PCM編碼技術(shù)介紹

恰恰恰2009 2009-06-12

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PCM編碼技術(shù)介紹
發(fā)布者：admin 發(fā)布時(shí)間：2009-2-4 9:39:03 閱讀：11次
PCM 脈沖編碼調(diào)制是Pulse Code Modulation的縮寫(xiě)，是數(shù)字通信的編碼方式之一。模擬信號(hào)數(shù)字化必須經(jīng)過(guò)三個(gè)過(guò)程，即抽樣、量化和編碼，PCM編碼的主要過(guò)程是將話(huà)音、圖像等模擬信號(hào)每隔一定時(shí)間進(jìn)行取樣,使其離散化,同時(shí)將抽樣值按分層單位四舍五人取整量化,同時(shí)將抽樣值按一組二進(jìn)制碼來(lái)表示抽樣脈沖的幅值，以實(shí)現(xiàn)話(huà)音數(shù)字化。　　1. 抽樣(Samping) 　　抽樣是把模擬信號(hào)以其信號(hào)帶寬2倍以上的頻率提取樣值，變?yōu)樵跁r(shí)間軸上離散的抽樣信號(hào)的過(guò)程。例如，話(huà)音信號(hào)帶寬被限制在0.3～3.4kHz內(nèi)，用8kHz的抽樣頻率（fs），就可獲得能取代原來(lái)連續(xù)話(huà)音信號(hào)的抽樣信號(hào)。對(duì)一個(gè)正弦信號(hào)進(jìn)行抽樣獲得的抽樣信號(hào)是一個(gè)脈沖幅度調(diào)制（PAM）信號(hào)，如下圖對(duì)模擬正弦信號(hào)的抽樣所示。對(duì)抽樣信號(hào)進(jìn)行檢波和平滑濾波，即可還原出原來(lái)的模擬信號(hào)。　　2. 量化（quantizing）　　抽樣信號(hào)雖然是時(shí)間軸上離散的信號(hào)，但仍然是模擬信號(hào)，其樣值在一定的取值范圍內(nèi)，可有無(wú)限多個(gè)值。顯然，對(duì)無(wú)限個(gè)樣值一一給出數(shù)字碼組來(lái)對(duì)應(yīng)是不可能的。為了實(shí)現(xiàn)以數(shù)字碼表示樣值，必須采用“四舍五入”的方法把樣值分級(jí)“取整”，使一定取值范圍內(nèi)的樣值由無(wú)限多個(gè)值變?yōu)橛邢迋€(gè)值。這一過(guò)程稱(chēng)為量化。　　量化后的抽樣信號(hào)與量化前的抽樣信號(hào)相比較，當(dāng)然有所失真，且不再是模擬信號(hào)。這種量化失真在接收端還原模擬信號(hào)時(shí)表現(xiàn)為噪聲，并稱(chēng)為量化噪聲。量化噪聲的大小取決于把樣值分級(jí)“取整”的方式，分的級(jí)數(shù)越多，即量化級(jí)差或間隔越小，量化噪聲也越小。　　3. 編碼（Coding）　　量化后的抽樣信號(hào)在一定的取值范圍內(nèi)僅有有限個(gè)可取的樣值，且信號(hào)正、負(fù)幅度分布的對(duì)稱(chēng)性使正、負(fù)樣值的個(gè)數(shù)相等，正、負(fù)向的量化級(jí)對(duì)稱(chēng)分布。若將有限個(gè)量化樣值的絕對(duì)值從小到大依次排列，并對(duì)應(yīng)地依次賦予一個(gè)十進(jìn)制數(shù)字代碼（例如，賦予樣值0的十進(jìn)制數(shù)字代碼為0），在碼前以“＋”、“－”號(hào)為前綴，來(lái)區(qū)分樣值的正、負(fù)，則量化后的抽樣信號(hào)就轉(zhuǎn)化為按抽樣時(shí)序排列的一串十進(jìn)制數(shù)字碼流，即十進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。簡(jiǎn)單高效的數(shù)據(jù)系統(tǒng)是二進(jìn)制碼系統(tǒng)，因此，應(yīng)將十進(jìn)制數(shù)字代碼變換成二進(jìn)制編碼。根據(jù)十進(jìn)制數(shù)字代碼的總個(gè)數(shù)，可以確定所需二進(jìn)制編碼的位數(shù)，即字長(zhǎng)。這種把量化的抽樣信號(hào)變換成給定字長(zhǎng)的二進(jìn)制碼流的過(guò)程稱(chēng)為編碼。　　話(huà)音PCM的抽樣頻率為8kHz，每個(gè)量化樣值對(duì)應(yīng)一個(gè)8位二進(jìn)制碼，故話(huà)音數(shù)字編碼信號(hào)的速率為8bits×8kHz＝64kb/s。量化噪聲隨量化級(jí)數(shù)的增多和級(jí)差的縮小而減小。量化級(jí)數(shù)增多即樣值個(gè)數(shù)增多，就要求更長(zhǎng)的二進(jìn)制編碼。因此，量化噪聲隨二進(jìn)制編碼的位數(shù)增多而減小，即隨數(shù)字編碼信號(hào)的速率提高而減小。自然界中的聲音非常復(fù)雜，波形極其復(fù)雜，通常我們采用的是脈沖代碼調(diào)制編碼，即PCM編碼。PCM通過(guò)抽樣、量化、編碼三個(gè)步驟將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字編碼。

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來(lái)自：恰恰恰2009 > 《移動(dòng)通信》

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