的要求：●每次上升或下降的大小要一致

●译码器应具有“记忆”功能3.6增量调制（ΔM）系统3.6.3增量解调原理第3章脉冲编码调制与增量调制增量解调原理框图

3.6增量调制（ΔM）系统3.6.4增量调制存在的问题第3章脉冲编码调制与增量调制增量调制的不足：

☆

一般量化噪声问题☆过载噪声问题σΔtσ2σ3σ4σ5σ6σ7σ8σ9σ10σ001010111111110000tVm(t)m´(t)图3-30a增量调制产生的一般量化噪声

tnq(t)一般量化噪声由量化误差|e|≦σ确定。3.6增量调制（ΔM）系统3.6.4增量调制存在的问题增量调制的量化噪声分为:■一般量化噪声■过载量化噪声

σΔtσ2σ3σ4σ5σ6σ7σ8σ9σ10σ001010111111110000tVm(t)m´(t)图3-30b增量调制产生的过载量化噪声

tnq(t)过载量化噪声由于量化值不能跟踪模拟信号的快变化。第3章脉冲编码调制与增量调制3.6增量调制（ΔM）系统3.6.4增量调制存在的问题增量调制的量化噪声分为:■一般量化噪声■过载量化噪声如何减小一般量化噪声？如何控制过载噪声？结论：减小一般量化噪声的有效方法是降低量化台阶σ。控制过载、减小过载量化噪声的方法一是增大量化台阶σ,二是提高抽样(编码)速率fs。前者无疑会加大一般量化噪声，不可轻易采用；后者经常使用，其控制过载是以提高码速、牺牲频带为代价的。■降低量化台阶σ，是减小一般量化噪声的唯一有效方法。■控制过载、减小过载量化噪声，须确保译码器有足够的跟踪速度。使一个台阶的最大斜率K不小于模拟信号m(t)的变化速率。(3.7-1)第3章脉冲编码调制与增量调制3.7增量总和调制第3章脉冲编码调制与增量调制简单增量调制系统对于直流、频率较低的信号或频率很高的信号均会造成较大的量化噪声从而丢失不少信息。增量总和调制原理：对输入的模拟信号先进行一次积分处理，改变信号的变化性质，降低信号高频分量的幅度（从而使信号更适合于增量调制），然后再进行简单增量调制。增量总和调制系统框图增量总和解调：低通滤波器。一．模拟信号的频分多路复用复用，即在同一条物理线路上传送多路话音信号。●频分多路复用（FDM）●时分多路复用（TDM）●码分多路复用（CDM）调制器解调器混合器分路器话路1话路1话路2

话路2话路N

话路N

f1f2┄fNfN┄f2f1

调制载频解调同步载频图3-31长途载波线路上的频分多路复用原理示意图

3.8PCM时分复用和多路数字电话系统3.8.1多路复用概念第3章脉冲编码调制与增量调制二．数字信号的时分多路复用PCM编码PCM解码1＃1＃’2＃2＃’3＃3＃’抽样门K1分路门K2

同步控制图3-32PCM时分多路（3路）复用原理示意图3.8PCM时分复用和多路数字电话系统3.8.1多路复用概念●模拟话音信号在抽样前要通过滤波器带限到300～3400Hz。●对每路话音信号使用的采样频率为8KHz，每个样值用8位二进制码表示，则每路话音的信源编码速率为64kb/s。●TDM进行N路复用时，总抽样率为N×8KHz。●每路信号的一个抽样值编码在一特定的时隙内分时传送，要求传输设备具有传输速率N×64kb/s的能力。第3章脉冲编码调制与增量调制二．数字信号的时分多路复用图3-33

三个话路时分复用时抽样门及编码器输出示意图

话路1#

总采样率3×8kHz

话路3#

话路2#抽样门输出Fi-1

Fi

（一帧125μs）

Fi+1

Ts3Ts1Ts2Ts3Ts1Ts2Ts3编码器输出N=3路复用时，每帧（125μs

）含3×8位码，分放在三个时隙，线路总码速3×64kbit/s。3.8PCM时分复用和多路数字电话系统3.8.1多路复用概念第3章脉冲编码调制与增量调制群路编译码方式3.8PCM时分复用和多路数字电话系统3.8.2时分多路数字电话系统组成每路抽样率8000Hz,抽样时刻依次相差125μs/N.多路复用话路1群路编码码形变换群路译码码元再生多路分用放大低通抽样放大低通抽样放大低通抽样放大低通抽样话路N123N123NPCM时分复用总线(上行)PCM时分复用总线(下行)PAM►PCMPAM◄PCM同步N路总抽样率8000NHzN路总码速8000N×8bits/s图3-34PCM时分多路数字电话系统组成框图第3章脉冲编码调制与增量调制3.8PCM时分复用和多路数字电话系统3.8.2时分多路数字电话系统组成8000N×8Hz

每路抽样率8000Hz,抽样时刻依次相差125μs/N.话路1放大低通放大低通放大低通编码单路编译码器译码放大低通话路N发送总线接收总线图3-35单路编译码器在PCM时分多路数字电话系统应用编码单路编译码器译码PCM时分复用总线抽样时钟编码时钟125

μs125

μsTs1=125

μs/NN路总码速8000N×8bits/sTsN=125

μs/N一帧第3章脉冲编码调制与增量调制3.8PCM时分复用和多路数字电话系统3.8.3PCM30/32路基群系统

PCM系统数字信息是分帧在PCM时分复用总线中传送的。对于一个包含N个话路的PCM时分复用系统■

每帧至少划分N个时隙，每时隙传送一个话路的样值编码。■

帧与帧之间的定位，常用帧中的一特定时隙信息实现。FrameiFramei-1Ts1Ts2……TsN-1TsNTs0Ts1Ts2……TsN-1TsNTs0

N个话路时隙，每时隙传送一话路的样值编码。帧定位时隙帧定位时隙PCM30/32路基群系统是我国采用的基本话路组群系统。每帧划分为32个时隙，其中30个话路时隙,另外2个时隙用来传送帧定位码、线路标志信号、告警信息等。第3章脉冲编码调制与增量调制F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13