数字通信原理第二章 PCM

PCM基本原理 基本原理
Y轴均分16*8，X轴不均分 1/2 Y轴左为负，右为正为极 性码 X轴非均分五段为段落码 Y轴每段均分16段为分层 码
TS1
极 段 性 落 码 码
分 层 码
A律十三折线示意图
PCM基本原理 基本原理
HDB3编码
HDB3编码规则如下： 当没有出现4个或4个以上连续0时,用交替极性的脉冲表示1,用无脉冲表示0 当出现连续4个或4个以上连续0时,对每个连续4个0的处理方法如下: 每4个连续0的第2,3,4个0改为001,连续4个0的第4个0改为1后的极性与它 前面相邻的1的极性相同(破坏极性交替规则)； 每4个连续0的第1个0的变化取决于它前面相邻的1的情况: － 如果它前面相邻的1的极性与前一个破坏点的极性相反或它本身不是破 坏点，则第一个0仍保持为0； － 如果它前面相邻的1的极性与前一个破坏点的极性相同或者它本身就是 破坏点，则第一个0改为1。 这一规则保证了相继的破坏点具有交替的极性,因而不会引入直流成分， 有利于在网络接口处实现无失真的传输。 HDB3在接收方的恢复规则比较简单，为： 如果两个相邻的极性相同的1之间为3个0，则将后一个1改为0； 如果两个相邻的极性相同的1之间为2个0，则将前后两个1均改为0。
每个帧时隙０ 每个帧时隙０的１至８位
1 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 3 0 A 0 A 0 A 0 A 0 A 0 A 0 A 0 A 4 1 SA4 1 SA4 1 SA4 1 SA4 1 SA4 1 SA4 1 SA4 1 SA4 5 1 SA5 1 SA5 1 SA5 1 SA5 1 SA5 1 SA5 1 SA5 1 SA5 6 0 SA6 0 SA6 0 SA6 0 SA6 0 SA6 0 SA6 0 SA6 0 SA6 7 1 SA7 1 SA7 1 SA7 1 SA7 1 SA7 1 SA7 1 SA7 1 SA7 8 1 SA8 1 SA8 1 SA8 1 SA8 1 SA8 1 SA8 1 SA8 1 SA8

下面以一例题说明
例：设输入信号抽样值为+1270个量化单位，试用13折 线特性编码编出对应的8位码。
+1270
设8位码为D1D2D3D4D5D6D7D8
（1）确定极性码D1
由于样值为正，故D1=1
（2）确定段落码D2D3D4
确定D2，取权值128，因1270≥128，D2=1，表示输入信 号抽样值处在后4段。
因此量化噪声对大、小信号的影响大致相同，即改 善了小信号时的量化信噪比。
• 实际中，非均匀量化的实际方法通常是将 抽样值通过压缩再进行均匀量化。通常使
用的压缩器中，大多采用对数式压缩。广 泛采用的两种对数压缩律是 压缩律和A压缩 律。美国采用 压缩律，我国和欧洲各国均
采用A压缩律，因此，PCM编码方式采用的 也是A压缩律。
形和频谱。
）
图1.1.1 理想抽样信号波形及其频谱
由图1.1.1可知，在s 2H (即 fs 2 fH )
的条件下，抽样信号的周期性频谱无混叠现
象，经过截止角频率H 的理想低通滤波器，
既可以无失真的恢复原始信号。 而若s 2H ，则抽样信号的频谱间将
会出现混叠现象，如图1.1.2。显然不能无失 真的恢复原始信号。
001
010
011
10 0
101 11 0
111
起始电平（以 △为单位）

0
16
32 64 128 25 512 1024
6
各段量化台 阶与△的比 1
1
2
4 8 16 32 64
值
当给定样值后，可有各段起始电平值确定样 值属于哪一段，确定后就用该段的段落码表示。
D5D6D7D8：段内码（16个量化级） 当段落码确定之后，接着确定出该量化段

02 PCM基本帧结构
帧结构：指一帧周期中时隙的安排。每帧分为32个时隙（0 — 31号）。 a.TS1-TS15，TS17-TS31（共30路时隙用于传话音） b.每个时隙传PCM8位编码 c.TS0传帧同步码 d.TS16传信令，即呼叫、应答等。
16帧 ， 2.0 ms 复 帧 结 构 F0 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11 F12 F13 F14 F15
0 0 0 0 1 A2 1 1
话路 (C时H1隙6 ~ CH 29)
帧同步信号
复帧同
备用
步信号
比特
CH 3 0
3 .9 1 s
488 ns
奇帧 T S0 × 1 A1 1 1 1 1 1
保留给 国内通信用
F1 a b c d a b c d
CH 1
CH 1 6
F2 a b c d a b c d
02 PCM复帧
02 时分多路复用
时分多路复用的概念： 目前多路复用方法中用得最多的有两大类：频分多路复用（FDM）
和时分多路复用(TDM)。频分多路复用一般用于模拟通信；时分多路 复用一般用于数字通信。
所谓时分多路复用（即时分制）是利用各路信号在信道上占有不 同的时间间隔的特征来分开各路信号的。
02 时分多路复用
0 0 0 0 1 A2 1 1
话路 (C时H1隙6 ~ CH 29)
帧同步信号
复帧同
备用
步信号
比特
CH 3 0
3 .9 1 s
488 ns
奇帧 T S0 × 1 A1 1 1 1 1 1
保留给 国内通信用
F1 a b c d a b c d
CH 1

32 256 128 64 32
16 128 64 32 16
8
64 32 16 8
4
32 16 8 4
2
16 8 4 2
1
8 4 21
1
813折线A律编码,设最小的量化级为1个单 位,已知抽样样值为+635个单位。
（1）试求此时编码器的输出码组，并计算量化 误差（段内码用自然二进制码）；
（1） 当输入抽样信号的幅度为-3.984375V时， 编码器的输出码组和量化误差；
（2） 对应该码组（不包括极性码）的11位线 性码；
（3）译码电平和译码后的量化误差。
例3 PCM系统中，输入模拟话音信号m(t)的带宽为4000Hz，对其进行 13折线A律编码。已知编码器的输入信号范围为（-5，+5）V，最小量 化间隔为1个量化单位，试求：
折叠码(FBC) b1 b2 b3 b4
15
1111
14
1110
13
1101
12
1100
11
1011
10
1010
9
1001
8
1000
1111 1110 1101 1100 1011 1010 1001 1000
7
0111
6
0110
5
0101
4
0100
3
0011
2
0010
1
0001
0
0000
0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
（1）
段内码为折叠二进制码
0100
自然二进制码
0011
例2 采用13折线A律编码电路，设接端收到的信号码组为 “01010100”，最小量化单位为1个量化单位，并已知段内码为折叠二 进制码：