脉冲编码调制与解调

脉冲编码调制是一种方法这是用来转换模拟信号进入数字信号使修改后的模拟信号可以通过数字通信网络传输。PCM是二进制的，因此只有两种可能的状态(0和1)，我们也可以通过解调得到模拟信号。脉冲编码调制过程分为采样、量化和编码三个步骤。有两种特定类型的脉冲编码调制，如差分脉冲编码调制(DPCM)和自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)。

下面是PCM中包含的步骤框图。

在采样中，我们采用PAM采样器，即脉冲幅度调制采样器，它将连续的幅度信号转换为离散时间连续信号(PAM脉冲)。为了更好地理解，下面给出了PCM的基本框图。

什么是脉冲代码调制？

从点的模拟波形得到脉冲编码调制的波形发射机一种通信电路的端(源)，模拟信号的振幅按一定的时间间隔采样。采样率或每秒采样数是最大频率的几倍。转换成二进制形式的消息信号的级别通常是2的幂。这个过程叫做量子化。

在接收器端，脉冲代码解调器将二进制信号解码回具有与调制器中相同的量子级别的脉冲。通过进一步的进程，我们可以恢复原始模拟波形。

脉冲编码调制理论

以上框图描述了PCM的整个过程。连续时间的来源消息信号通过低通滤波器进行采样、量化、编码。我们将逐步了解细节。

采样

采样是测量离散时刻的连续时间信号的幅度的过程，将连续信号转换为分立信号。例如，将声波转换为样本序列。样本是在时间点处的值或一组值，或者它可以间隔。采样器提取连续信号的样本，它是一个子系统理想的采样器，产生相当于指定各个点的连续信号的瞬时值的样本。采样过程产生平板脉冲幅度调制（PAM）信号。

采样频率，FS是每秒平均样本的数量，也称为采样率。根据奈奎斯特定理采样率应至少为上截止频率的2倍。采样频率，FS> = 2 * Fmax以避免锯齿效果。如果采样频率远高于奈奎斯特速率，则它变为过采样，如果在高于奈奎斯特速率下采样，则可以重建在理论上的带宽限制信号。如果采样频率小于奈奎斯特速率，它将变为欠采样。

基本上两种技术用于采样过程。那些是1.自然采样和2.平板抽样。

量化

在量化中，模拟样本具有幅度转换成数字样本的幅度，其具有特定定义的一组量化值之一。通过将模拟样本的可能值范围分成一些不同的电平，并将每个电平的中心值分配给量化间隔中的任何样本来完成量化。量化与最近的量化值近似于模拟样本值。因此，几乎所有量化样本都会通过原始样品的少量不同。该量称为量化错误。这种量化误差的结果是在播放随机信号时会听到嘶嘶声的噪声。将模拟样本转换为0和1的二进制数。

在大多数情况下，我们将使用均匀的量化器。当样品值处于有限范围（FMIN，FMAX）时，适用均匀量化。总数据范围分为2N级别，让它是L间隔。它们将具有相等的长度Q.Q被称为量化间隔或量化步长。在均匀量化中，没有量化误差。

据我们所知，
l = 2n，然后步尺寸q =（fmax - fmin）/ l

区间i被映射到中间值。我们将只存储或发送量化值的索引值。

量化值Qi (F) = [F - Fmin / Q]的一个指标值

量化值Q（f）= qi（f）q + q / 2 + fmin

但是在统一量化中提出了一些问题

• 仅对均匀分布的信号最优。
• 真实的音频信号更集中在零附近。
• 人耳对小数值的量化误差更敏感。

解决这个问题的方法是使用非均匀量子化。在此过程中，量化区间在接近零时较小。

编码

编码器对量化后的样本进行编码。每个量化样本被编码成8位码字在编码过程中使用a定律。

• 第1位为最有效位(MSB)，表示样品的极性。“1”表示正极性，“0”表示负极性。
• 位2,3和4将定义样本值的位置。这三个比特在一起形成低水平负或正样品的线性曲线。
• 位5,6,7和8是它代表量化值之一的最低有效位（LSB）。每个段分为16个量子级。

PCM是差分脉冲编码调制(DPCM)和自适应差分脉冲编码调制(ADPCM)的两种类型。

在DPCM中，只对样本与前一个值之间的差值进行编码。差异将远远小于总样本值，所以我们需要一些位，以获得相同的准确性，如在普通PCM。这样所需的比特率也会降低。例如，在5位码中，1位用于极性，其余4位用于16个量子级。

ADPCM是通过根据模拟信号特性调整量化电平来实现的。我们可以用前面的样本值来估计这些值。误差估计与DPCM相同。在32Kbps ADPCM方法中，预测值与样本值的差值被编码为4位，这样我们就得到了15个量子级。在这种方法中，数据速率是传统PCM的一半。

脉冲代码解调

脉冲编码解调将做同样的事情调制过程在逆转。解调从译码过程开始，在传输过程中PCM信号会受到噪声干扰。所以，在PCM信号发送到PCM解调器之前，我们必须将信号恢复到原始水平因为我们使用了一个比较器。PCM信号是一个串联的脉冲波信号，但为了解调，我们需要一个波是平行的。

通过采用串行到并行转换器，将串行脉冲波信号转换为并行数字信号。之后，信号将通过n位解码器，它应该是一个数字到模拟转换器。解码器恢复数字信号的原始量化值。该量化值还包括大量的高频谐波与原始音频信号。为了避免不必要的信号，我们在最后部分使用了一个低通滤波器。

脉冲代码调制优势

• 模拟信号可以通过高速数字传输通信系统．
• 通过使用适当的编码方法，将减少发生误差的概率。
• PCM用于电信系统、数字音频录制、数字视频特效、数字视频、语音邮件等。
• PCM也用于无线电控制单元，如发射机和遥控汽车、船只、飞机的接收器。
• PCM信号比法线信号更耐干扰。

这是关于脉冲编码调制与解调．我们认为，本文中给出的信息有助于您更好地了解这一概念。此外，关于本文的任何疑问或在实施方面的任何帮助2021欧洲杯足球竞猜官方平台电气及电子项目，您可以通过评论下面的评论部分来接近我们。这是一个问题为您，脉冲代码调制的应用是什么？

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