2022年医学专题—脉冲编码调制PCM(1).ppt

主要(zhyo)内容,数字通信原理(yunl),重庆大学通信(tng xn)工程学院,第一页，共一百三十五页。,脉冲(michng)编码调制,数字通信原理(yunl),重庆大学通信(tng xn)工程学院,第二页，共一百三十五页。,脉冲编码(bin m)调制,脉冲编码(bin m)调制(PCM)简称脉码调制，是一种用一组二进制数字代码来代替连续信号的抽样值，从而实现通信的方式。PCM是一种最典型的语音信号数字化的波形编码方式。原理框图,数字通信原理(yunl),重庆大学通信工程学院,第三页，共一百三十五页。,原理(yunl)框图,A/D变换(binhun),PAM,数字通信原理(yunl),重庆大学通信工程学院,第四页，共一百三十五页。,原理(yunl)框图,量化,编码(bin m),信道(xn do),抽样,译码,低通滤波,干扰,A/D变换,PAM,数字通信原理,重庆大学通信工程学院,第五页，共一百三十五页。,原理(yunl)框图,量化,编码(bin m),信道(xn do),抽样,译码,低通滤波,干扰,A/D变换,PAM,数字通信原理,重庆大学通信工程学院,第六页，共一百三十五页。,脉冲编码(bin m)调制,数字通信原理(yunl),重庆大学通信(tng xn)工程学院,第七页，共一百三十五页。,编码(bin m)和译码,定义把量化后的信号电平值变换(binhun)成二进制码组的过程称为编码，其逆过程称为解码或译码。,码字和码型 码位的选择和安排(npi)编码原理 译码原理,数字通信原理,重庆大学通信工程学院,第八页，共一百三十五页。,码字和码型,定义把对于M 个量化电平，可以用N 位二进制码来表示(biosh)，其中的每一个码组称为一个码字。PCM常用的二进制码型有三种,自然(zrn)二进码 格雷二进码 折叠二进码,数字通信原理(yunl),重庆大学通信工程学院,第九页，共一百三十五页。,自然(zrn)二进码,自然(zrn)二进码是一般的十进制正整数的二进制表示，编码简单、易记，而且译码可以逐比特独立进行每个码元只有两种状态，取“1”或“0”，一组自然二进码代表的量化电平为：,【例】设自然(zrn)二进码1101，码位数n=4，则：,数字通信原理,重庆大学通信工程学院,第十页，共一百三十五页。,码字和码型,定义把对于M 个量化电平，可以用N 位二进制码来表示，其中的每一个(y)码组称为一个(y)码字。PCM常用的二进制码型有三种,自然(zrn)二进码 格雷二进码 折叠二进码,数字通信原理(yunl),重庆大学通信工程学院,第十一页，共一百三十五页。,格雷二进码,任何相邻电平的码组，只有(zhyu)一位码位发生变化，即相邻码字的距离恒为1。这种码除极性码外，当正、负极性信号的绝对值相等时，其幅度码相同，故又称反射二进码。,特点译码时，若传输或判决有误，量化电平(din pn)的误差小。,数字通信原理(yunl),重庆大学通信工程学院,第十二页，共一百三十五页。,格雷二进码,格雷码的量化电平：“”号的取法：除去所有c0的项，从最高位开始(kish)，依次取，。,【例】设格雷码1101，码位数n=4，则：,自然码和格雷码的变换(binhun),数字通信原理(yunl),重庆大学通信工程学院,第十三页，共一百三十五页。,自然码和格雷码的变换(binhun),从自然码变换(binhun)成格雷码 从格雷码变换成自然码,数字通信原理(yunl),重庆大学通信工程学院,第十四页，共一百三十五页。,从自然码变换(binhun)成格雷码,变换(binhun)规则,【例】设自然(zrn)二进码110，码位数n=4，则变换得格雷码为101,数字通信原理,重庆大学通信工程学院,第十五页，共一百三十五页。,自然码和格雷码的变换(binhun),从自然码变换(binhun)成格雷码 从格雷码变换成自然码,数字通信原理(yunl),重庆大学通信工程学院,第十六页，共一百三十五页。,从格雷码变换(binhun)成自然码,变换(binhun)规则,【例】设格雷码1101，则变换(binhun)得自然码为1001,数字通信原理,重庆大学通信工程学院,第十七页，共一百三十五页。,码字和码型,定义把对于M 个量化电平，可以用N 位二进制码来表示，其中的每一个码组称为(chn wi)一个码字。PCM常用的二进制码型有三种,自然(zrn)二进码 格雷二进码 折叠二进码,数字通信原理(yunl),重庆大学通信工程学院,第十八页，共一百三十五页。,折叠(zhdi)二进码,折叠二进码是一种符号幅度码左边第一位表示信号的极性，信号为正用“1”表示，信号为负用“0”表示；第二位至最后一位表示信号的幅度由于正、负绝对值相同(xin tn)时，折叠码的上半部分与下半部分相对零电平对称折叠，故名折叠码，且其幅度码从小到大按自然二进码规则编码。,数字通信原理(yunl),重庆大学通信工程学院,第十九页，共一百三十五页。,折叠(zhdi)二进码,折叠二进码的优点对于语音这样的双极性信号，只要绝对值相同，则可以(ky)采用单极性编码的方法，使编码过程大大简化。在传输过程中出现的误码，对小信号影响较小。,自然码和折叠(zhdi)码的变换,数字通信原理,重庆大学通信工程学院,第二十页，共一百三十五页。,自然码和折叠(zhdi)码的变换,从自然码变换(binhun)成折叠码 从折叠码变换成自然码,数字通信原理(yunl),重庆大学通信工程学院,第二十一页，共一百三十五页。,从自然码变换(binhun)成折叠码,变换(binhun)规则,【例】设自然码010，则变换(binhun)得折叠码为001,数字通信原理,重庆大学通信工程学院,第二十二页，共一百三十五页。,自然码和折叠(zhdi)码的变换,从自然码变换(binhun)成折叠码 从折叠码变换成自然码,数字通信原理(yunl),重庆大学通信工程学院,第二十三页，共一百三十五页。,从折叠(zhdi)码变换成自然码,变换(binhun)规则,【例】设折叠(zhdi)码1101，则变换得自然码为1101,数字通信原理,重庆大学通信工程学院,第二十四页，共一百三十五页。,编码(bin m)和译码,定义把量化后的信号电平(din pn)值变换成二进制码组的过程称为编码，其逆过程称为解码或译码。,码字和码型 码位的选择和安排 编码(bin m)原理 译码原理,数字通信原理,重庆大学通信工程学院,第二十五页，共一百三十五页。,码位的选择(xunz)和安排,13折线编码采用8位二进制码，对应256个量化级，即正、负输入幅度范围内各有128个量化级需要(xyo)将13折线中的每个折线段再均匀划分16个量化级正、负输入的8个段落被划分成128个不均匀量化级8位码的安排,数字通信原理(yunl),重庆大学通信工程学院,第二十六页，共一百三十五页。,8位码的安排(npi),第1 位码C1的数值“1”或“0”分别(fnbi)表示信号的正、负极性，称为极性码。第2 至第4 位码C2C3C4为段落码，代表8 个段落的起点电平。段落码与各段的关系第5 至第8 位码C5C6C7C8为段内码，这4 位码的16 种可能状态用来分别代表每一段落内的16 个均匀划分的量化级。,数字通信原理(yunl),重庆大学通信工程学院,第二十七页，共一百三十五页。,段落(dunlu)码与各段的关系,数字通信原理(yunl),重庆大学通信(tng xn)工程学院,第二十八页，共一百三十五页。,码位的选择(xunz)和安排,注意：在13 折线编码方法中，虽然各段内的16 个量化级是均匀的，但因段落长度不等，故不同段落间的量化级是非均匀的。第一、二段最短，只有归一化的1/128，再将它等分16 小段，每一小段长度为1/2048，这是最小的量化级间隔，它仅有输入信号归一化值的1/2048，记为，代表一个(y)量化单位；第八段最长，每一小段归一化长度为1/32，包含64 个最小量化间隔，记为64。,数字通信原理(yunl),重庆大学通信工程学院,第二十九页，共一百三十五页。,码位的选择(xunz)和安排,假设：以非均匀量化时的最小量化间隔=1/2048 作为均匀量化的量化间隔从13 折线的第一段到第八段所包含的均匀量化级数(j sh)共有2048 个均匀量化级非均匀量化只有128 个量化级均匀量化需要编11 位码，而非均匀量化只要编7 位码,可见在保证小信号(xnho)时的量化间隔相同的条件下，7 位非线性编码与11 位线性编码等效,数字通信原理,重庆大学通信工程学院,第三十页，共一百三十五页。,码位的选择(xunz)和安排,按非均匀量化特性(txng)的编码非线性编码按均匀量化特性的编码线性编码,数字通信原理(yunl),重庆大学通信工程学院,第三十一页，共一百三十五页。,编码(bin m)和译码,定义把量化后的信号电平值变换成二进制码组的过程称为编码(bin m)，其逆过程称为解码或译码。,码字和码型 码位的选择(xunz)和安排 编码原理 译码原理,数字通信原理,重庆大学通信工程学院,第三十二页，共一百三十五页。,编码(bin m)原理,讨论目前常用(chn yn)的逐次比较型编码器原理编码器的任务是根据输入的样值脉冲编出相应的8 位二进代码。除第一位极性码外，其他7 位二进代码是通过类似天平称重物的过程来逐次比较确定的,逐次比较(bjio)编码原理 逐次比较编码器 编码举例 PCM信号的码元速率及带宽,数字通信原理,重庆大学通信工程学院,第三十三页，共一百三十五页。,逐次比较(bjio)编码原理,逐次比较型编码的原理与天平称重物的方法类似样值脉冲信号相当(xingdng)被测物，标准电平相当(xingdng)天平的砝码预先规定好一些作为比较标准的电流(或电压)权值电流，用符号IW 表示。IW 的个数与编码位数有关。样值脉冲IS 到来，用逐步逼近的方法有规律地用标准电流去和样值脉冲比较ISIW，出“l”码；反之出“0”码，直到和抽样值逼近为止，完成对输入样值的非线性量化和编码。,数字通信原理(yunl),重庆大学通信工程学院,第三十四页，共一百三十五页。,编码(bin m)原理,讨论目前常用的逐次比较型编码器原理(yunl)编码器的任务是根据输入的样值脉冲编出相应的8 位二进代码。除第一位极性码外，其他7 位二进代码是通过类似天平称重物的过程来逐次比较确定的,逐次比较编码原理 逐次比较编码器 编码举例 PCM信号的码元速率(sl)及带宽,数字通信原理,重庆大学通信工程学院,第三十五页，共一百三十五页。,逐次(zh c)比较编码器,实现A律13 折线压扩特性的逐次比较型编码器由整流器、极性判决、保持电路、比较器及本地(bnd)译码电路等组成。,原理(yunl)框图,数字通信原理,重庆大学通信工程学院,第三十六页，共一百三十五页。,原理(yunl)框图,全波整流(zhngli),数字通信原理(yunl),重庆大学通信工程学院,第三十七页，共一百三十五页。,逐次(zh c)比较编码器,实现A律13 折线压扩特性的逐次比较型编码器由整流器、极性判决、保持(boch)电路、比较器及本地译码电路等组成。,极性判决(pnju)比较器,本地译码电路保持电路,数字通信原理,重庆大学通信工程学院,第三十八页，共一百三十五页。,极性判决(pnju),极性判决(pnju)电路用来确定信号的极性。输入PAM 信号样值为正时，出“l”码；样值为负时，出“0”码；将该信号经过全波整流变为单极性信号。,数字通信原理(yunl),重庆大学通信工程学院,第三十九页，共一百三十五页。,逐次(zh c)比较编码器,实现A律13 折线(zhxin)压扩特性的逐次比较型编码器由整流器、极性判决、保持电路、比较器及本地译码电路等组成。,极性判决(pnju)比较器,本地译码电路保持电路,数字通信原理,重庆大学通信工程学院,第四十页，共一百三十五页。,比较(bjio)器,比较器是编码器的核心。作用是通过比较样值电流I S和标准