1、實(shí)用文案批準(zhǔn)人：年月日第一講脈沖編碼調(diào)制基本原理教學(xué)提要課目專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)目的了解脈沖編碼調(diào)制的基本原理。內(nèi)容1、數(shù)的進(jìn)制2 語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)字化3時(shí)分多路復(fù)用和PCM30/32系統(tǒng)方法課堂講解，電化教學(xué)。時(shí)間45 分鐘要求1遵守課堂紀(jì)律，專(zhuān)心聽(tīng)講，做好筆記；2勤于思考，積極發(fā)言，課后做好復(fù)習(xí)。器材保障教材、資料教學(xué)進(jìn)程標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案教學(xué)準(zhǔn)備（5 分鐘）1清點(diǎn)人數(shù)，準(zhǔn)備教學(xué)用具；2 宣布作業(yè)提要。教學(xué)實(shí)施（ 37 分鐘）一、數(shù)的進(jìn)制(一 ) 二進(jìn)制數(shù)(二 ) 八進(jìn)制數(shù)(三 ) 十六進(jìn)制數(shù)一、語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)字化大家都知道， 語(yǔ)音信號(hào)是模擬信號(hào)，而數(shù)字程控交換機(jī)內(nèi)部交換的卻是數(shù)字信號(hào)，那么如何使模擬的語(yǔ)音信

2、號(hào)數(shù)字化， 可采用脈沖編碼調(diào)制的方法，即 PCM。我們知道，模擬信號(hào)數(shù)字化稱(chēng)為模/ 數(shù)（ A/D）變換，而把數(shù)字信號(hào)還原成模擬信號(hào)稱(chēng)為數(shù)/ 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(jiǎn)單模型。標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案發(fā)送端接收端語(yǔ)音信道語(yǔ)音信號(hào)抽量編再解低信號(hào)樣化碼生碼通A/D變換D/A變換圖 1-3 PCM 通信的簡(jiǎn)單模型（一）抽樣語(yǔ)音信號(hào)在時(shí)間上是連續(xù)的， 經(jīng)過(guò)抽樣后變成時(shí)間上離散的信號(hào)。 簡(jiǎn)單的說(shuō)， 抽樣就是將模擬信號(hào)在時(shí)間上離散的過(guò)程。抽樣上每隔一定的時(shí)間間隔 T，在抽樣器上接入一個(gè)抽樣脈沖， 通過(guò)抽樣的脈沖去控制抽樣器的開(kāi)關(guān)電路，取出話(huà)音信號(hào)的瞬

3、間電壓值， 即樣值。如圖 1-4 所示，抽樣后的信號(hào)稱(chēng)為抽樣信號(hào)， 顯然，它可以看作按幅度調(diào)制的脈沖信號(hào)，即 PAM信號(hào)，其幅度的取值仍是連續(xù)的，不能用有限個(gè)數(shù)字來(lái)表示，因此抽樣值仍是模擬信號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案f(t)模擬信號(hào)0t抽樣脈沖0t取樣值抽樣信號(hào)0t圖 1-4 語(yǔ)音信號(hào)的抽樣語(yǔ)音信號(hào)抽樣后信號(hào)所占用的時(shí)間被壓縮了，這是時(shí)分復(fù)用技術(shù)的必要條件。 關(guān)于這一點(diǎn)將在本節(jié)課第三個(gè)內(nèi)容講解， 但是，用抽樣信號(hào)代替原信號(hào)必須要滿(mǎn)足抽樣定理，否則樣值不能夠完全表征原信號(hào)。抽樣定理：對(duì)于一個(gè)具有有限帶寬的模擬信號(hào) f(t) ，其最高頻率分量為 fm , 則當(dāng)抽樣頻率 fs 2fm 時(shí)，樣值可以完全表征

4、原信號(hào)。我們的語(yǔ)音信號(hào)頻率在 300-3400HZ 之間，根據(jù)抽樣定理，抽樣頻率 fs=2x3400=6800HZ ，為了留一定的防衛(wèi)標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案帶， ITU 規(guī)定的抽樣頻率為：fs=8000HZ ，抽樣周期為T(mén)=1/8000=125 s。（二）量化抽樣后的信號(hào)， 其幅度的取值仍是無(wú)限多個(gè)， 是連續(xù)的，在幅度上離散化抽樣信號(hào)，就是量化。簡(jiǎn)單的說(shuō)，量化就是將抽樣信號(hào)在幅度上離散化的過(guò)程。 量化可以采用“四舍五入” 的方法， 使每個(gè)抽樣后的幅度值用一個(gè)鄰近的“整數(shù)”值來(lái)近似，圖 1-5a 就是這種量化方法的示意圖，圖中把信號(hào)歸納為 0-7 級(jí)，并規(guī)定，小于 0.5 的為 0 級(jí)； 0.5-1.

5、5 之間為 1 級(jí)；依次類(lèi)推，這樣經(jīng)過(guò)量化，連續(xù)的樣值被歸到了 0-7 級(jí)中的某一級(jí)，圖 1-5b 就是量化后的值，這里的每一級(jí)稱(chēng)為量化級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案幅值76543210123456圖 1-5a抽樣幅值76554443332210123456圖 1-5b量化tt標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案需要注意的是， 把無(wú)限多個(gè)幅度值量化成有限的量化級(jí)，必然會(huì)產(chǎn)生誤差， 即量化誤差。 小信號(hào)的量化誤差相對(duì)較大， 為提高小信號(hào)量化后的信噪比， 可以增加量化級(jí)數(shù)或采用不均勻量化分組， 第一種方法要求更多的編碼位數(shù)及更高的碼速， 也就對(duì)編碼器要求更高； 第二種方法是講小信號(hào)的量化級(jí)分得更細(xì)些， 將大信號(hào)的量化級(jí)分得粗略

6、些，這種做法叫做“壓縮擴(kuò)張法” ，簡(jiǎn)稱(chēng)“壓擴(kuò)法” 。ITU 建議的壓擴(kuò)法特性叫做 A 律或律。 A 律用于歐洲和中國(guó)， 30/32 路 PCM系統(tǒng)中采用 A 律；律用于北美和日本， 24 路 PCM系統(tǒng)中采用律。（三）編碼簡(jiǎn)單的說(shuō)，編碼就是將量化后的幅度值用一定的代碼來(lái)表示。由于編碼后的數(shù)字信號(hào)攜帶著原始語(yǔ)音（模擬）信號(hào)信息，因此就如同將模擬信號(hào)“調(diào)制”到了代碼上，而代碼是由信號(hào)抽樣得到的脈沖序列再量化編碼后得到的，這就構(gòu)成了脈沖編碼調(diào)制通信，即我們通常所說(shuō)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(hào)還原成語(yǔ)音 （模標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案擬）信號(hào)，這需要再生、 解

7、碼、低通（或重建） 幾個(gè)過(guò)程，再生就是將 PCM信號(hào)進(jìn)行放大， 解碼就是把 PCM信號(hào)轉(zhuǎn)換為與發(fā)送端相同的 PAM信號(hào)，在 PAM信號(hào)中包含原語(yǔ)音信號(hào)的頻譜，因此可以采用把 PAM信號(hào)通過(guò)低通濾波器分離出所需要的語(yǔ)音信號(hào)，這一過(guò)程即為重建。二、時(shí)分多路復(fù)用和PCM30/32系統(tǒng)在通信網(wǎng)的建設(shè)中， 線(xiàn)路設(shè)備的投資占較大比重， 因此，如何提高線(xiàn)路利用率， 在較少的硬件資源上傳輸更多的信號(hào)， 實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用， 可采取頻分和時(shí)分兩種方法。 現(xiàn)有的有線(xiàn)電視信號(hào)傳送， 就采用頻分的方法， 即把多種頻段的信號(hào)混合在一起傳送，由接收機(jī)選頻來(lái)分離信號(hào)。時(shí)分多路復(fù)用就是利用各路信號(hào)在信道上占有不同時(shí)間間隙（即時(shí)隙）

8、而把各路信號(hào)分開(kāi)。具體來(lái)說(shuō)就是，就是把時(shí)間分成均勻的時(shí)間間隔，將每一路信號(hào)的傳輸時(shí)間分配在不同的時(shí)間間隔內(nèi)，以達(dá)到互相分開(kāi)的目的，每路所占用的時(shí)間間隙稱(chēng)為時(shí)隙（TS）。PCM通信是典型的時(shí)分多路通信系統(tǒng)，如圖1-6 所示。標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)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(jiàn)， 每一路信道在指定的時(shí)間內(nèi)接通， 其它時(shí)間內(nèi)為別的信道接通， 為了使發(fā)端與收端各路信道能夠協(xié)調(diào)一致的工作， 在發(fā)送端需要傳送一個(gè)同步信號(hào)， 利用同步控制信號(hào)來(lái)確保發(fā)端和收端協(xié)調(diào)工作。下面我們介紹 PCM系統(tǒng)中時(shí)隙和幀的概念。 前面已經(jīng)講過(guò)，對(duì)于語(yǔ)音信號(hào)傳送， 抽樣頻率為 80

9、00HZ，即每 125 s 抽樣一次，每次抽樣后經(jīng)過(guò)量化和編碼成為 8 比特的碼串，傳送一路的 8 比特對(duì)應(yīng)的時(shí)間長(zhǎng)度就是一個(gè)時(shí)隙（ TS）, 在 PCM32系統(tǒng)中， 32 條信息復(fù)用一條物理電路，因此，在 125 s 內(nèi)各路信號(hào)傳送一次， 即 32 個(gè)時(shí)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(shí)， 為了傳送各話(huà)路的標(biāo)志信號(hào)， 還引入了復(fù)幀的概念，將連續(xù)的 16 幀稱(chēng)為一個(gè)復(fù)幀。ITU 建議的 PCM基本結(jié)構(gòu)包括 32 路系統(tǒng)和 24 路系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案我國(guó)和歐洲采用的是PCM32系統(tǒng)，關(guān)于這一點(diǎn)我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)講過(guò)， 因?yàn)殡娫?huà)通信中， 由 30 個(gè)時(shí)隙作為話(huà)路使用，

10、因此也稱(chēng)為PCM30/32系統(tǒng)，其幀結(jié)構(gòu)如圖1-7 所示。1復(fù)幀 =16幀(2ms)F0 F1F2F3F4F5 F6F7F8F9 F10 F11 F12 F13 F14 F151幀 =32時(shí)隙 =256比特 (125 s )TS0 TS1TS15 TS16 TS17TS31TS1-TS15話(huà)路時(shí)隙TS17-TS31話(huà)路時(shí)隙TS0同步時(shí)隙TS16標(biāo)志信號(hào)時(shí)隙圖 1-7 PCM30/32 系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)圖由上圖可見(jiàn)，每一幀對(duì)應(yīng)的時(shí)間長(zhǎng)度為125 s，每個(gè)時(shí)隙的大小是125 s/32=3.9 s，每一復(fù)幀的時(shí)間長(zhǎng)度為 16x125 s =2ms。32 個(gè)時(shí)隙是這樣分配的， TS1-TS15、TS17-TS31 為話(huà)路時(shí)隙， TS0 用來(lái)傳送幀定位信號(hào)，保持發(fā)端與收端的同步工作。在局間采用隨路信令時(shí)，TS16用來(lái)傳送復(fù)幀同步碼和各話(huà)路的標(biāo)志信號(hào)，當(dāng)局間采用NO.7 信令時(shí)， TS16 可以作為信令鏈路使用，也可以作為話(huà)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(xù)講到，這里不作詳細(xì)講解。標(biāo)準(zhǔn)文檔實(shí)用文案注意！我們這里只講到了 PCM一次群， 因?yàn)閿?shù)字程控交換只涉及到一次群， PCM高次群在這里不作講解?？偨Y(jié)同志們，我們利用三個(gè)課時(shí)對(duì)脈沖編碼調(diào)制的基本原理進(jìn)行了學(xué)習(xí)， 我們主要講了三個(gè)方面的內(nèi)容，模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)字化，時(shí)分多路復(fù)用和PCM30/32