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;项目5模拟信号的数字化;项目描述;教学目标;思政育人;编码;3.1脉冲编码调制;常见二进制码
;自然二进码:一般的十进制正整数的二进制表示,其编码简单。
折叠二进码:极性码和幅度码组成。极性码,即左边第1位,表示信号的极性;幅度码,即第2位~最后1位,表示信号的幅度,且幅度码从零电平到大电平按自然码规则编码。当正、负绝对值相同时,幅度码相对于零电平对称折叠,故名折叠码。
折叠码有两个特点:
可将双极性信号简化为单极性编码。
小幅度电平对应的码组出现误码时,误差级数比自然码小。
格雷码:其特点是相邻码字的距离恒为1。
语音信号的PCM编码常采用折叠二进码。
;编码规则
码位与安排
在A律13折线PCM编码就是将每个抽样值IS转换为8位折叠二进码:
极性码:表示样值的极性。正编“1”,负编“0”。
段落码:表示样值的幅度所处的段落。
段内码的16种可能状态对应代表各段内的16个量化级。
;起始电平和量化间隔
为了确定样值(幅值)所在的段落和量化级,需知每个段落的起始电平和各段内的量化间隔。
;非线性码与线性码(7/11)
若以△为量化间隔对13折线正极性的8个段落进行均匀量化,则各段的量化级数分别为16、16、32、64、128、256、512、1?024,共计2?048=211个量化级,需要11位(线性)编码。而非均匀量化只有128个量化电平,只要编7位(非线性)码。
可见,在保证小信号量化间隔相同的条件下,非均匀量化的编码位数少,因此设备简化,所需传输系统带宽减小。
按非均匀量化的编码称为非线性或对数PCM编码;
按均匀量化的编码称为线性PCM编码。
;逐次比较型编码器
原理框图
;;【例5-3】设输入信号的样值(?为最小量化间隔),按照A律13折线,采用逐次比较型编码器将其编成8位PCM码组。
解:(1)极性码C1:因为为正,所以。
(2)段落码。
C2的职责:表示样值Is处于前4段还是后4段,因此,标准电流为:
第1次比较结果为?,表示Is处于后4段(5~8段)。
C3的职责:表示样值Is处于该4段中的前2段还是后2段。根据C2=1,标准电流为:。
第2次比较结果为?,表示Is处于后2段(7、8段)。
C4的职责:表示样值Is处于该2段中的那一段。根据C2C3=11,标准电流为:
第3次比较结果为?,表示样值Is处于第8段(起始电平为1024,量化间隔为)。
;(3)段内码。
C5的职责:表示样值Is位于该段落(本例第8段)的前8级还是后8级,故第4个标准电流为
第4次比较结果为?,表示样值Is处于前8级(0~7级)。
C6的职责:表示样值Is位于这8级中的前4级还是后4级,故第5个标准电流为
第5次比较结果为?,表示样值Is处于前4级(0~3级)。
同理,本地译码电路输出的第6个标准电流为
第6次比较结果为?,表示Is处于2~3级。
第7个标准电流为
第7次比较结果为?,最后C5C6C7C8=0011表示处于序号为3的量化级内。
;经过以上编码过程,对于模拟抽样值,编出的PCM码组为C1C2C3C4C5C6C7C8=11110011
它表示样值Is处于第8段落的序号为3的量化间隔内。该码通对应的量化电平为,故量化误差等于。
强调指出,在上述编码过程中,同时完成了非均匀量化,也就是说,量化和编码是同时在编码器中完成的。;【例5-4】将【例5-3】得到的7位非线性PCM码字(除极性码外)“1110011”转换成ll位线性码。
解:若使非线性码与线性码的码字电平(编码电平)相等,即可得出7位非线性码与11位线性码间的关系。
“1110011”对应的编码电平为
因此,相应的11位线性码为10011000000。
;;【例5-5】在例5-3基础上,计算编码电平IC、译码电平为ID、编码后的量化误差及译码后的量化误差。
解:在例5-3中,样值对应的PC
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