电话通信中的PCM脉冲编码调制

电话通信的过程中,在完成在电话机中将声音转换为模拟信号的过程之后,下一步就是模数(A/D)转换,而在音频领域广泛用到的就是PCM编码。
脉冲编码调制(PCM)就是把一个连续的模拟信号变换成离散的数字信号后在信道中传输。
脉冲编码调制的过程是:对模拟信号先抽样,再对样值幅度量化,最后编码。

抽样

奈奎斯特定律:如果模拟信号以规则时间间隔抽样,且抽样速率是模拟信号中最高频率的两倍,那么所得样品是原始信号的精确表示。
人类话音的正常频率范围是300Hz~3400Hz,而电话系统为了标准化分配了4000Hz的信号。
因此由奈奎斯特定律,我们知道在AD转换过程中抽样要保证每秒8000次(4000Hz*2=8000次)的抽样。每两次抽样的时间间隔为1s/8000次=125us(微秒)。

量化

所谓量化,就是把经过抽样得到的瞬时值将其幅度离散,即用一组规定的电平,把瞬时抽样值用最接近的电平值来表示。
完成抽样之后,样本值仍是连续取值的,因此我们需要量化。
在电话通信过程中,将抽样的幅度分成00000000到11111111一共256个阶梯排列,可以将每一个样本都编码成为这256个二进制数中的一个。
因此我们的每秒中的8000个样本一共变为8000*8=64000bit(字节),也就是64kbit,因此电话信号的编码速率为64kbit/s。我们将64bit/s称为一路语音信号的带宽需求量。
电话通信中的PCM脉冲编码调制

编码

经过抽样和量化后,就开始最后一步——信道编码。这一过程可将数字数据转换成可以在线路上传送的数字信号。
完成这一过程的编码技术常见的由三种:分别是曼彻斯特编码,差分曼彻斯特编码和反转不归零(NRZI)码。这三种编码技术在我的另一篇文章中已做过详细介绍,如下:
https://blog.csdn.net/mini_chou_/article/details/86658449

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