1、 64kb/s的A律或律的對數壓擴PCM編碼（最小帶寬32kHz）已經在大容量的光纖通信系統和數字微波系統中得到了廣泛的應用。 PCM信號占用頻帶要比模擬通信系統中的一個標準話路帶占用頻帶要比模擬通信系統中的一個標準話路帶寬（寬（4 kHz）寬很多倍）寬很多倍對于頻帶資源非常有限的長途傳輸系統，尤其是衛星通信和超短波通信中，采用PCM的經濟性能很難與模擬通信相比。 第六章第六章 自適應差分脈沖調制自適應差分脈沖調制ADPCM以較低的速率獲得高質量編碼，一直是語音編碼追求的目標。把話路速率低于64kb/s的語音編碼方法， 稱為語音壓縮語音壓縮編碼技術編碼技術。自適應差分脈沖編碼調制（ ADPCM

2、 ）是語音壓縮中復雜度較低的一種編碼方法： 在32kb/s的比特率上達到64kb/s的PCM數字電話質量 ADPCM已成為長途傳輸中一種新型的國際通用的語音編碼方法。 ADPCM是在差分脈沖編碼調制（DPCM）的基礎上發展起來的。 DPCM 在PCM中，每個波形樣值都獨立編碼，與其他樣值無關， 這樣，樣值的整個幅值編碼需要較多位數，比特率較高， 造成數字化的信號帶寬大大增加。大多數以奈奎斯特或更高速率抽樣的信源信號在相鄰抽樣間表現出很強的相關性， 有很大的冗余度。利用信源的這種相關性，一種比較簡單的解決方法是對相鄰樣值的差值而不是樣值本身進行編碼。可以在量化臺階不變的情況下（即量化噪聲不變），

3、編碼位數顯著減少，信號帶寬大大壓縮。這種利用差值的PCM編碼稱為差分PCM（DPCM）。 如果將樣值之差仍用N位編碼傳送，則DPCM的量化信噪比顯然優于PCM系統。 增量調制簡稱M或DM，它是繼PCM后出現的又一種模擬信號數字傳輸的方法，是DPCM的一個重要特例。其目的在于簡化語音編碼方法。 M中，它只用一位編碼表示相鄰樣值的相對大小，從而反映出抽樣時刻波形的變化趨勢，與樣值本身的大小無關。 M與PCM編碼方式相比具有編譯碼設備簡單， 低比特率時的量化信噪比高，抗誤碼特性好等優點。應用：應用：在軍事和工業部門的專用通信網和衛星通信，近年來在高速超大規模集成電路中用作A/D轉換器。 第七章第七章

4、 增增 量量 調調 制制 （M） 7.1簡單增量調制原理簡單增量調制原理一個語音信號，如果抽樣速率很高（遠大于奈奎斯特速率），抽樣間隔很小，那么相鄰樣點之間的幅度變化不會很大，相鄰抽樣值的相對大小（差值）同樣能反映模擬信號的變化規律。 若將這些差值編碼傳輸， 同樣可傳輸模擬信號所含的信息。此差值又稱差值又稱“增量增量”，其值可正可負。 這種用差值編碼進行通信的方式，就稱為“增量調制”（Delta Modulation），縮寫為DM或M。 m(t)代表時間連續變化的模擬信號，我們可以用一個時間間隔為t， 相鄰幅度差為+或-的階梯波形m(t)來逼近它。只要t足夠小，即抽樣速率fs=1/t足夠高，且

5、足夠小，則階梯波m(t)可近似代替m(t)。其中，為量化臺階，t=Ts為抽樣間隔。 增量編碼波形示意圖階梯波階梯波m(t)有兩個特點：l每個t間隔內， m(t)的幅值不變l相鄰間隔的幅值差不是+（上升一個量化階），就是-（下降一個量化階）。用“1”碼和“0”碼分別代表m(t)上升或下降一個量化階， 則m(t)就被一個二進制序列表征。該序列也相當表征了模擬信號m(t)， 實現了模/數轉換。 除了用階梯波m(t)近似m(t)外，還可用斜變波斜變波m1(t)來近似m(t) ： 按斜率/t上升一個量階，用用 “1”碼表示正斜率，碼表示正斜率， 按斜率-/t下降一個量階，用用“0”碼表示負斜率碼表示負斜

6、率 同樣可以獲得二進制序列。由于斜變波由于斜變波m1(t)在電路上更容易實現，實際中常采用它來近似在電路上更容易實現，實際中常采用它來近似m(t)。 積分器譯碼原理p(t)1010111OTs2Ts3Ts4Ts7Tst積分器m1(t)m1(t)OTs2Ts3Ts4Ts7Tstp(t)判決器(比較器)消息信號m(t)e(t)積分器脈沖發生器發送端編碼器p(t)抽樣定時增量調制信號輸出c(t)脈 沖發生器c(t)積分器EE低 通濾波器消息信號m(t)接收端譯碼器m1(t) 2. 簡單簡單M系統方框圖系統方框圖相減器相減器：取出差值e(t)，使e(t)=m(t)-m1(t)。判決器判決器：對差值e(

7、t)的極性進行識別和判決，以便在抽樣時刻輸出數碼（增量碼）c(t)：1( )( )( )0: ( )1iiie tm tm tc t=-=1( )( )( )0: ( )0iiie tm tm tc t=-=積分器積分器和脈沖產生器脈沖產生器組成本地譯碼器本地譯碼器：根據c(t)，形成預測信號m1(t)：即c(t)為“1”碼時， m1(t)上升一個量階c(t)為“0”碼時，m1(t)下降一個量階，接收端解碼電路由譯碼器譯碼器和低通濾波器低通濾波器組成：譯碼器譯碼器：其電路結構和作用與發送端的本地譯碼器相同低通濾波器低通濾波器：濾除m1(t)中的高次諧波，使輸出波形平滑，更加逼近m(t) 增量編

8、碼波形示意圖7.2 M系統的量化噪聲系統的量化噪聲 一般量化噪聲一般量化噪聲 量化間隔量化間隔 過載量化噪聲過載量化噪聲 模擬信號模擬信號m（t）斜率陡變，本地譯碼器輸出信號）斜率陡變，本地譯碼器輸出信號m1（t）跟不上）跟不上m（t）的變化，形成很大失真的）的變化，形成很大失真的m1（t）波形。）波形。 7.3PCM與與M系統的比較系統的比較 PCM和M都是模擬信號數字化的基本方法。M實際上是DPCM的一種特例，所以有時把PCM和M統稱為脈沖編碼。但應注意，PCM是對樣值本身編碼，M是對相鄰樣值的差值的極性（符號）編碼。這是M與PCM的本質區別。 1. 抽樣速率抽樣速率 PCM系統中的抽樣速

9、率fs是根據抽樣定理是根據抽樣定理來確定的。若信號的最高頻率為fm，則fs2fm。對語音信號，取fs=8kHz。 在M系統中傳輸的是信號的增量（即斜率），抽樣速率與最大跟蹤斜率和信噪比最大跟蹤斜率和信噪比有關。M的抽樣速率遠遠高于奈奎斯特速率。 2. 帶寬帶寬 M系統在每一次抽樣時，只傳送一位代碼，因此M系統的數碼率為fb=fs，要求的最小帶寬為實際應用時 而PCM系統的數碼率為fb=Nfs。在同樣的語音質量要求下，PCM系統的數碼率為64 kHz，因而要求最小信道帶寬為32kHz。 12MsBfMsBf 而采用M系統時，抽樣速率至少為100 kHz，則最小帶寬為50kHz。 3. 量化信噪比

10、量化信噪比 在相同的信道帶寬（即相同的數碼率fb）條件下：在低數碼率時，M性能優越；在編碼位數多，碼率較高時，PCM性能優越。這是因為PCM量化信噪比為20()10lg26NPCMqsNdBN它與編碼位數N成線性關系比較兩者曲線可看出，若PCM系統的編碼位數N4（碼率較低）時， M的量化信噪比高于PCM系統。 4. 信道誤碼的影響信道誤碼的影響 在M系統中，每一個誤碼代表造成一個量階的誤差，所以它對誤碼不太敏感。故對誤碼率的要求較低，一般在10-310-4。而PCM的每一個誤碼會造成較大的誤差，尤其高位碼元，錯一位可造成許多量階的誤差(例如，最高位的錯碼表示2N-1個量階的誤差)。誤碼對PCM

11、系統的影響要比M系統嚴重些，故對誤碼率的要求較高， 一般為10-510-6。M允許用于誤碼率較高的信道條件，這是允許用于誤碼率較高的信道條件，這是M與與PCM不同的不同的一個重要條件。一個重要條件。 5. 設備復雜度設備復雜度 PCM系統的特點是多路信號統一編碼，一般采用8位（對語音信號），編碼設備復雜，但質量較好編碼設備復雜，但質量較好。PCM一般用于大容量大容量的干線（多路）通信的干線（多路）通信。 M系統的特點是單路信號獨用一個編碼器，設備簡單，單路信號獨用一個編碼器，設備簡單， 單路應用時，不需要收發同步設備。單路應用時，不需要收發同步設備。但在多路應用時，每路獨用一套編譯碼器，所以路

12、數增多時設備成倍增加路數增多時設備成倍增加。 在傳輸語音信號時，M話音清晰度和自然度方面都不如PCM。因此目前在通用多路系統中很少用或不用M。M一般適于小容量支線通信小容量支線通信。隨著集成電路的發展，M的優點已不再那么顯著。 一 、時分復用（TDM）原理PCM、ADPCM、DM或者其他模擬信號的數字化傳輸，一般都采用時分復用的方式來提高信道傳輸效率。利用不同時隙在同一信道傳輸各路不同信號。將傳輸時間分割為若干個互不重疊的時隙各個信號按照一定的順序占用各自的時隙。第八章第八章 時分復用時分復用f1(t) 多多路路PAM信信號號 信信號號碼碼組組 PCM信信號號 f2(t) fN(t) fs 發

13、發送送端端 LPF1 LPF2 LPFN 時時 分分開開關關 壓壓 縮縮 量量化化編編碼碼 合合 成成 信信 道道 同同 步步 時時 鐘鐘 第八章 時分復用f1(t) f2(t) fN(t) 接接收收端端 LPF2 LPFN LPF1 選選通通門門 擴擴 張張 再再 生生 解解 碼碼 同同 步步 量量化化多多路路 PAM 二、采用TDM的數字通信系統，國際上已建立起標準：先把一定路數的電話語音復合成一個標準數據流（稱為基群）再把基群流采用同步數字復接技術匯合成更高速的數字信號。三、三、PCM基群幀結構基群幀結構目前國際上推薦的PCM基群有兩種標準：PCM30/32路(A律壓擴特性)制式PCM2

14、4路(律壓擴特性)制式國際通信時，以A律壓擴特性為標準。 PCM30/32路制式基群幀結構共由32路組成：30路用來傳輸用戶話語，2路用作勤務。每路話音信號抽樣速率fs=8000Hz，故對應的每幀時間間隔為125 s。一幀共有32個時間間隔，稱為時隙。各個時隙從0到31順序編號，分別記作TS0，TSl，TS2， ，TS31。 PCM30/32路制式基群幀結構 P175 圖8-3TS012345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31F0F1F2F3F4F5F6F7F8F9F10F11F12F13F14F1500110110000111A2abcdabcdabcdabcd復幀同步信號備用比特CH1CH16CH2CH17abcdabcdCH15CH30F1F2F15幀同步信號1A111111保留給國內通信用幀同步時隙話路時隙話路時隙信令時隙CH30(CH16 CH29)(