现代通信原理(05-3)

现代通信原理第五章脉冲编码调制（3）7/17/20241§5.9PCM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.7/17/20242§5.9PCM编码原理一.常用二进制码型自然二进制码(NaturalBinaryCode,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。7/17/20243§5.9PCM编码原理反射二进制码(ReflectedBinaryCode,RBC):/格雷码任何相邻的电平的码组，只有一位码位发生变化。7/17/20244折叠二进制码(FoldedBinaryCode,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）7/17/20245三种二进制码7/17/202465.9.1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对称折叠，故称为折叠码。7/17/20247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。7/17/202485.9.2信道误码对信噪比的影响(定量分析)

通信信号数字化过程中中,误差来源于两部分:

1.量化误差eq2.误码误差et总噪声功率

n2=q2+t2

=E[eq]2+E[et]27/17/20249对于均匀量化器量化噪声

q2

q2=2/12误码噪声

t2

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。7/17/202410假设每个电平出现概率相等，pi=1/Ln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7/17/202411在自然码NBC中，第K位发生误码，产生的误差值为7/17/202412总噪声功率：设输入信号服从均匀分布，满载功率为：7/17/202413信噪比为：当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*10-67/17/202414

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.7/17/202415二.编码器工作原理直接比较型：

用2n-1

个比较器将信号采样值同时与2n-1

个判别电平。[∆V,2∆V,…,(2n-1)∆V]进行比较，经过逻辑电路并行输出n位码组。反馈比较型：

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。折叠级联型：

n级比较电路串联构成，每级编一位码，可把量化采样值直接转换为折叠二进制码。7/17/2024161.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。7/17/2024177/17/2024182.非线性编码非均匀量化编码，以A87.6/13折线为例。7/17/202419

5.9.3CCITT标准的PCM编码过程

A律的国际标准PCM编码

M1M2M3M4M5M6M7M8

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，段内码为自然码的量化规则。7/17/202420注:表中D为最小量化单位，在表5-3中，D=27/17/202421例1、输入幅度为1250，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=3.53M5M6M7M8=“0011”

总的编码为“11100011”

量化值为（1056+64*3）=1248，这就是解码输出。7/17/2024225.10对数PCM与线性PCM之间的变换通信系统中存在两种PCM1.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=40964.编码表达式为：量化精度为

/27/17/2024235.10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。7/17/2024247/17/202425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位编码，量化信噪比提高多少？为什么？7/17/202426