医学专题—脉冲编码调制PCM17890.ppt

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1、主要主要(zhyo)内容内容 2.1 2.1 引引 言言2.2 模拟信号数字化的基本原理模拟信号数字化的基本原理2.3 脉冲编码调制（脉冲编码调制（PCM）2.4 增量调制（增量调制（M）2.5 数字复接技术数字复接技术数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信重庆大学通信(tng xn)工程学院工程学院第一页，共一百三十五页。脉冲脉冲(michng)(michng)编码调制编码调制PCM调制系统调制系统1 PCM系统的抗噪声性能系统的抗噪声性能3编码和译码编码和译码2差分编码调制差分编码调制4数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信重庆大学通信(tng xn)工程学院工程学院第

2、二页，共一百三十五页。脉冲编码脉冲编码(bin m(bin m)调制调制脉冲编码脉冲编码(bin m)(bin m)调制调制(PCM)(PCM)简称脉码调制，是一种用简称脉码调制，是一种用一组二进制数字代码来代替连续信号的抽样值，从一组二进制数字代码来代替连续信号的抽样值，从而实现通信的方式。而实现通信的方式。PCMPCM是一种最典型的语音信号数字化的波形编码是一种最典型的语音信号数字化的波形编码方式。方式。原理框图原理框图数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第三页，共一百三十五页。原理原理(yunl)框图框图量化量化编码编码信道信道抽样抽样译码译码低通

3、滤波低通滤波干扰A/D变换(binhun)PAM在发送端进行波形编码，主要包括抽样、量化和在发送端进行波形编码，主要包括抽样、量化和编码三个过程，把模拟信号变换为二进制码组。编码三个过程，把模拟信号变换为二进制码组。数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第四页，共一百三十五页。原理原理(yunl)框图框图量化量化编码编码(bin m)(bin m)信道信道(xn do)(xn do)抽样抽样译码译码低通滤波低通滤波干扰A/D变换PAM编码后的编码后的PCMPCM码组的数字传输方式，可以是直接码组的数字传输方式，可以是直接的基带传输，也可以是对微波、光波等载

4、波调制的基带传输，也可以是对微波、光波等载波调制后的调制传输。后的调制传输。数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第五页，共一百三十五页。原理原理(yunl)框图框图量化量化编码编码(bin m)(bin m)信道信道(xn do)(xn do)抽样抽样译码译码低通滤波低通滤波干扰A/D变换PAM在接收端，二进制码组经译码后还原为量化后的在接收端，二进制码组经译码后还原为量化后的样值脉冲序列，然后经低通滤波器滤除高频分量，样值脉冲序列，然后经低通滤波器滤除高频分量，便可得到重建信号便可得到重建信号m(t)m(t)数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信

5、工程学院第六页，共一百三十五页。脉冲编码脉冲编码(bin m(bin m)调制调制PCM调制系统调制系统1 PCM系统的抗噪声性能系统的抗噪声性能3编码和译码编码和译码2差分编码调制差分编码调制4数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信重庆大学通信(tng xn)工程学院工程学院第七页，共一百三十五页。编码编码(bin m)和译码和译码定义定义把量化后的信号电平值变换把量化后的信号电平值变换(binhun)成二进制码组成二进制码组的过程称为编码，其逆过程称为解码或译码。的过程称为编码，其逆过程称为解码或译码。码字和码型码字和码型 码位的选择和安排码位的选择和安排(npi)(npi)编码

6、原理编码原理 译码原理译码原理数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第八页，共一百三十五页。码字和码型码字和码型定义定义把对于把对于M 个量化电平，可以用个量化电平，可以用N 位二进制码来表位二进制码来表示示(biosh)，其中的每一个码组称为一个码字。，其中的每一个码组称为一个码字。PCM常用的二进制码型有三种常用的二进制码型有三种 自然自然(zrn)(zrn)二进码二进码 格雷二进码格雷二进码 折叠二进码折叠二进码数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第九页，共一百三十五页。自然自然(zrn)二进码二进码自然自然(zrn)二进

7、码是一般的十进制正整数的二二进码是一般的十进制正整数的二进制表示，编码简单、易记，而且译码可进制表示，编码简单、易记，而且译码可以逐比特独立进行以逐比特独立进行每个码元只有两种状态，取每个码元只有两种状态，取“1”或或“0”，一，一组自然二进码代表的量化电平为：组自然二进码代表的量化电平为：【例例】设自然设自然(zrn)(zrn)二进码二进码11011101，码位数，码位数n=4n=4，则：，则：数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第十页，共一百三十五页。码字和码型码字和码型定义定义把对于把对于M 个量化电平，可以用个量化电平，可以用N 位二进制码来位二进制码来表示

8、，其中的每一个表示，其中的每一个(y)码组称为一个码组称为一个(y)码码字。字。PCM常用的二进制码型有三种常用的二进制码型有三种 自然自然(zrn)(zrn)二进码二进码 格雷二进码格雷二进码 折叠二进码折叠二进码数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第十一页，共一百三十五页。格雷二进码格雷二进码任何相邻电平的码组，只有任何相邻电平的码组，只有(zhyu)一位码位发一位码位发生变化，即相邻码字的距离恒为生变化，即相邻码字的距离恒为1。这种码除极性码外，当正、负极性信号的绝对这种码除极性码外，当正、负极性信号的绝对值相等时，其幅度码相同，故又称反射二进码。

9、值相等时，其幅度码相同，故又称反射二进码。特点特点译码时，若传输或判决有误，量化电平译码时，若传输或判决有误，量化电平(din pn)的误的误差小。差小。数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第十二页，共一百三十五页。格雷二进码格雷二进码格雷码的量化电平：格雷码的量化电平：“”号的取法：除去所有号的取法：除去所有c0的项，从最高的项，从最高位开始位开始(kish)，依次取，依次取，。【例例】设格雷码设格雷码11011101，码位数，码位数n=4n=4，则：，则：自然码和格雷码的变换自然码和格雷码的变换(binhun)数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆

10、大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第十三页，共一百三十五页。自然码和格雷码的变换自然码和格雷码的变换(binhun)从自然码变换从自然码变换(binhun)(binhun)成格雷码成格雷码 从格雷码变换成自然码从格雷码变换成自然码数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第十四页，共一百三十五页。从自然码变换从自然码变换(binhun)成格雷码成格雷码 变换变换(binhun)(binhun)规则规则 【例例】设自然设自然(zrn)(zrn)二进码二进码110110，码位数，码位数n=4n=4，则变，则变换得格雷码为换得格雷码为101101数字通信原理数字通

11、信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第十五页，共一百三十五页。自然码和格雷码的变换自然码和格雷码的变换(binhun)从自然码变换从自然码变换(binhun)(binhun)成格雷码成格雷码 从格雷码变换成自然码从格雷码变换成自然码数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第十六页，共一百三十五页。从格雷码变换从格雷码变换(binhun)成自然码成自然码 变换变换(binhun)(binhun)规则规则 【例例】设格雷码设格雷码11011101，则变换，则变换(binhun)(binhun)得自然码为得自然码为10011001数字通信原理数字通信原理

12、重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第十七页，共一百三十五页。码字和码型码字和码型定义定义把对于把对于M 个量化电平，可以用个量化电平，可以用N 位二进制码来表位二进制码来表示，其中的每一个码组称为示，其中的每一个码组称为(chn wi)一个码字。一个码字。PCM常用的二进制码型有三种常用的二进制码型有三种 自然自然(zrn)(zrn)二进码二进码 格雷二进码格雷二进码 折叠二进码折叠二进码数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第十八页，共一百三十五页。折叠折叠(zhdi)二进码二进码折叠二进码是一种符号幅度码折叠二进码是一种符号幅度码左边第一位表示信

13、号的极性，信号为正用左边第一位表示信号的极性，信号为正用“1”表示，信号为负用表示，信号为负用“0”表示；第二位表示；第二位至最后一位表示信号的幅度至最后一位表示信号的幅度由于正、负绝对值相同由于正、负绝对值相同(xin tn)时，折叠码的时，折叠码的上半部分与下半部分相对零电平对称折叠，上半部分与下半部分相对零电平对称折叠，故名折叠码，故名折叠码，且其幅度码从小到大按自然且其幅度码从小到大按自然二进码规则编码。二进码规则编码。数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第十九页，共一百三十五页。折叠折叠(zhdi)二进码二进码折叠二进码的优点折叠二进码的优点对

14、于语音这样的双极性信号，只要绝对值相同，对于语音这样的双极性信号，只要绝对值相同，则可以则可以(ky)采用单极性编码的方法，使编码过采用单极性编码的方法，使编码过程大大简化。程大大简化。在传输过程中出现的误码，对小信号影响较小。在传输过程中出现的误码，对小信号影响较小。自然码和折叠自然码和折叠(zhdi)码的变换码的变换数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第二十页，共一百三十五页。自然码和折叠自然码和折叠(zhdi)码的变换码的变换 从自然码变换从自然码变换(binhun)(binhun)成折叠码成折叠码 从折叠码变换成自然码从折叠码变换成自然码数字通信原理数字通信

15、原理(yunl)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第二十一页，共一百三十五页。从自然码变换从自然码变换(binhun)成折叠码成折叠码 变换变换(binhun)(binhun)规则规则 【例例】设自然码设自然码010010，则变换，则变换(binhun)(binhun)得折叠码为得折叠码为001001数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第二十二页，共一百三十五页。自然码和折叠自然码和折叠(zhdi)码的变换码的变换 从自然码变换从自然码变换(binhun)(binhun)成折叠码成折叠码 从折叠码变换成自然码从折叠码变换成自然码数字通信原理数字通信原理(yun

16、l)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第二十三页，共一百三十五页。从折叠从折叠(zhdi)码变换成自然码码变换成自然码 变换变换(binhun)(binhun)规则规则 【例例】设折叠设折叠(zhdi)(zhdi)码码11011101，则变换得自然码为，则变换得自然码为11011101数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第二十四页，共一百三十五页。编码编码(bin m)和译码和译码定义定义把量化后的信号电平把量化后的信号电平(din pn)值变换成二进制码组值变换成二进制码组的过程称为编码，其逆过程称为解码或译码。的过程称为编码，其逆过程称为解码或译码。码字和

17、码型码字和码型 码位的选择和安排码位的选择和安排 编码编码(bin m)(bin m)原理原理 译码原理译码原理数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第二十五页，共一百三十五页。码位的选择码位的选择(xunz)和安排和安排1313折线编码采用折线编码采用8 8位二进制码，对应位二进制码，对应256256个量化个量化级，即正、负输入幅度范围内各有级，即正、负输入幅度范围内各有128128个量化级个量化级需要需要(xyo)(xyo)将将1313折线中的每个折线段再均匀划折线中的每个折线段再均匀划分分1616个量化级个量化级正、负输入的正、负输入的8 8个段落被划分成个段落

18、被划分成128128个不均匀个不均匀量化级量化级8 8位码的安排位码的安排数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第二十六页，共一百三十五页。8位码的安排位码的安排(npi)第第1 位码位码C1的数值的数值“1”或或“0”分别分别(fnbi)表示信号的正、表示信号的正、负极性，称为极性码。负极性，称为极性码。第第2 至第至第4 位码位码C2C3C4为段落码，代表为段落码，代表8 个段落的个段落的起点电平。段落码与各段的关系起点电平。段落码与各段的关系第第5 至第至第8 位码位码C5C6C7C8为段内码，这为段内码，这4 位码的位码的16 种可能状态用来分别代

19、表每一段落内的种可能状态用来分别代表每一段落内的16 个均匀划分个均匀划分的量化级。的量化级。极性码极性码C1段落码段落码C2 C3 C4段内码段内码C5 C6 C7C8数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第二十七页，共一百三十五页。段落段落(dunlu)码与各段的关系码与各段的关系数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信重庆大学通信(tng xn)工程学院工程学院第二十八页，共一百三十五页。码位的选择码位的选择(xunz)和安排和安排注意：注意：在在13 13 折线编码方法中，虽然各段内的折线编码方法中，虽然各段内的16 16 个量化个量化级是

20、均匀的，但因段落长度不等，故不同段落间级是均匀的，但因段落长度不等，故不同段落间的量化级是非均匀的。的量化级是非均匀的。第一、二段最短，第一、二段最短，只有归一化的只有归一化的1/1281/128，再将它，再将它等分等分16 16 小段，每一小段长度为小段，每一小段长度为1/20481/2048，这是最小的，这是最小的量化级间隔，它仅有输入信号归一化值的量化级间隔，它仅有输入信号归一化值的1/20481/2048，记为，记为，代表一个，代表一个(y)(y)量化单位；第八段最长，量化单位；第八段最长，每一小段归一化长度为每一小段归一化长度为1/32 1/32，包含，包含64 64 个最小量个最小

21、量化间隔，记为化间隔，记为64 64。数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第二十九页，共一百三十五页。码位的选择码位的选择(xunz)和安排和安排假设：假设：以非均匀量化时的最小量化间隔以非均匀量化时的最小量化间隔=1/2048 =1/2048 作为均匀量作为均匀量化的量化间隔化的量化间隔从从13 13 折线的第一段到第八段所包含的均匀量化级数折线的第一段到第八段所包含的均匀量化级数(j sh)(j sh)共有共有2048 2048 个均匀量化级个均匀量化级非均匀量化只有非均匀量化只有128 128 个量化级个量化级均匀量化需要编均匀量化需要编11 11

22、 位码，而非均匀量化只要编位码，而非均匀量化只要编7 7 位码位码 可见可见在保证小信号在保证小信号(xnho)(xnho)时的量化间隔相同的条件下，时的量化间隔相同的条件下，7 7 位非线位非线性编码与性编码与11 11 位线性编码等效位线性编码等效数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第三十页，共一百三十五页。码位的选择码位的选择(xunz)和安排和安排按非均匀量化特性按非均匀量化特性(txng)的编码的编码非线性非线性编码编码按均匀量化特性的编码按均匀量化特性的编码线性编码线性编码数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第三十

23、一页，共一百三十五页。编码编码(bin m)和译码和译码定义定义把量化后的信号电平值变换成二进制码组的过把量化后的信号电平值变换成二进制码组的过程称为编码程称为编码(bin m)，其逆过程称为解码或译码。，其逆过程称为解码或译码。码字和码型码字和码型 码位的选择码位的选择(xunz)(xunz)和安和安排排 编码原理编码原理 译码原理译码原理数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第三十二页，共一百三十五页。编码编码(bin m)原理原理讨论目前常用讨论目前常用(chn yn)的逐次比较型编码器原理的逐次比较型编码器原理编码器的任务是根据输入的样值脉冲编出相应编码器的任

24、务是根据输入的样值脉冲编出相应的的8 8 位二进代码。位二进代码。除第一位极性码外，其他除第一位极性码外，其他7 7 位二进代码是通过类位二进代码是通过类似天平称重物的过程来逐次比较确定的似天平称重物的过程来逐次比较确定的 逐次比较逐次比较(bjio)(bjio)编码原理编码原理 逐次比较编码器逐次比较编码器 编码举例编码举例 PCM PCM信号的码元速率及带宽信号的码元速率及带宽数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第三十三页，共一百三十五页。逐次比较逐次比较(bjio)编码原理编码原理逐次比较型编码的原理与天平称重物的方法类逐次比较型编码的原理与天平称重物的方法类

25、似似样值脉冲信号相当样值脉冲信号相当(xingdng)(xingdng)被测物，标准电平相当被测物，标准电平相当(xingdng)(xingdng)天平的砝码天平的砝码预先规定好一些作为比较标准的电流预先规定好一些作为比较标准的电流(或电压或电压)权值电流，权值电流，用符号用符号I IW W 表示。表示。I IW W 的个数与编码位数有关。的个数与编码位数有关。样值脉冲样值脉冲I IS S 到来，用逐步逼近的方法有规律地用标准电流到来，用逐步逼近的方法有规律地用标准电流去和样值脉冲比较去和样值脉冲比较I IS SI IW W ，出，出“l l”码；反之出码；反之出“0 0”码，直到和抽样值逼近

26、为止，码，直到和抽样值逼近为止，完成对输入样值的非线性量化和编码。完成对输入样值的非线性量化和编码。数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第三十四页，共一百三十五页。编码编码(bin m)原理原理讨论目前常用的逐次比较型编码器原理讨论目前常用的逐次比较型编码器原理(yunl)编码器的任务是根据输入的样值脉冲编出相应的编码器的任务是根据输入的样值脉冲编出相应的8 8 位二进代码。位二进代码。除第一位极性码外，其他除第一位极性码外，其他7 7 位二进代码是通过位二进代码是通过类似天平称重物的过程来逐次比较确定的类似天平称重物的过程来逐次比较确定的 逐次比较编码

27、原理逐次比较编码原理 逐次比较编码器逐次比较编码器 编码举例编码举例 PCM PCM信号的码元速率信号的码元速率(sl)(sl)及带宽及带宽数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第三十五页，共一百三十五页。逐次逐次(zh c)比较编码器比较编码器实现实现A律律13 折线压扩特性的逐次比较型编码器折线压扩特性的逐次比较型编码器由整流器、极性判决、保持电路、比较器及本由整流器、极性判决、保持电路、比较器及本地地(bnd)译码电路等组成。译码电路等组成。原理原理(yu(yu nl)nl)框图框图数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第三十六页，共一

28、百三十五页。原理原理(yunl)框图框图全波整流全波整流(zhngli)(zhngli)参考电源参考电源PAMPAM信号信号US|US|UR极性判决极性判决D1比较码比较码形成形成或或门门a2-a8a1PCMPCM编码输出编码输出串串/并并变变换换记忆记忆反馈码反馈码a2-a8D1D2D87/117/11变变换换M2M3M81111位位线线性性解解码码网络网络B1B2B11本本地地解解码码器器数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第三十七页，共一百三十五页。逐次逐次(zh c)比较编码器比较编码器实现实现A律律13 折线压扩特性的逐次比较型编码器折线压扩特

29、性的逐次比较型编码器由整流器、极性判决、保持由整流器、极性判决、保持(boch)电路、比较器电路、比较器及本地译码电路等组成。及本地译码电路等组成。极性判决极性判决(pnju)比较器比较器本地译码电路本地译码电路保持电路保持电路数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第三十八页，共一百三十五页。极性判决极性判决(pnju)极性判决极性判决(pnju)电路用来确定信号的极性。电路用来确定信号的极性。输入输入PAM PAM 信号样值为正时，出信号样值为正时，出“l l”码；码；样值为负时，出样值为负时，出“0 0”码；码；将该信号经过全波整流变为单极性信号将该信号经过全波整

30、流变为单极性信号。数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第三十九页，共一百三十五页。逐次逐次(zh c)比较编码器比较编码器实现实现A律律13 折线折线(zhxin)压扩特性的逐次比较型压扩特性的逐次比较型编码器由整流器、极性判决、保持电路、比编码器由整流器、极性判决、保持电路、比较器及本地译码电路等组成。较器及本地译码电路等组成。极性判决极性判决(pnju)比较器比较器本地译码电路本地译码电路保持电路保持电路数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第四十页，共一百三十五页。比较比较(bjio)器器比较器是编码器的核心。作用是通过比

31、较样值比较器是编码器的核心。作用是通过比较样值电流电流I S和标准电流和标准电流IW，对输入信号抽样值实，对输入信号抽样值实现非线性量化和编码。现非线性量化和编码。每比较一次输出每比较一次输出(shch)(shch)一位二进代码一位二进代码当当I IS SI IW W时，出时，出“l l”码；码；当当I IS SI IW W时，出时，出“0 0”码。码。对一个输入信号的抽样值需要进行对一个输入信号的抽样值需要进行7 7 次比较。次比较。数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第四十一页，共一百三十五页。逐次逐次(zh c)比较编码器比较编码器实现实现A律律1

32、3 折线压扩特性折线压扩特性(txng)的逐次比较型的逐次比较型编码器由整流器、极性判决、保持电路、比编码器由整流器、极性判决、保持电路、比较器及本地译码电路等组成。较器及本地译码电路等组成。极性判决极性判决(pnju)比较器比较器本地译码电路本地译码电路保持电路保持电路数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第四十二页，共一百三十五页。本地本地(bnd)译码器译码器本地本地(bnd)译码电路包括：译码电路包括：记忆电路记忆电路7 7ll ll 变换电路变换电路恒流源恒流源数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第四十三页，共一百三十

33、五页。记忆电路记忆电路记忆电路用来寄存二进代码记忆电路用来寄存二进代码除第一次比较外，其余各次比较都要依据前几次除第一次比较外，其余各次比较都要依据前几次比较的结果比较的结果(ji gu)来确定标准电流值来确定标准电流值7 7 位码组中的前位码组中的前6 6 位状态均应由记忆电路寄存下位状态均应由记忆电路寄存下来。来。数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信重庆大学通信(tng xn)工程学院工程学院第四十四页，共一百三十五页。本地本地(bnd)译码器译码器本地译码电路包括本地译码电路包括(boku)：记忆电路记忆电路7 7ll ll 变换电路变换电路恒流源恒流源数字通信原理数字通信原

34、理(yunl)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第四十五页，共一百三十五页。7/11变换变换(binhun)电路电路7 711 11 变换电路变换电路(dinl)(dinl)将将7 7 位非线性码转换成位非线性码转换成ll ll 位线性码。位线性码。其实质是完成非线性和线性之间的变换。其实质是完成非线性和线性之间的变换。1313折线折线(zhxin)(zhxin)A A律非线性码与线性码之间的关律非线性码与线性码之间的关系系数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第四十六页，共一百三十五页。13折线折线(zhxin)A律非线性码与线性码之间的关系律非线性码与线性码

35、之间的关系数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信重庆大学通信(tng xn)工程学院工程学院第四十七页，共一百三十五页。本地本地(bnd)译码器译码器本地译码电路包括本地译码电路包括(boku)：记忆电路记忆电路7 7ll ll 变换电路变换电路恒流源恒流源数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第四十八页，共一百三十五页。恒流源恒流源恒流源也称恒流源也称11 位线性解码电路或电阻网络，位线性解码电路或电阻网络，用来产生各种标准电流用来产生各种标准电流IW在恒流源中有在恒流源中有11 11 个基本个基本(jbn)(jbn)的权值电流支路，每的权值电

36、流支路，每个支路都由一个控制开关。个支路都由一个控制开关。每次应该哪个开关接通形成比较用的标准电流每次应该哪个开关接通形成比较用的标准电流I IW W，由前面的比较结果经变换后得到的控制信号来控制。由前面的比较结果经变换后得到的控制信号来控制。数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信重庆大学通信(tng xn)工程学院工程学院第四十九页，共一百三十五页。逐次逐次(zh c)比较编码器比较编码器实现实现A律律13 折线压扩特性的逐次折线压扩特性的逐次(zh c)比较型比较型编码器由整流器、极性判决、保持电路、比编码器由整流器、极性判决、保持电路、比较器及本地译码电路等组成。较器及本地译码

37、电路等组成。极性判决极性判决(pnju)比较器比较器本地译码电路本地译码电路保持电路保持电路数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第五十页，共一百三十五页。保持保持(boch)电路电路保持电路的作用是在整个保持电路的作用是在整个(zhngg)比较过程中保持比较过程中保持输入信号的幅度不变。输入信号的幅度不变。逐次比较型编码器编逐次比较型编码器编7 7 位码位码(极性码除外极性码除外)需要在需要在一个抽样周期一个抽样周期TsTs以内完成以内完成I IS S与与I IW W的的7 7 次比较，在次比较，在整个比较过程中都应保持输入信号的幅度不变整个比较过程中都应保持输入信

38、号的幅度不变要求将样值脉冲展宽并保持要求将样值脉冲展宽并保持数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第五十一页，共一百三十五页。编码编码(bin m)原理原理讨论目前常用的逐次比较型编码器原理讨论目前常用的逐次比较型编码器原理编码器的任务是根据输入的样值脉冲编码器的任务是根据输入的样值脉冲(michng)(michng)编编出相应的出相应的8 8 位二进代码。位二进代码。除第一位极性码外，其他除第一位极性码外，其他7 7 位二进代码是通过位二进代码是通过类似天平称重物的过程来逐次比较确定的类似天平称重物的过程来逐次比较确定的 逐次比较编码原理逐次比较编码原理

39、(yunl)(yunl)逐次比较编码器逐次比较编码器 编码举例编码举例 PCM PCM信号的码元速率及带宽信号的码元速率及带宽数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第五十二页，共一百三十五页。编码编码(bin m)举例举例 【例例】设输入设输入(shr)(shr)信号抽样值信号抽样值I Is s=+1270 =+1270 （其（其中中 为一个量化单位，表示输入信号归一化值的为一个量化单位，表示输入信号归一化值的1/20481/2048），采用逐次比较型编码器），采用逐次比较型编码器,按按A A 律律13 13 折线折线编成编成8 8位位C C1 1C C2 2C C3

40、 3C C4 4C C5 5C C6 6C C7 7C C8 8数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第五十三页，共一百三十五页。确定极性码确定极性码C1输入信号输入信号(xnho)(xnho)抽样值抽样值I IS S为正，为正，C C1 11 1数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第五十四页，共一百三十五页。第一次比较第一次比较(bjio)(bjio)结果结果确定段落码确定段落码C2C3C4段落码段落码C C2 2 用来表示输入信号用来表示输入信号(xnho)(xnho)抽样值抽样值I IS S处于处于13 13

41、折线折线8 8个段落中的前四段还是后四段个段落中的前四段还是后四段 可见可见I IS S处于后四段（处于后四段（5 58 8段）段）数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第五十五页，共一百三十五页。确定确定(qudng)(qudng)段落码段落码第二次比较第二次比较(bjio)(bjio)结果结果确定段落码确定段落码C2C3C4段落码段落码C C3 3 用来进一步确定用来进一步确定I IS S处于处于5 56 6段还是段还是7 78 8段，故确定段，故确定C C3 3标准标准(biozhn)(biozhn)电流：电流：可见可见I IS S处于处于7 78 8段段数字通

42、信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第五十六页，共一百三十五页。确定确定(qudng)(qudng)段落码段落码第三次比较第三次比较(bjio)(bjio)结果结果确定段落确定段落(dunlu)码码C2C3C4同理确定同理确定C C4 4的标准电流：的标准电流：可见可见I IS S处于第处于第8 8段段C C2 2C C3 3C C4 4为为111111起始电平为起始电平为10241024数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第五十七页，共一百三十五页。因此因此(ync)(ync)确定段内码确定段内码C5C6C7C8段内码是进一步表示在该段落段内

43、码是进一步表示在该段落(dunlu)(dunlu)的哪一量化的哪一量化级（量化间隔）。级（量化间隔）。第第8 8 段的段的1616个量化间隔均为：个量化间隔均为：可见可见I IS S处于前八级（处于前八级（0 07 7量化间隔）量化间隔）第四次比较结果第四次比较结果数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第五十八页，共一百三十五页。确定确定(qudng)(qudng)段内码段内码确定段内码确定段内码C5C6C7C8确定确定C C6 6的标准的标准(biozhn)(biozhn)电流电流 可见可见(kjin)I IS S处于前四级（处于前四级（0 04 4量化间隔）量化间

44、隔）第五次比较结果第五次比较结果数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第五十九页，共一百三十五页。确定确定(qudng)(qudng)段内码段内码确定段内码确定段内码C5C6C7C8确定确定C C7 7的标准的标准(biozhn)(biozhn)电流电流 可见可见I IS S处于处于(chy)(chy)2 23 3量化间隔）量化间隔）第六次比较结果第六次比较结果数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第六十页，共一百三十五页。确定确定(qudng)(qudng)段内码段内码确定段内码确定段内码C5C6C7C8确定确定C C8 8的标准的标准(b

45、iozhn)(biozhn)电流电流 可见可见I IS S处于处于(chy)(chy)序号为序号为3 3的量化间隔）的量化间隔）第七次比较结果第七次比较结果数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第六十一页，共一百三十五页。经过七次比较，对于模拟抽样值经过七次比较，对于模拟抽样值+1270编出编出的的PCM 码组为码组为11110011它表示输入信号抽样值处于第八段它表示输入信号抽样值处于第八段3 量化级，量化级，其量化电平为其量化电平为1216，量化误差为，量化误差为54。7 位非线性码位非线性码11110011 对应的对应的11 位线性码位线性码为为10011000

46、000原理框图原理框图(kungt)及时间波形及时间波形数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第六十二页，共一百三十五页。原理原理(yunl)框图框图全波整流全波整流参考电源参考电源PAMPAM信号信号US|US|UR极性判决极性判决D1比较码比较码形成形成或或门门a2-a8a1PCMPCM编码输出编码输出串串/并并变变换换记忆记忆反馈码反馈码a2-a8D1D2D87/117/11变变换换M2M3M81111位位线线性性解解码码网络网络B1B2B11本本地地解解码码器器数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信重庆大学通信(tng xn)工程学院工程

47、学院第六十三页，共一百三十五页。时间时间(shjin)波形图波形图D1D1D7D8D8D1D1D2D3D4D5D6D7数字通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信重庆大学通信(tng xn)工程学院工程学院第六十四页，共一百三十五页。时间时间(shjin)波形图波形图|US|URD1D8D8D1D2D3D4D5D6D7D8D1D2D3D4D5 D6D7D8DiD1Di|US|=1270UR2=128512UR31024UR41536UR51280UR61152UR71216UR8UR2=128下一路下权下一路下权比较器输出比较器输出码形成码形成a3a2a4a5a6a7a81110011数字

48、通信原理数字通信原理(yunl)重庆大学通信重庆大学通信(tng xn)工程学院工程学院第六十五页，共一百三十五页。编码编码(bin m)原理原理讨论目前常用的逐次比较型编码器原理讨论目前常用的逐次比较型编码器原理编码器的任务是根据输入的样值脉冲编出相应编码器的任务是根据输入的样值脉冲编出相应的的8 8 位二进代码。位二进代码。除第一位极性码外，其他除第一位极性码外，其他7 7 位二进代码是通过类位二进代码是通过类似天平称重物似天平称重物(zhn w)(zhn w)的过程来逐次比较确定的的过程来逐次比较确定的 逐次比较编码原理逐次比较编码原理 逐次比较编码器逐次比较编码器 编码举例编码举例 P

49、CM PCM信号的码元速率信号的码元速率(sl)(sl)及带宽及带宽数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第六十六页，共一百三十五页。PCM信号信号(xnho)的码元速率及带宽的码元速率及带宽码元速率码元速率(sl)传输传输PCM信号所需要信号所需要(xyo)的最小带宽的最小带宽m(t)m(t)的最高频率为的最高频率为f fH H量化电平数量化电平数M M二进制代码二进制代码的码元速率的码元速率抽样速率的最小值抽样速率的最小值码元传输速率码元传输速率最小传输带宽最小传输带宽数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第六十七页，共一百三十五页。编码

50、编码(bin m)和译码和译码定义定义把量化后的信号把量化后的信号(xnho)电平值变换成二进制码组的过电平值变换成二进制码组的过程称为编码，其逆过程称为解码或译码。程称为编码，其逆过程称为解码或译码。码字和码型码字和码型 码位的选择码位的选择(xunz)(xunz)和安排和安排 编码原理编码原理 译码原理译码原理数字通信原理数字通信原理重庆大学通信工程学院重庆大学通信工程学院第六十八页，共一百三十五页。译码原理译码原理(yunl)定义定义(dngy)(dngy)译码的作用是把收到的译码的作用是把收到的PCM PCM 信号还原成相应的信号还原成相应的PAM PAM 样值信号，即进行样值信号，即