第9章第二份

段落码 C2C3C4
1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0
电平范围 （ ） 1024-2048 512-1024 256-512 128-256 64-128 32-64 16-32 0-16
量化 量化间 间隔 隔大小 序号 （ ）
64 32 16 8 4 2 1 1
7 6 5 4 3 2 1 0
段内码 C5C6C7C8
0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0
量化 间隔 序号
15 14 13 12 11 10 9 8
段内码 C5C6C7C8
1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0
256 308 512
第6段起点电平
码组为：1 101 0011
第7段起点电平
因此样值在第6段内，相应段落码为101。
308 256 52
52 16 3 4
第6段内的量化间隔
位于序号为3的量化间隔内，段内码为0011。
例9-5-2：采用13折线A律编码，设最小量化间隔为1个量 化单位，已知输入样值为+308个量化单位。 1.编码器输出码组以及量化误差。 2.写出对应于该码组（不包括极性码）的均匀量化11位码 （采用自然二进制码）。 量化值为第6段内第4个量化间隔的量化电平：
c2 c3 c4
8 7 1 1 1 1 1 0
6
5
1 0 1
1 0 0
4
3 2
0 1 1
0 1 0 0 0 1
1
0 0 0
三、编码实现
编码电路的实现方案有多种，最常用的一种称为逐次 比较法，逐次比较法编码的原理与天平的工作原理类似。
预先产生一些用于比较的标准电流（或电压）称为权 I w 的个数取决于编码的位数。采用逐步逼近的 值电流 I w ， 方法用各权值电流去和样值脉冲 I s 比较，每比较1次编出1 位码：当 I s I w 时，为“1”码，反之为“0”码。这样完成 对输入样值的非线性量化和编码。
不管是自然码还是折叠码，码字的位数都直接和量化 级有关。需要的量化级越多，取的量化间隔就越多，用到 的量化电平值也越多，码字的位数就随之增多,信号质量 也就越高，但是信号的存储量和传输量也会增大，编码过 程也更复杂。 在语音通信中，通常采用8位PCM编码就能获得较好的 通信质量。 在我国采用的13折线编码中，普遍使用8位二进制码， 对应有2 8 256个量化级，即正、负极性范围内各有128个 量化级。因此需要将正、负方向8段折线中的每一段再均 匀分成16小段（即16个量化级）。
256 3.5 16 312(量化单位）量化误差为4个量化单位。
2.用11位自然二进制码来表示该量化值：00100110000。
四、PCM系统中噪声的影响
PCM系统中，存在着两种性质完全不同的噪声：量化 噪声和加性噪声。由于这两种噪声产生机理不同，可认为 它们是相互独立的，对系统的影响可以分别进行讨论。 1.PCM信号的码元速率和带宽 由于PCM要用N位二进制代码表示一个抽样值，即在一 个抽样周期 Ts 内要编N位码，则每一位码的宽度即持续时 间为 Ts N ,意味着在这个时间内传送一位码元,那么在单位 时间内会传送多少位码元呢？即码元速率为：
• 第1位码（即最高位）C1 的数值“1”或“0”用来表示抽 样值的正、负极性，称为“极性码”。 双极性信号在极性判决后被整流（相当于取绝值）， 之后对抽样值的绝对值进行量化编码，只需用到13折线中 正方向的128个量化级，正好对应余下的7位幅度码。 • C2C3C4 称为“段落码”，用来表示绝对值位于哪一段 落中。3位码有8种状态，正好对应表示8个段落。 • C5C6C7C8 称为“段内码”，4位码有16种状态，正好对 应表示每一段内16个均匀划分的量化间隔。
段落码、段内码的编码
量化间隔序号
15 14 14 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
段内码
段落序号
段落码
c5 c6 c7 c8
1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0
逐次比较法非均匀编码器（电话信号编码）的原理方框图
编码器将给出8位编码 C1 ~ C8 ， C1 为极性码，其他码 位表示样值的幅度绝对值。 整流器：判别输入样值脉冲的极性，给出极性码 C1，并将 双极性样值变成单极性。
Is
I s I w , "1" I s I w , "0"
保持电路：保持输入样值的幅度在整个比较过程中不变。 逐次比较法编码器编7位码（极性码除外），需要在一个 抽样周期内完成 I s 与 I w 的7次比较，在整个比较过程中， 都应保持输入样值的幅度不变。 比较器：完成样值 I s 与权值电流 I w 的逐次比较，编出7位 码，实现样值的非均匀量化和编码。
段内码是在已知输入信号样值处于某一段落的基础上， Is 进一步表示 在该段落的哪一量化级上或者哪一个量化间 隔内。 参看表格可知： C5 码用来表示 I s 是位于前8个量化间隔 （0-7）内还是后8个量化间隔（8-16）内。 第8段的16个量化间隔均为 8 64，因此，确定 C5 码 的标准电流应为：
2 fH N B Nf H 2
1 RB fs N Ts N
实际中采用升余弦滚降的传输特性，此时所需传输带 宽为： B fs N 。
以常用的 N 8, f s 8kHz为例 ，实际应用中的带宽 B f s N 64kHz，比直接传输语音信号的带宽（ 4kHz ）大 得多。即传输PCM信号所需的带宽比模拟基带信号本身的 带宽要大。
246 64 3 54 （3）1270 1024 246 因此，位于第8段的第4个量化间隔即序号为3的量化 间隔内，段内码 C5C6C7C8为：0011。
例9-5-2：采用13折线A律编码，设最小量化间隔为1个量 化单位，已知输入样值为+308个量化单位。 1.编码器输出码组以及量化误差。 2.写出对应于该码组（不包括极性码）的11位均匀量化码 （采用自然二进制码）。 解：1.极性为正，因此 C1 1 。 由于
Is
是位于
因此，确定 C 2 码的标准电流应是第5段的起点电平（即 前4段与后4段分界点处的电平）：I w 128
第一次比较：显然有 于后4段（5-8段）中。
C3 用来进一步表示 I s
Is Iw
，因此 C2 1 ，说明
Is
处
是处于5、6段还是7、8段，因此 确定 C3 码的标准电流应是第7段的起点电平：I w 512
y
1
由于每一段长度 不同，因此正方 向的8段将被划分 成 8 16 128 个 不均匀量化级， 负方向也同样如 此。
78
68 58
48
38
28
均匀等分成16等份
18 0
18 14
12 1 16 1 32 1 64 1 128
1
x
极性码（1位）
段落码（3位）
段内码（4位）
C1
C2C3C4
C5C6C7C8
I w 段落起点电平 3 （量化间隔） 1024 3 64 1216
第七次比较：有 I s I w ，因此 C8 1 ，说明 化间隔3内（即第4个量化间隔）。
Is
处于量
0 1024
1
3 4 5 1248 1152 1280 抽样值1270
2
6
7
8 1536
9
10 11
由以上过程可知：非均匀量化（压缩及均匀量化）和 编码实际上是一起完成的。 如果用自然二进制码来表示该量化值（1248 ），不 考虑极性，则需要11位二进制数10011100000，即11位均 匀量化码。
1270 ” 实际解题过程应简化：对于“ （1）极性为正，因此 C1 1 。
（2）由于 1270 1024 ，因此样值在第8段，相应段落码 C2C3C4 为：111。
第五次比较：有 I s I w ，因此 C6 0 ，说明 I s 处于前 4个量化间隔（0-3）内。究竟是处于量化间隔0、1还是2、 3，由 C7 进一步表示。标准电流为：
I w 段落起点电平 2 （量化间隔） 1024 2 64 1152
第六次比较：有 I s I w ，因此 C7 1 ，说明 I s 处于量 化间隔2或3，究竟是2还是3，由 C8 表示。标准电流为：
RB 1 fs N Ts 抽样频率 N
1 RB fs N Ts N
根据抽样定理，对于一个频率不超过 f H 的低通信号， 应有 f s 2 f H ，即抽样频率的最小值为 f s 2 f H 。
此时，码元速率为 2 f H N ,即在单位时间内传送 2 f H N 个码元（或二进制脉冲）。按照前面数字基带传输系统中 的分析，在无码间串扰和采用理想低通传输特性的情况下， 所需的最小传输带宽为：
12 13 14
15 2048
经过七次比较，对于模拟抽样值+1270个量化单位， 编出的8位PCM码为：1 111 0011，表示输入的信号样值为 正，且处于第8段第4个量化间隔内。 取每一量化间隔的中间电平作为量化电平，第4个量 化间隔的量化电平为：
1024 3.5 (量化间隔） 1024 3.5 64 1248 （量化单位） 1270 的量化值为 1248 。因此，量化误差为22个量 化单位。 接收端在接收到码字后，译码时将输出量化值，而不 是原抽样值。