2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
第三章 模拟信源数字化与编码
本章要点：
? 抽样定理,量化及其失真
? 脉冲编码调制及解码
? 时分多路复用
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
第一节 抽样定理
抽样是指利用抽样脉冲序列 ST(t)对被取样的信号 x(t)
抽取一系列离散的样值 s(t)。这一系列样值通常称为抽样
信号。
低通抽样定理：
一个带限在（ 0,fH）内的连续信号 x(t),若抽样频
率 fs大于等于 2 fH，则可用抽样序列 {x(nTs)}无失真地重
建恢复原始信号 x(t)。
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
冲激抽样信号及频谱
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
理想抽样原理示意图
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
带通抽样定理：
设带通信号的上截止频率为 fH，下截止频率为 fL，则
带宽 B= fH- fL，此时 fs应满足：
? ? 的最大整数为不超过，其中 LH
H
LH
H
LHs
ff
fNN
)ff(
fM
)
N
M
(B)
N
M
)(ff(f
????
?
??
?
??
????? 1212
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
f H
f s
4B
3B
2B
M / N = 1
M / N = 1/ 2
1/ 3 1/ 4
1/ 5
0
B 2B 3B 4B 5 B 6B
带通抽样定理
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
例,fH = 5MHz,fL = 4MHz,fS =2MHz或 3MHz 时，求 MS(f)
M(f)
δT(f)
MS(f)
MS(f)
δT(f)
fS=2MHz
f(MHz)
fS=3MHz
频谱混叠
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 32 4 5
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
第二节 模拟信号的量化
量化过程始于抽样，抽样是把一个连续时间信号变成
离散信号，而量化则是将取值连续的抽样变成取值离散的
抽样。目前常用量化方式分为均匀量化和非均匀量化。量
化器要完成的功能是按一定的规则对抽样值作近似表示，
使经量化器输出的幅值的大小为有限个数。或者说，量化
器就是用一组有限的实数集合作为输出，其中每个数代表
最接近于它的抽样值
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
x = m
S
( t ) 抽样信号
y = Q (x ) = y
i
x
i
< x ≤ x
i + 1
量化范围 （ - V, V ） 量化电平数（分层级数） M
分层电平 x
i
i = 1,2,??,M +1
量化电平 y
i
i = 1,2,? ?,M
量化间隔 △ v i = x i+1 - x i i = 1,2,??,M
量化误差 e
qi
= x – y
i
i = 1,2,??,M
x 的动态范围 （ - a,a ）,a> V 时过载,a= V 时满载
y x
Q( · )
y
1
y
2
y
M
- V V
x
1
x
2
x
3
x
M
x
M +1
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
一,均匀量化
1,原理
x(t)量化取值范围 (-V,+V)，量化间隔数为 L，则量化
间隔 。
L
V2??
V m
-V m
-V
V u
v
V m
-V m
-V
V u
v
两种均匀量化特性
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
2,量化误差 ε q(t)=x(t)-xq(t)
其概率密度函数
p(ε q)= 1/Δ -Δ/ 2≤ε q(t)≤Δ/ 2
0 其它
2
/2
2 2 2
/2
( 1 )
2
1
2 2 2 2 2( 1 )
22
1
1
( ) ( )
12
2 ( )
1 2 3 ( 1 ) 2 ( 1 ) ( 1 ) 1
2
2 2 2 6 2 12
q q q q q q q
L
q i i
i
L
i
i
N t p d d
S x p x
L L L L L
x
L L L
? ? ? ? ? ?
??
? ? ? ?
?
?
?
?
?
? ? ? ?
?
?
??? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?
? ? ? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ?
??
? ? ? ? ? ? ? ???
??
?
?
量化噪声功率
量化信号功率
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
nlgLlg
N
S
Llg
N
S
L
N
S
L
L
N
S
n
dB
q
q
dB
q
q
q
q
q
q
622020
201
1
2
2
???
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?????
???
二进制编码
量化信噪比
编码位数每增加一位，量化信噪比增加 6dB
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
3,几种典型信号的均匀量化信噪比
1） 正弦信号
设正弦信号幅度为 A,则信号功率 So=A2/2,令 D=A/(2V),则线性
PCM通信系统的量化信噪比
SNRq =So/Nq=3D2M2 =(4.77+20lgD+6N) dB
当 A=V时, 量化器满载, 信号功率最大, 噪声功率不变, 即满载时具
有最大量化信噪比 ［ SNRq］ max=(1.77+6N) dB
2） 均匀分布信号
此信号的概率密度函数为 p(x)= 1 / 2a
信号功率为
令 D=a/V,量化信噪比为 SNRq=(20lgD+6N) dB
当 D=1时量化信噪比最大 ［ SNRq］ max=6N dB
22
3
1)( axpx
a
aS
o ??? ?
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
3） 语音信号
语音信号幅度的概率密度可近似地用拉普拉斯分布来表示，即
p(x) =
式中, σ x为信号的标准偏差, σ x2为信号功率 。
令 D=σ x/V,当 D≤ 0.2时, 过载噪声可以忽略不计, 量化信噪比为
SNRq=(4.77+20lgD+6N) dB
在长途电话系统中, PCM编码器输入的语音信号的动态范围为 45
dB左右, 为了保证 语音质量, PCM译码器输出的语音信号的量化信噪
比应大于 25 dB。 由下图可知, 当 20lgD=-7 dB时, SNRq=25 dB,令电
话系统 SNRq=25 dB,20lgD=(-7-45) dB=-52 dB,得 N=12。 即对语音
信号进行 12位线性 PCM编码, 才能满足长话通信要求 。 N=12时, 量化
间隔为 ΔV=V/ 211, 归一化量化间隔为 ΔV= 1/211 。
xx
x
e ?? ||221 ?
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
线性 PCM语音信号量化信噪比
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
关于线性 PCM的量化噪声, 有下列重要结论：
① 量化噪声与信号大小无关, 为一常数；
② 编码位数增加 1位, 量化噪声减小 6 dB,量化信噪比增
大 6 dB；
③ 量化信噪比随信号功率减小而减小, 且减小的分贝数
相同；
④ 线性 PCM一般用在信号动态范围较小的 A/D变换接口,
例如计算机, 遥测遥控, 仪表, 图像通信等系统的数
字化接口 。
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
二, 非均匀量化
为了提高小信号的量化信噪比, 必须减小小信号的量化
间隔 。 而要保证编码位数不变, 又必须增大大信号的量化
间隔, 减小大信号的量化信噪比 (但仍满足要求 )。 这就是
非均匀量化的基本思路 。 从理论分析的角度来看, 可认为
非均匀量化是对信号非线性变化后再进行均匀量化的结果,
如下图所示 。
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
1
Z = f ( x )
0,5
1 x 0
上图中的 f(x)曲线如右图所示, 它扩张小信
号, 压缩大信号 。 由右图可知, 对 z信号
进行均匀量化, 等效于对 x信号进行非均
匀量化 。 针对语音信号, 国际上有 A律和
μ 律两种压缩特性, 分别为
?
?
?
??
?
?
??
?
?
??
?
?
1
1
,
ln1
)l n (1
4
1
0,
ln1
)(
x
AA
Ax
x
A
Ax
xf
)1ln (
)1ln ()(
u
uxxf
?
??
美国, 日本等使用 μ 律压缩特性 (μ ＝ 255),中国, 欧洲各国等使用 A律压
缩特性 (A＝ 87.6)。 A律及 μ 律压缩特性分别用 13折线和 15折线来近似 。
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
对数压缩特性 （ a） μ 律（ b） A律
μ =0
μ = 255
μ =5
0 1.0
1.0
x
f(x)
(a)
A = 1
A = 87.56
A = 2
0 1.0
1.0
x
f(x)
(b )
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
m
1
( t )
压缩
m
2
( t )
FM 信道 FD
n
1 0
( t )
m
2
( t )
扩张
m
3
( t )
n
2 0
( t )
信噪比不变
压缩小信号
扩张大信号
扩张
压缩大信号
扩张小信号
压缩,
)()(
)()(;
)()(
)()(
23
23
12
12
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
tmtm
tmtm
tmtm
tmtm
?
?
?
但足够大大信号恶化，
小信号改善
10
2
N
S
无信号时,n 10 ( t ) 一般较小，处于压缩的动态范围内，故扩张后使输出噪声减小，起到静噪作用。
压 扩 技 术
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
A律 13折线压缩特性
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
A 律 13 折 线 特 性 表
(Δ =1/211)
段落 1 2 3 4 5 6 7 8
量化间隔 ( ? ) 1 1 2 4 8 16 32 64
起始电平（ ? ） 0 16 32 64 128 256 512 1024
斜率 16 16 8 4 2 1 1/2 1/4
Q/ dB 24 24 18 12 6 0 - 6 - 12
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
第三节 脉冲编码调制 (PCM)
语音、图像等常见信源通常都是模拟信号,在幅度和时
间上均连续变化。为了对信息进行有效的处理、交换,
传输和存储，首先应将其进行数字化处理，即把模拟信
号在幅度、时间上都离散化。常用的数字化方法是对上
述模拟信号先进行脉冲编码调制，它包含三个过程：
? 抽样 将模拟信号转换为时间离散的样本脉冲序列。
? 量化 将离散时间连续幅度的抽样信号转换成为离
散时间离散幅度的数字信号。
? 编码 用一定位数的脉冲码组表示量化采样值。
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
x ( t) x s ( t) x q ( t) …… x q ( t) x ( t )
模拟信源 采样 量化 编码 译码 L PF
定时 同步
PCM 系 统 原 理 框 图
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
(a)信号的抽样值
和量化抽样值
(b)二进制 PCM信号
(单极性码 )
x s (t) x q (t)
t
7
6
5
4
3
2
1
0
1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1
(a )
T b
T s(b )
t
T s 2T s 3T s 4T s
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
常用二进制码型,
?自然二进制码 (Natural Binary Code,NBC):
码字与电平值的对应关系简单 。
?反射二进制码 (Reflected Binary Code,RBC):
格雷码
?折叠二进制码 (Folded Binary Code,FBC):
除去左边第一位，其余部分从电平序号中部呈上下
对称（折叠关系）。
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
自然码 NB C 折叠码 F B C 格雷码 RB C 电平
序号 b 1 b 2 b 3 b 3 b 1 b 2 b 3 b 3 b 1 b 2 b 3 b 3
15
14
13
12
11
10
9
8
1 1 1 1
1 1 1 0
1 1 0 1
1 1 0 0
1 0 1 1
1 0 1 0
1 0 0 1
1 0 0 0
1 1 1 1
1 1 1 0
1 1 0 1
1 1 0 0
1 0 1 1
1 0 1 0
1 0 0 1
1 0 0 0
1 0 0 0
1 0 0 1
1 0 1 1
1 0 1 0
1 1 1 0
1 1 1 1
1 1 0 1
1 1 0 0
7
6
5
4
3
2
1
0
0 1 1 1
0 1 1 0
0 1 0 1
0 1 0 0
0 0 1 1
0 0 1 0
0 0 0 1
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 1
0 1 1 0
0 0 1 0
0 0 1 1
0 0 0 1
0 0 0 0
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
A律 PCM将抽样值进行 8位编码, 规定如下：
C1 C2C3C4 C5C6C7C8
极性码 段落码 段内码
1正 000 第 1段 0000,第 0层
001 第 2段 0001 第 1层
010 第 3段 0010 第 2层
0
111 第 8段 1111 第 15层
8421（权值）
可见，绝对值相等的正信号和负信号的 PCM码仅第 1位不同，称此种
码为折叠码，采用折叠码可以使小信号的误码噪声较小。 1路 PCM语音信
号的信息速率为 Rb=8fs=8× 8× 103 kbit/s=64 kbit/s。编码器采用逐位比
较法依次确定 C1～ C8为 1码还是 0码。当抽样值处于第 i个量化区间时，量化
值为 yi=xi,xi≤x≤x i+1，其绝对值为
|yi|=(段落起始电平 )+(8C5+4C6+2C7+C8)× (段落量化间隔 )
由此可知, A律 PCM编码中, 量化规则不是最佳的, 但电路易于实现 。
? ?
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
非线性编码
段 落 码 段内码位值（ Δ V 1 ）
X Y Z
段落
序号
段内量阶
段落起始
电平
段落长度
A B C D
0 1 Δ V 1 = 1 /20 4 8 0 16 Δ V 1 8 4 2 1
0
1 2 Δ V 2 = 1 /20 4 8 = Δ V 1 16 Δ V 1 16 Δ V 2 = 1 6 Δ V 1 8 4 2 1
0 3 Δ V 3 = 1 /10 2 4 = 2 Δ V 1 32 Δ V 1 16 Δ V 3 = 3 2 Δ V 1 1 6 8 4 2
0
1
1 4 Δ V 4 = 1 /51 2 = 4 Δ V 1 64 Δ V 1 16 Δ V 4 = 6 4 Δ V 1 3 2 1 6 8 4
0 5 Δ V 5 = 1 /25 6 = 8 Δ V 1 128 Δ V 1 16 Δ V 5 = 1 2 8 Δ V 1 6 4 3 2 1 6 8
0
1 6 Δ V 6 = 1 /12 8 = 1 6 Δ V 1 256 Δ V 1 16 Δ V 6 = 2 5 6 Δ V 1 1 2 8 6 4 3 2 1 6
0 7 Δ V 7 = 1 /64 = 3 2 Δ V 1 512 Δ V 1 16 Δ V 7 = 5 1 2 Δ V 1 2 5 6 1 2 8 6 4 3 2
1
1
1 8 Δ V 8 = 1 /32 = 6 4 Δ V 1 1024 Δ V 1 16 Δ V 8 = 1 0 2 4 Δ V 1 5 1 2 2 5 6 1 2 8 6 4
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
13 位线性 PCM A 律 PCM
b 12 b 11 b 10 b 9 b 8 b 7 b 6 b 5 b 4 b 3 b 2 b 1 b 0 C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 C 7 C 8
0 0 0 0 0 0 0 W X Y Z 1 0 0 0 W X Y Z
0 0 0 0 0 0 1 W X Y Z 1 0 0 1 W X Y Z
0 0 0 0 0 1 W X Y Z 1 × 0 1 0 W X Y Z
0 0 0 0 1 W X Y Z 1 × × 0 1 1 W X Y Z
0 0 0 1 W X Y Z 1 × × × 1 0 0 W X Y Z
0 0 1 W X Y Z 1 × × × × 1 0 1 W X Y Z
0 1 W X Y Z 1 × × × × × 1 1 0 W X Y Z
极
性
码
1 W X Y Z 1 × × × × × ×
极
性
码
1 1 1 W X Y Z
注,由 13 位线性 PCM 转换为 A 律 PCM 时，×由 13 位 PCM 确定。
由 A 律 PCM 转换为 13 位线性 PCM 时，×为 0 。
A
律
P
C
M
与
13
位
线
性
P
C
M
关
系
表
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
保持电路 比较器 脉冲整形
S
R
T 1
+
S
R
T 2
+
S
R
T 3
+
S
R
T 4
+
S
R
T 5
+
S
R
T 6
+
S
R
T 7
2
1
R
2
3
R
K 7
K 6
K 5
K 4
K 3
K 2
K 1
1
2
3
4
5
6
E
清零
CP 8
CP 7
CP 6
CP 5
CP 4
CP 3
CP 2
CP 1
本地解码器
样本脉冲序
列 x s (t )
V s
V j
PCM码
2
2
R
2
4
R
2
5
R
2
6
R
2
7
R
逐
步
反
馈
比
较
型
编
码
器
框
图
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
极性判决
整流 保持 比较器
11 位线性
D / A
7/ 11 变换
电路
7 位记忆
电路
a 10
a 0
M 2
M 8
CP 2 C P 8
相
加CP 1
x s (t )
V s
V j
P
X Y Z A B
CD
P C M 码
A律数字压扩反馈比较型编码器原理框图
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
权电阻网络型解码器（ n=7）
K 7
a 6
K 6
a 5
K 5
a 4
K 4
a 3
K 3
a 2
K 2
a 1
K 1
a 0
串 / 并 变 换
P C M 码
E
输出量化电平 V 0
2
0
R 2
1
R 2
2
R 2
3
R 2
4
R 2
5
R 2
6
R
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
T型电阻网络（ n=7）
K 7
2R
K 6
2R
K 5
2R
K 4
2R
K 3
2R
K 2
2R
K 1
(a 0 )
3R / 2
E
V 0
(a 1 ) (a 2 ) (a 3 ) (a 4 ) (a 5 ) (a 6 )
2R
R / 2 7R 6R 5R 4R 3R 21
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
数字压扩折线解码器原理框图
串/ 并
变换
电路
PCM码
PXYZABCD 7/
12变
换
寄存
读出
X
D
a 10
a 0
a 0'
a 10
a 0
a 0'
线性
解码
网络
+
-
量化电平
极 性 控 制
P
存读
入出
CP 1,.,CP 8
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
第四节 自适应差分脉码调制 (ADPCM)
对语音信号抽样值的预测误差进行 4位编码，就可形成
DPCM信号。 1路 DPCM语音信号的信息速率为 32 kbit/s，
因此将 PCM信号改为 DPCM信号以后，通信系统的容量可
以增加 1倍。 DPCM系统的原理框图如下图所示。
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
DPCM的总量化误差为 x(n)与 (n)之差，即
e(n) = x(n) - (n)
=［ (n)+d(n)］ -［ (n)+dq(n)］
= d(n) - dq(n)
可见, 总量化误差等于差值信号的量化误差 。
DPCM系统的量化信噪比为
式中
称 GP为预测增量, SNRq为量化器的量化信噪比 。
x?
x~ x~
qp S N RGneE
ndE
ndE
nxE
neE
nxES N R ????
)]([
)]([
)]([
)]([
)]([
)]([
2
2
2
2
2
2
22[ ( ) ] [ ( ) ]
[ ( ) ] [ ( ) ]pq
E x n E d nG SN R
E d n E e n??
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
DPCM编码器的输入信号 x(n)来自 PCM编码器, 故 x(n)中含有
PCM编码器的量化噪声, 经过 DPCM编码器后, 又增加了一部分量
化噪声 E［ e2(t)］ 。 如果 E［ e2(t)］ 足够小 (即 SNR足够大 ),则 DPCM
系统的信噪比与 PCM系统的信噪比基本相同, 仍能满足长话通信的
要求 。
为了提高 DPCM的量化信噪比，工程上采用了自适应预测和自
适应量化技术。自适应预测器的预测系数随语音信号的统计特性变
化，使预测增益最大。自适应量化器的分层电平、量化电平随预测
误差的统计特性变化，使误差量化器的量化信噪比最大。采用了这
些技术的 DPCM即为自适应差分脉码调制 (ADPCM)。
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
ADPCM编码器简化框图
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
ADPCM译码器框图
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
第五节 时分多路复用通信
一, 时分复用（ TDM）原理
时分复用基本原理是：将传输时间分割为若干个互
不重叠的时隙, 各个信号按照一定的顺序占用各自的时
隙 。 在发端, 按照这一顺序将各个信号进行复接；在收
端, 按照这一顺序再将各个信号进行分接 。
TDM的优点如下：
① 分接器和复接器都是数字电路, 易于实现；
② 不会因为传输系统不理想而引起串话 。
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
f 1 ( t ) 多路 P A M 信号 信号码组 P C M 信号
f 2 ( t )
f N ( t )
f s
发送端
LPF 1
LPF 2
LPF N
时
分
开
关
压 缩
量化
编码
合 成 信 道
同 步 时 钟
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
f 1 ( t )
f 2 ( t )
f N ( t )
接收端
L P F 2
L P F N
L P F 1
选
通
门
扩 张 再 生 解 码
同 步
量化多路 P A M
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
A
律
P
C
M
基
群
帧
结
构
3,91us
备用
比特
复帧同
步码
CH
16
~ C H
29
信令时隙 帧同步时隙
a b c d
a b c d
CH
15
C H
30
CH
2
C H
17
CH
1
C H
16
保留给国
内通信用
CH
30
32 路时隙 256 bi t 125u s
F
0
F
1
F
2
F
3
F
4
F
5
F
6
F
7
F
8
F
9
F
10
F
11
F
12
F
13
F
14
F
15
TS
0
TS
1
TS
2
?
TS
15
TS
1 6
TS
1 7
?
TS
31
x 0
0
1
1
0
1
1
0
0
0
0
1
A
2
1
1
a b
c
d
a
b
c
d
1
1
1
1 1
A
1
x
1
a b
c
d
a
b
c
d
16 帧 2.0 m s
复帧结构
基本帧帧结构
偶帧 TS
0
话 路
时 隙
话 路
时 隙
奇帧 TS
0
F
1
F
2
F
15
A
1
：帧失步对告码
A
2
：复帧失步对告码
同步时为,0,，失步时为,1,，
从收信号中得不到帧同步信号或
复帧同步信号时，向对方发告警信
号（ A
1
=1 或 A
2
=1 ）
CH
1
~ C H
15
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
国际上通用的 PCM有两种标准, 即 PCM 30/32路和 PCM 24路,
前者为 A律, 后者为 μ 律 。 PCM 30/32路基群帧结构如上图所示 。
一帧中 30个时隙为话路时隙 （ 传 30路话 ）, 另二个为帧同步时
隙及信令时隙 。
⒈ 偶帧 （ F0,F2,…, F14） 的 TS0用于传输帧同步码, 码形为 0011011。
⒉ 奇帧 （ F1,F3,…, F15） 的 TS0用于传输失步对告码等 。
⒊ 每一子帧的第一个比特用于 CRC（ 循环冗余检验 ） 。 不用时固
定发, 1”码, 也可留给国际通信用 。
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
⒋ TS1 ~TS15及 TS17~TS31共 30个时隙用于
传输第 1至第 30路信息码 。
⒌ TS16用于传输复帧同步码, 复帧失步码及各个话路的信令 （ 挂机,
摘机等 ） 。
Rb= 8000(帧 /秒 )× 32（ 时隙 /帧 ） × 8（ 比特 /时隙 ） = 2.048Mb/s
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
本 章 小 结
模拟信号数字化是数字通信技术的基础 。
一个声音和图像信号变换为数字信号并在数字
通信系统中传输，要经历如下过程,首先对声音
或图像信号进行时间上的离散化处理，这就是
取样，然后再将取样样值信号幅度进行离散化
处理，量化的目的是便于编码。
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
? 设模拟信号的频谱为 0～ 4000Hz，如果抽样速率 fs=6000Hz，画
出抽样后样值序列的频谱，这会产生什么噪声？
? 抽样定理的内容是什么?为什么解码后采用低通滤波器可使模拟信
号获得重建？
? A律压缩特性是一种什么特性？ A代表什么意义？它对压缩特性有
什么影响？
思考题
数 字 通 信 原 理
第三章 模拟信源数字化与编码
本章要点：
? 抽样定理,量化及其失真
? 脉冲编码调制及解码
? 时分多路复用
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
第一节 抽样定理
抽样是指利用抽样脉冲序列 ST(t)对被取样的信号 x(t)
抽取一系列离散的样值 s(t)。这一系列样值通常称为抽样
信号。
低通抽样定理：
一个带限在（ 0,fH）内的连续信号 x(t),若抽样频
率 fs大于等于 2 fH，则可用抽样序列 {x(nTs)}无失真地重
建恢复原始信号 x(t)。
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
冲激抽样信号及频谱
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
理想抽样原理示意图
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
带通抽样定理：
设带通信号的上截止频率为 fH，下截止频率为 fL，则
带宽 B= fH- fL，此时 fs应满足：
? ? 的最大整数为不超过，其中 LH
H
LH
H
LHs
ff
fNN
)ff(
fM
)
N
M
(B)
N
M
)(ff(f
????
?
??
?
??
????? 1212
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
f H
f s
4B
3B
2B
M / N = 1
M / N = 1/ 2
1/ 3 1/ 4
1/ 5
0
B 2B 3B 4B 5 B 6B
带通抽样定理
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
例,fH = 5MHz,fL = 4MHz,fS =2MHz或 3MHz 时，求 MS(f)
M(f)
δT(f)
MS(f)
MS(f)
δT(f)
fS=2MHz
f(MHz)
fS=3MHz
频谱混叠
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 32 4 5
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
第二节 模拟信号的量化
量化过程始于抽样，抽样是把一个连续时间信号变成
离散信号，而量化则是将取值连续的抽样变成取值离散的
抽样。目前常用量化方式分为均匀量化和非均匀量化。量
化器要完成的功能是按一定的规则对抽样值作近似表示，
使经量化器输出的幅值的大小为有限个数。或者说，量化
器就是用一组有限的实数集合作为输出，其中每个数代表
最接近于它的抽样值
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
x = m
S
( t ) 抽样信号
y = Q (x ) = y
i
x
i
< x ≤ x
i + 1
量化范围 （ - V, V ） 量化电平数（分层级数） M
分层电平 x
i
i = 1,2,??,M +1
量化电平 y
i
i = 1,2,? ?,M
量化间隔 △ v i = x i+1 - x i i = 1,2,??,M
量化误差 e
qi
= x – y
i
i = 1,2,??,M
x 的动态范围 （ - a,a ）,a> V 时过载,a= V 时满载
y x
Q( · )
y
1
y
2
y
M
- V V
x
1
x
2
x
3
x
M
x
M +1
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
一,均匀量化
1,原理
x(t)量化取值范围 (-V,+V)，量化间隔数为 L，则量化
间隔 。
L
V2??
V m
-V m
-V
V u
v
V m
-V m
-V
V u
v
两种均匀量化特性
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
2,量化误差 ε q(t)=x(t)-xq(t)
其概率密度函数
p(ε q)= 1/Δ -Δ/ 2≤ε q(t)≤Δ/ 2
0 其它
2
/2
2 2 2
/2
( 1 )
2
1
2 2 2 2 2( 1 )
22
1
1
( ) ( )
12
2 ( )
1 2 3 ( 1 ) 2 ( 1 ) ( 1 ) 1
2
2 2 2 6 2 12
q q q q q q q
L
q i i
i
L
i
i
N t p d d
S x p x
L L L L L
x
L L L
? ? ? ? ? ?
??
? ? ? ?
?
?
?
?
?
? ? ? ?
?
?
??? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?
? ? ? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ?
??
? ? ? ? ? ? ? ???
??
?
?
量化噪声功率
量化信号功率
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
nlgLlg
N
S
Llg
N
S
L
N
S
L
L
N
S
n
dB
q
q
dB
q
q
q
q
q
q
622020
201
1
2
2
???
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?????
???
二进制编码
量化信噪比
编码位数每增加一位，量化信噪比增加 6dB
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
3,几种典型信号的均匀量化信噪比
1） 正弦信号
设正弦信号幅度为 A,则信号功率 So=A2/2,令 D=A/(2V),则线性
PCM通信系统的量化信噪比
SNRq =So/Nq=3D2M2 =(4.77+20lgD+6N) dB
当 A=V时, 量化器满载, 信号功率最大, 噪声功率不变, 即满载时具
有最大量化信噪比 ［ SNRq］ max=(1.77+6N) dB
2） 均匀分布信号
此信号的概率密度函数为 p(x)= 1 / 2a
信号功率为
令 D=a/V,量化信噪比为 SNRq=(20lgD+6N) dB
当 D=1时量化信噪比最大 ［ SNRq］ max=6N dB
22
3
1)( axpx
a
aS
o ??? ?
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
3） 语音信号
语音信号幅度的概率密度可近似地用拉普拉斯分布来表示，即
p(x) =
式中, σ x为信号的标准偏差, σ x2为信号功率 。
令 D=σ x/V,当 D≤ 0.2时, 过载噪声可以忽略不计, 量化信噪比为
SNRq=(4.77+20lgD+6N) dB
在长途电话系统中, PCM编码器输入的语音信号的动态范围为 45
dB左右, 为了保证 语音质量, PCM译码器输出的语音信号的量化信噪
比应大于 25 dB。 由下图可知, 当 20lgD=-7 dB时, SNRq=25 dB,令电
话系统 SNRq=25 dB,20lgD=(-7-45) dB=-52 dB,得 N=12。 即对语音
信号进行 12位线性 PCM编码, 才能满足长话通信要求 。 N=12时, 量化
间隔为 ΔV=V/ 211, 归一化量化间隔为 ΔV= 1/211 。
xx
x
e ?? ||221 ?
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
线性 PCM语音信号量化信噪比
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
关于线性 PCM的量化噪声, 有下列重要结论：
① 量化噪声与信号大小无关, 为一常数；
② 编码位数增加 1位, 量化噪声减小 6 dB,量化信噪比增
大 6 dB；
③ 量化信噪比随信号功率减小而减小, 且减小的分贝数
相同；
④ 线性 PCM一般用在信号动态范围较小的 A/D变换接口,
例如计算机, 遥测遥控, 仪表, 图像通信等系统的数
字化接口 。
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
二, 非均匀量化
为了提高小信号的量化信噪比, 必须减小小信号的量化
间隔 。 而要保证编码位数不变, 又必须增大大信号的量化
间隔, 减小大信号的量化信噪比 (但仍满足要求 )。 这就是
非均匀量化的基本思路 。 从理论分析的角度来看, 可认为
非均匀量化是对信号非线性变化后再进行均匀量化的结果,
如下图所示 。
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
1
Z = f ( x )
0,5
1 x 0
上图中的 f(x)曲线如右图所示, 它扩张小信
号, 压缩大信号 。 由右图可知, 对 z信号
进行均匀量化, 等效于对 x信号进行非均
匀量化 。 针对语音信号, 国际上有 A律和
μ 律两种压缩特性, 分别为
?
?
?
??
?
?
??
?
?
??
?
?
1
1
,
ln1
)l n (1
4
1
0,
ln1
)(
x
AA
Ax
x
A
Ax
xf
)1ln (
)1ln ()(
u
uxxf
?
??
美国, 日本等使用 μ 律压缩特性 (μ ＝ 255),中国, 欧洲各国等使用 A律压
缩特性 (A＝ 87.6)。 A律及 μ 律压缩特性分别用 13折线和 15折线来近似 。
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
对数压缩特性 （ a） μ 律（ b） A律
μ =0
μ = 255
μ =5
0 1.0
1.0
x
f(x)
(a)
A = 1
A = 87.56
A = 2
0 1.0
1.0
x
f(x)
(b )
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
m
1
( t )
压缩
m
2
( t )
FM 信道 FD
n
1 0
( t )
m
2
( t )
扩张
m
3
( t )
n
2 0
( t )
信噪比不变
压缩小信号
扩张大信号
扩张
压缩大信号
扩张小信号
压缩,
)()(
)()(;
)()(
)()(
23
23
12
12
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
tmtm
tmtm
tmtm
tmtm
?
?
?
但足够大大信号恶化，
小信号改善
10
2
N
S
无信号时,n 10 ( t ) 一般较小，处于压缩的动态范围内，故扩张后使输出噪声减小，起到静噪作用。
压 扩 技 术
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
A律 13折线压缩特性
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
A 律 13 折 线 特 性 表
(Δ =1/211)
段落 1 2 3 4 5 6 7 8
量化间隔 ( ? ) 1 1 2 4 8 16 32 64
起始电平（ ? ） 0 16 32 64 128 256 512 1024
斜率 16 16 8 4 2 1 1/2 1/4
Q/ dB 24 24 18 12 6 0 - 6 - 12
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
第三节 脉冲编码调制 (PCM)
语音、图像等常见信源通常都是模拟信号,在幅度和时
间上均连续变化。为了对信息进行有效的处理、交换,
传输和存储，首先应将其进行数字化处理，即把模拟信
号在幅度、时间上都离散化。常用的数字化方法是对上
述模拟信号先进行脉冲编码调制，它包含三个过程：
? 抽样 将模拟信号转换为时间离散的样本脉冲序列。
? 量化 将离散时间连续幅度的抽样信号转换成为离
散时间离散幅度的数字信号。
? 编码 用一定位数的脉冲码组表示量化采样值。
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
x ( t) x s ( t) x q ( t) …… x q ( t) x ( t )
模拟信源 采样 量化 编码 译码 L PF
定时 同步
PCM 系 统 原 理 框 图
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
(a)信号的抽样值
和量化抽样值
(b)二进制 PCM信号
(单极性码 )
x s (t) x q (t)
t
7
6
5
4
3
2
1
0
1 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 1
(a )
T b
T s(b )
t
T s 2T s 3T s 4T s
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
常用二进制码型,
?自然二进制码 (Natural Binary Code,NBC):
码字与电平值的对应关系简单 。
?反射二进制码 (Reflected Binary Code,RBC):
格雷码
?折叠二进制码 (Folded Binary Code,FBC):
除去左边第一位，其余部分从电平序号中部呈上下
对称（折叠关系）。
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
自然码 NB C 折叠码 F B C 格雷码 RB C 电平
序号 b 1 b 2 b 3 b 3 b 1 b 2 b 3 b 3 b 1 b 2 b 3 b 3
15
14
13
12
11
10
9
8
1 1 1 1
1 1 1 0
1 1 0 1
1 1 0 0
1 0 1 1
1 0 1 0
1 0 0 1
1 0 0 0
1 1 1 1
1 1 1 0
1 1 0 1
1 1 0 0
1 0 1 1
1 0 1 0
1 0 0 1
1 0 0 0
1 0 0 0
1 0 0 1
1 0 1 1
1 0 1 0
1 1 1 0
1 1 1 1
1 1 0 1
1 1 0 0
7
6
5
4
3
2
1
0
0 1 1 1
0 1 1 0
0 1 0 1
0 1 0 0
0 0 1 1
0 0 1 0
0 0 0 1
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 1
0 0 1 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 0
0 1 1 1
0 1 0 0
0 1 0 1
0 1 1 1
0 1 1 0
0 0 1 0
0 0 1 1
0 0 0 1
0 0 0 0
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
A律 PCM将抽样值进行 8位编码, 规定如下：
C1 C2C3C4 C5C6C7C8
极性码 段落码 段内码
1正 000 第 1段 0000,第 0层
001 第 2段 0001 第 1层
010 第 3段 0010 第 2层
0
111 第 8段 1111 第 15层
8421（权值）
可见，绝对值相等的正信号和负信号的 PCM码仅第 1位不同，称此种
码为折叠码，采用折叠码可以使小信号的误码噪声较小。 1路 PCM语音信
号的信息速率为 Rb=8fs=8× 8× 103 kbit/s=64 kbit/s。编码器采用逐位比
较法依次确定 C1～ C8为 1码还是 0码。当抽样值处于第 i个量化区间时，量化
值为 yi=xi,xi≤x≤x i+1，其绝对值为
|yi|=(段落起始电平 )+(8C5+4C6+2C7+C8)× (段落量化间隔 )
由此可知, A律 PCM编码中, 量化规则不是最佳的, 但电路易于实现 。
? ?
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
非线性编码
段 落 码 段内码位值（ Δ V 1 ）
X Y Z
段落
序号
段内量阶
段落起始
电平
段落长度
A B C D
0 1 Δ V 1 = 1 /20 4 8 0 16 Δ V 1 8 4 2 1
0
1 2 Δ V 2 = 1 /20 4 8 = Δ V 1 16 Δ V 1 16 Δ V 2 = 1 6 Δ V 1 8 4 2 1
0 3 Δ V 3 = 1 /10 2 4 = 2 Δ V 1 32 Δ V 1 16 Δ V 3 = 3 2 Δ V 1 1 6 8 4 2
0
1
1 4 Δ V 4 = 1 /51 2 = 4 Δ V 1 64 Δ V 1 16 Δ V 4 = 6 4 Δ V 1 3 2 1 6 8 4
0 5 Δ V 5 = 1 /25 6 = 8 Δ V 1 128 Δ V 1 16 Δ V 5 = 1 2 8 Δ V 1 6 4 3 2 1 6 8
0
1 6 Δ V 6 = 1 /12 8 = 1 6 Δ V 1 256 Δ V 1 16 Δ V 6 = 2 5 6 Δ V 1 1 2 8 6 4 3 2 1 6
0 7 Δ V 7 = 1 /64 = 3 2 Δ V 1 512 Δ V 1 16 Δ V 7 = 5 1 2 Δ V 1 2 5 6 1 2 8 6 4 3 2
1
1
1 8 Δ V 8 = 1 /32 = 6 4 Δ V 1 1024 Δ V 1 16 Δ V 8 = 1 0 2 4 Δ V 1 5 1 2 2 5 6 1 2 8 6 4
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
13 位线性 PCM A 律 PCM
b 12 b 11 b 10 b 9 b 8 b 7 b 6 b 5 b 4 b 3 b 2 b 1 b 0 C 1 C 2 C 3 C 4 C 5 C 6 C 7 C 8
0 0 0 0 0 0 0 W X Y Z 1 0 0 0 W X Y Z
0 0 0 0 0 0 1 W X Y Z 1 0 0 1 W X Y Z
0 0 0 0 0 1 W X Y Z 1 × 0 1 0 W X Y Z
0 0 0 0 1 W X Y Z 1 × × 0 1 1 W X Y Z
0 0 0 1 W X Y Z 1 × × × 1 0 0 W X Y Z
0 0 1 W X Y Z 1 × × × × 1 0 1 W X Y Z
0 1 W X Y Z 1 × × × × × 1 1 0 W X Y Z
极
性
码
1 W X Y Z 1 × × × × × ×
极
性
码
1 1 1 W X Y Z
注,由 13 位线性 PCM 转换为 A 律 PCM 时，×由 13 位 PCM 确定。
由 A 律 PCM 转换为 13 位线性 PCM 时，×为 0 。
A
律
P
C
M
与
13
位
线
性
P
C
M
关
系
表
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
保持电路 比较器 脉冲整形
S
R
T 1
+
S
R
T 2
+
S
R
T 3
+
S
R
T 4
+
S
R
T 5
+
S
R
T 6
+
S
R
T 7
2
1
R
2
3
R
K 7
K 6
K 5
K 4
K 3
K 2
K 1
1
2
3
4
5
6
E
清零
CP 8
CP 7
CP 6
CP 5
CP 4
CP 3
CP 2
CP 1
本地解码器
样本脉冲序
列 x s (t )
V s
V j
PCM码
2
2
R
2
4
R
2
5
R
2
6
R
2
7
R
逐
步
反
馈
比
较
型
编
码
器
框
图
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
极性判决
整流 保持 比较器
11 位线性
D / A
7/ 11 变换
电路
7 位记忆
电路
a 10
a 0
M 2
M 8
CP 2 C P 8
相
加CP 1
x s (t )
V s
V j
P
X Y Z A B
CD
P C M 码
A律数字压扩反馈比较型编码器原理框图
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
权电阻网络型解码器（ n=7）
K 7
a 6
K 6
a 5
K 5
a 4
K 4
a 3
K 3
a 2
K 2
a 1
K 1
a 0
串 / 并 变 换
P C M 码
E
输出量化电平 V 0
2
0
R 2
1
R 2
2
R 2
3
R 2
4
R 2
5
R 2
6
R
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
T型电阻网络（ n=7）
K 7
2R
K 6
2R
K 5
2R
K 4
2R
K 3
2R
K 2
2R
K 1
(a 0 )
3R / 2
E
V 0
(a 1 ) (a 2 ) (a 3 ) (a 4 ) (a 5 ) (a 6 )
2R
R / 2 7R 6R 5R 4R 3R 21
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
数字压扩折线解码器原理框图
串/ 并
变换
电路
PCM码
PXYZABCD 7/
12变
换
寄存
读出
X
D
a 10
a 0
a 0'
a 10
a 0
a 0'
线性
解码
网络
+
-
量化电平
极 性 控 制
P
存读
入出
CP 1,.,CP 8
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
第四节 自适应差分脉码调制 (ADPCM)
对语音信号抽样值的预测误差进行 4位编码，就可形成
DPCM信号。 1路 DPCM语音信号的信息速率为 32 kbit/s，
因此将 PCM信号改为 DPCM信号以后，通信系统的容量可
以增加 1倍。 DPCM系统的原理框图如下图所示。
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
DPCM的总量化误差为 x(n)与 (n)之差，即
e(n) = x(n) - (n)
=［ (n)+d(n)］ -［ (n)+dq(n)］
= d(n) - dq(n)
可见, 总量化误差等于差值信号的量化误差 。
DPCM系统的量化信噪比为
式中
称 GP为预测增量, SNRq为量化器的量化信噪比 。
x?
x~ x~
qp S N RGneE
ndE
ndE
nxE
neE
nxES N R ????
)]([
)]([
)]([
)]([
)]([
)]([
2
2
2
2
2
2
22[ ( ) ] [ ( ) ]
[ ( ) ] [ ( ) ]pq
E x n E d nG SN R
E d n E e n??
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
DPCM编码器的输入信号 x(n)来自 PCM编码器, 故 x(n)中含有
PCM编码器的量化噪声, 经过 DPCM编码器后, 又增加了一部分量
化噪声 E［ e2(t)］ 。 如果 E［ e2(t)］ 足够小 (即 SNR足够大 ),则 DPCM
系统的信噪比与 PCM系统的信噪比基本相同, 仍能满足长话通信的
要求 。
为了提高 DPCM的量化信噪比，工程上采用了自适应预测和自
适应量化技术。自适应预测器的预测系数随语音信号的统计特性变
化，使预测增益最大。自适应量化器的分层电平、量化电平随预测
误差的统计特性变化，使误差量化器的量化信噪比最大。采用了这
些技术的 DPCM即为自适应差分脉码调制 (ADPCM)。
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
ADPCM编码器简化框图
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
ADPCM译码器框图
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
第五节 时分多路复用通信
一, 时分复用（ TDM）原理
时分复用基本原理是：将传输时间分割为若干个互
不重叠的时隙, 各个信号按照一定的顺序占用各自的时
隙 。 在发端, 按照这一顺序将各个信号进行复接；在收
端, 按照这一顺序再将各个信号进行分接 。
TDM的优点如下：
① 分接器和复接器都是数字电路, 易于实现；
② 不会因为传输系统不理想而引起串话 。
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
f 1 ( t ) 多路 P A M 信号 信号码组 P C M 信号
f 2 ( t )
f N ( t )
f s
发送端
LPF 1
LPF 2
LPF N
时
分
开
关
压 缩
量化
编码
合 成 信 道
同 步 时 钟
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
f 1 ( t )
f 2 ( t )
f N ( t )
接收端
L P F 2
L P F N
L P F 1
选
通
门
扩 张 再 生 解 码
同 步
量化多路 P A M
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
A
律
P
C
M
基
群
帧
结
构
3,91us
备用
比特
复帧同
步码
CH
16
~ C H
29
信令时隙 帧同步时隙
a b c d
a b c d
CH
15
C H
30
CH
2
C H
17
CH
1
C H
16
保留给国
内通信用
CH
30
32 路时隙 256 bi t 125u s
F
0
F
1
F
2
F
3
F
4
F
5
F
6
F
7
F
8
F
9
F
10
F
11
F
12
F
13
F
14
F
15
TS
0
TS
1
TS
2
?
TS
15
TS
1 6
TS
1 7
?
TS
31
x 0
0
1
1
0
1
1
0
0
0
0
1
A
2
1
1
a b
c
d
a
b
c
d
1
1
1
1 1
A
1
x
1
a b
c
d
a
b
c
d
16 帧 2.0 m s
复帧结构
基本帧帧结构
偶帧 TS
0
话 路
时 隙
话 路
时 隙
奇帧 TS
0
F
1
F
2
F
15
A
1
：帧失步对告码
A
2
：复帧失步对告码
同步时为,0,，失步时为,1,，
从收信号中得不到帧同步信号或
复帧同步信号时，向对方发告警信
号（ A
1
=1 或 A
2
=1 ）
CH
1
~ C H
15
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
国际上通用的 PCM有两种标准, 即 PCM 30/32路和 PCM 24路,
前者为 A律, 后者为 μ 律 。 PCM 30/32路基群帧结构如上图所示 。
一帧中 30个时隙为话路时隙 （ 传 30路话 ）, 另二个为帧同步时
隙及信令时隙 。
⒈ 偶帧 （ F0,F2,…, F14） 的 TS0用于传输帧同步码, 码形为 0011011。
⒉ 奇帧 （ F1,F3,…, F15） 的 TS0用于传输失步对告码等 。
⒊ 每一子帧的第一个比特用于 CRC（ 循环冗余检验 ） 。 不用时固
定发, 1”码, 也可留给国际通信用 。
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
⒋ TS1 ~TS15及 TS17~TS31共 30个时隙用于
传输第 1至第 30路信息码 。
⒌ TS16用于传输复帧同步码, 复帧失步码及各个话路的信令 （ 挂机,
摘机等 ） 。
Rb= 8000(帧 /秒 )× 32（ 时隙 /帧 ） × 8（ 比特 /时隙 ） = 2.048Mb/s
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
本 章 小 结
模拟信号数字化是数字通信技术的基础 。
一个声音和图像信号变换为数字信号并在数字
通信系统中传输，要经历如下过程,首先对声音
或图像信号进行时间上的离散化处理，这就是
取样，然后再将取样样值信号幅度进行离散化
处理，量化的目的是便于编码。
2010年 5月 16日电信学院通信教研室
数 字 通 信 原 理
? 设模拟信号的频谱为 0～ 4000Hz，如果抽样速率 fs=6000Hz，画
出抽样后样值序列的频谱，这会产生什么噪声？
? 抽样定理的内容是什么?为什么解码后采用低通滤波器可使模拟信
号获得重建？
? A律压缩特性是一种什么特性？ A代表什么意义？它对压缩特性有
什么影响？
思考题
