實用文案批準人：年 月 日第一講 脈沖編碼調制基本原理教 學 提 要課目專業基礎目的了解脈沖編碼調制的基本原理。內容1、數的進制2．語音信號的數字化3．時分多路復用和PCM30/32系統方法課堂講解，電化教學。時間45分鐘要求1．遵守課堂紀律，專心聽講，做好筆記；2．勤于思考，積極發言，課后做好復習。器材保障教材、資料標準文檔實用文案教 學 進 程教學準備 （5分鐘）1．清點人數，準備教學用具；2．宣布作業提要。教學實施 （37分鐘）一、數的進制(一)二進制數(二)八進制數(三)十六進制數一、語音信號的數字化大家都知道，語音信號是模擬信號， 而數字程控交換機內部交換的卻是數字信號， 那么如何使模擬的語音信號數字化，可采用脈沖編碼調制的方法，即 PCM。我們知道，模擬信號數字化稱為模 /數（A/D）變換，而把數字信號還原成模擬信號稱為數 /模（D/A）變換，綜合 A/D和D/A的一般步驟，圖1-3給出了PCM通信的簡單模型。標準文檔實用文案發送端接收端語音信道語音信號抽量編再解低信號樣化碼生碼通A/D變換 D/A變換圖1-3PCM通信的簡單模型（一）抽樣語音信號在時間上是連續的，經過抽樣后變成時間上離散的信號。簡單的說，抽樣就是將模擬信號在時間上離散的過程。抽樣上每隔一定的時間間隔T，在抽樣器上接入一個抽樣脈沖，通過抽樣的脈沖去控制抽樣器的開關電路，取出話音信號的瞬間電壓值，即樣值。如圖1-4所示，抽樣后的信號稱為抽樣信號，顯然，它可以看作按幅度調制的脈沖信號，即PAM信號，其幅度的取值仍是連續的，不能用有限個數字來表示，因此抽樣值仍是模擬信號。標準文檔之間，根據抽，為了留一定的實用文案f(t)模擬信號0 t抽樣脈沖0 t１Ｔ２Ｔ３Ｔ４Ｔ５Ｔ６Ｔ取樣值抽樣信號４Ｔ５Ｔ0 t１Ｔ２Ｔ３Ｔ圖1-4 語音信號的抽樣語音信號抽樣后信號所占用的時間被壓縮了， 這是時分復用技術的必要條件。 關于這一點將在本節課第三個內容講解，但是，用抽樣信號代替原信號必須要滿足抽樣定理，否則樣值不能夠完全表征原信號。抽樣定理：對于一個具有有限帶寬的模擬信號 f(t)，其最高頻率分量為 fm ,則當抽樣頻率 fs≥2fm 時，樣值可以完全表征原信號。我們的語音信號頻率在300-3400HZ樣定理，抽樣頻率fs=2x3400=6800HZ標準文檔實用文案防衛帶，ITU規定的抽樣頻率為：fs=8000HZ，抽樣周期為T=1/8000=125μs。（二）量化抽樣后的信號，其幅度的取值仍是無限多個，是連續的，在幅度上離散化抽樣信號，就是量化。簡單的說，量化就是將抽樣信號在幅度上離散化的過程。量化可以采用“四舍五入”的方法，使每個抽樣后的幅度值用一個鄰近的“整數”值來近似，圖1-5a就是這種量化方法的示意圖，圖中把信號歸納為0-7級，并規定，小于0.5的為0級；0.5-1.5之間為1級；依次類推，這樣經過量化，連續的樣值被歸到了0-7級中的某一級，圖1-5b就是量化后的值，這里的每一級稱為量化級。標準文檔實用文案幅值765432101 2 3 4 5 6圖1-5a 抽樣幅值76554

t4

43 3322101 2 3 4 5 6圖1-5b 量化

t標準文檔實用文案需要注意的是，把無限多個幅度值量化成有限的量化級，必然會產生誤差，即量化誤差。小信號的量化誤差相對較大，為提高小信號量化后的信噪比，可以增加量化級數或采用不均勻量化分組，第一種方法要求更多的編碼位數及更高的碼速，也就對編碼器要求更高；第二種方法是講小信號的量化級分得更細些，將大信號的量化級分得粗略些，這種做法叫做“壓縮擴張法”，簡稱“壓擴法”。ITU建議的壓擴法特性叫做A律或μ律。A律用于歐洲和中國，30/32路PCM系統中采用A律；μ律用于北美和日本，24路PCM系統中采用μ律。（三）編碼簡單的說，編碼就是將量化后的幅度值用一定的代碼來表示。由于編碼后的數字信號攜帶著原始語音（模擬）信號信息，因此就如同將模擬信號“調制”到了代碼上，而代碼是由信號抽樣得到的脈沖序列再量化編碼后得到的，這就構成了脈沖編碼調制通信，即我們通常所說的PCM通信。（四）再生、解碼、低通在PCM通信的接收端，需要將 PCM信號還原成語標準文檔實用文案音（模擬）信號，這需要再生、解碼、低通（或重建）幾個過程，再生就是將 PCM 信號進行放大，解碼就是把PCM信號轉換為與發送端相同的PAM信號，在PAM信號中包含原語音信號的頻譜，因此可以采用把PAM信號通過低通濾波器分離出所需要的語音信號，這一過程即為重建。二、時分多路復用和PCM30/32系統在通信網的建設中，線路設備的投資占較大比重，因此，如何提高線路利用率，在較少的硬件資源上傳輸更多的信號，實現多路復用，可采取頻分和時分兩種方法?，F有的有線電視信號傳送，就采用頻分的方法，即把多種頻段的信號混合在一起傳送，由接收機選頻來分離信號。時分多路復用就是利用各路信號在信道上占有不同時間間隙（即時隙）而把各路信號分開。具體來說就是，就是把時間分成均勻的時間間隔，將每一路信號的傳輸時間分配在不同的時間間隔內，以達到互相分開的目的，每路所占用的時間間隙稱為時隙（TS）。PCM通信是典型的時分多路通信系統，如圖1-6所示。標準文檔實用文案同步1路1路控制2路PCMPCM2路3路編碼譯碼3路信道如圖1-6由上圖可見，每一路信道在指定的時間內接通， 其它時間內為別的信道接通， 為了使發端與收端各路信道能夠協調一致的工作，在發送端需要傳送一個同步信號， 利用同步控制信號來確保發端和收端協調工作。下面我們介紹PCM系統中時隙和幀的概念。前面已經講過，對于語音信號傳送，抽樣頻率為8000HZ，即每125μs抽樣一次，每次抽樣后經過量化和編碼成為8比特的碼串，傳送一路的8比特對應的時間長度就是一個時隙（TS）,在PCM32系統中，32條信息復用一條物理電路，因此，在125μs內各路信號傳送一次，即32個時隙的碼串依次傳送一遍，就合成了一“幀”。并且，在采用隨路信令時，為了傳送各話路的標志信號，還引入了復幀的概念，將連續的16幀稱為一個復幀。標準文檔實用文案ITU建議的PCM基本結構包括 32路系統和24路系統，我國和歐洲采用的是 PCM32 系統，關于這一點我們在前面已經講過，因為電話通信中，由 30個時隙作為話路使用，因此也稱為 PCM30/32 系統，其幀結構如圖 1-7所示。1復幀=16幀(2ms)F0F1 F2 F3 F4 F5F6 F7 F8 F9F10F11F12F13F14F151幀=32時隙=256比特(125μs)TS0 TS1 TS15TS16TS17 TS31TS1-TS15話路時隙 TS17-TS31話路時隙TS0同步時隙 TS16標志信號時隙圖1-7PCM30/32系統幀結構圖由上圖可見，每一幀對應的時間長度為 125μs，每個時隙的大小是 125μs/32=3.9 μs，每一復幀的時間長度為16x125μs=2ms。32個時隙是這樣分配的， TS1-TS15、TS17-TS31為話路時隙，TS0用來傳送幀定位信號，保持發端與收端的同步工作。在局間采用隨路信令時，TS16用來傳送復幀同步碼和各話路的標志信號，當局間采用標準文檔實用文案NO.7信令時，TS16可以作為信令鏈路使用，也可以作為話路使用。這里的隨路信令和NO.7信令我們將在以后的課程中陸續講到，這里不作詳細講解。注意！我們這里只講到了PCM一次群，因為數字程控交換只涉及到一次群，PCM高次群在這里不作講解?？?結同志們，我們利用三個課時對脈沖編碼調制的基本原理進行了學習，我們主要講了三個方面的內容， 模擬信號和數字信號，語音信號的數字化，時分多路復用和PCM30/32 系統，其中