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1、 1 1. 复习(1) PCM 非均匀量化的实现方法模拟压扩法是实现非均匀量化的方法之一。在发送端对输入量化器的信号先进行压缩处理，再进行均匀量化，其最后的等效结果就是对原信号的非均匀量化。(2) 律 13 折线压缩特性A在实际应用中，往往采用近似于 律函数规律的 13 折线的压缩特性（用折A线来逼近对数曲线） 。 A 律 87.6/13 折线量化将量化器输入样值的取值域 01（归一化）之间分为 8 个非均匀量化段（除了第（1）段和第（2）段之外） ，每个量化段再均分 16份，则共有不均匀量化级数 1682=256。2. 本次课学习的主要内容2.5.2 线性编码与解码2.5.3 非线性编码与解
2、码 2 2.5.2 线性编码与解码1. 线性编码及其特点具有均匀量化特性的编码叫做线性编码。线性编码的特点：线性编码的码字中各码位的权值是定数（线性码就是一般二进制码） ，它不随输入信号幅度的变化而变化。实现线性编码的方法很多，这里仅简单介绍目前比较有实用价值的反馈型线性编码器。2. 线性编码原理例 2.5.1 设样值幅度为 93，试写出 7 位线性（幅度）码。解：令 7 位线性码为 ，它们的权值分别是 ，865432aa62， ， 。编码过程如下：520 将幅度值 93 与 的权值 进行比较，因为 9364，故 ；2612a 再将幅度值 93 与 和 的权值总和比较，因为 9364+32=9
3、6，故2a3；03a 由于 ，于是调整为：幅度值 93 与 和 的权值总和进行比较，03a2a4因为 9364+16=80，故 14 最终编出的码字为 。0概括起来，在整个编码过程，就是反复地进行比较和计算：比较样值幅度与权值总和的大小，以决定编出的码是 1 码还是 0 码；计算权值总和，并且权值总和是不断地变化的：如果先行码（已编好的码）为“1”码，则权值总和继续增加，即将当前码（正准备编的码）的权值添加进权值总和；若先行码是“0”码，则将当前码的权值添加进权值总和的同时， 3 从权值总和中去掉先行码的权值。3. 线性编码器7 位反馈型线性编码器原理如图 2-15 所示。它主要由比较器和本地
4、解码器两部分组成。本地解码器对输出的编码信号逐位解码，其解码输出与输入样值在比较器中进行比较，比较一次有一位编码输出，直至使输入值与所有码位的解码加权总和值之差变得很小，或接近于零，一个样值的编码才算完成。反馈型线性编码器各组成部分的基本功能为： 抽样保持电路：在一个样值编码的时间内保持抽样的瞬时幅度不变。图 2-15 7 位反馈型线性编码器原理框图 比较器：将输入样值幅度 与本地解码输出的基准电流 进行比较，比SI RI较一次有一位编码输出。如 ，就输出“1”码；如 ，就输0R 0S出“0”码。 本地解码器：对反馈码 逐位解码，产生用于比较的基准8765432aa电流 。RIa) 在时序脉冲
5、 （ 1,2，7）的作用下，依次产生权值电流：iP 4 使 置 1，基准电流增加 ；1PF6427i使 置 1，基准电流增加 32；2 使 置 1，基准电流增加 1。7b) 对输出编码信号逐位解码，按码位 的值决定对基准电流中的权值电流ia的取舍： （ 2，7）将 置 1 的同时，若 ，则 保持置 1；若iPiF1i 1iF，调整 置 0，使基准电流减少 。0ia1iFi82 脉冲 用作抽样和清除， 脉冲到达时对信号抽样，并使并/串变换器88P输出置 0。例 2.5.1 的编码过程波形如图 2-16 所示。 5 图 2-16 编码过程波形2.5.3 非线性编码与解码1. 非线性编码与 律 13
6、 折线编码A具有非均匀量化特性的编码叫做非线性编码。非线性编码的特点：非线性编码的码组中各码位的权值不是固定的，而是随着输入信号幅度的变化而变化的。这里重点讲述以 律 87.6/13 折线压缩方式实现的逐次渐进型编码器A（反馈型非线性编码器） 。(1) 律 13 折线编码的码字安排A律 13 折线编码器对每个输入抽样值，编出 8 位二进制码，其具体安排见表 2-3。87654321aa表 2-3 码位安排幅度码极性码段落码 段内电平码1a432a8765a 极性码若抽样值为正，则 ；如果抽样值为负，那么 。1a01a 段落码段落码 为 000111 共有 8 种组合，分别表示对应的 8 个量化
7、段，段432a落码与量化段序号的关系见表 2-4。表 2-4 段落码与量化段序号的关系量化段序号 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)段落码 432a000 001 010 011 100 101 110 111 段内电平码 6 段内电平码 为 00001111 共有 16 种组合，表示量化段内的 16 个8765a量化级。(2) 段内电平码权值段内码是表示相对于该量化段中各码位的权值，其 码的权值是 ；5ai8码的权值是 ； 码的权值是 ； 码的权值是 。由此可见，段内电6ai47ai28ai平码的权值是随量化段落的不同而变化的，即随信号幅度的不同而变化的，这正在非
8、均匀量化所形成的非线性编码的特点。(3) 量化单位由图 2-11 可知，除了第 1 段和第 2 段之外，各量化段的大小是不相同的，因此，当每个量化段再分为 16 量化级时，各量化段内的量化间隔 是不同的。i如第 1 段 ，这是非均匀量化时的最小量化级的大小又称20486为量化单位；而第 8 段 ，参见图 2-17。61(4) 律 13 折线各段落的段落起始电平A各段落的段落起始电平 和量化间隔 如图 2-17 所示。BiIi段内量化级起始电平段内量化级序号(8)(7)(6)(5)(4)(3)(1)1 2 4 6 8 10 12 14 160段落起始电平 BiI量化段序号 量化间隔 i(2) 2
9、48163264 6661466120图 2-17 各段落的段落起始电平 和量化间隔BiIi由图 2-17 可见， 律 13 折线共有 16+16+32+64+1024=2048 个均匀量化A即，因此，需要编 11 位码（幅度码） ，而非均匀量化时，只有 128（816）个量化间隔，只需编 7 位码。可见，在保证小信号区间量化间隔相同的条件下，7 7 位非线性编码与 11 位线性编码等效。由于非线性编码的码位数少，故设备简化，所需传输系统带宽减少。2. 律 13 折线编码方法A非线性编码方法大致可以概括为： 首先根据输入样值 的极性编出极性码 。SI1a 然后以各段落起始电平作为判定值 ，与输
10、入样值幅度 进行比较编RISI出段落码 ，同时确定 所在的量化段。432aSI 最后以该段落起始电平 和段内标准权值共同作为判定值 ，与 做Bi RIS比较编出段内电平码 。8765a例 2.5.2 假设输入样值 ，按 律 13 折线编 8 位码，求具体码字4SIA以及编码电平 。cI解： ，故 。04S 1a， ；128I2， ；5S3， 。64I14a前三次比较结果，段落码为 101，表示样值幅度在第 6 段，第 6 段的起始电平 ，量化间隔 。256BI 6， ， ；38412586R 384SI15a6466aIB， ， ；4S 0 416321825866567IBR， ；1S7a4
11、3264766568 aIBR 8 ， 。432SI18a则编码码字为11011011，相应的编码电平为432162807162536 aIBC3. 非线性编码器(1) 逐次渐近型编码器结构逐次渐近型编码器的原理框图如图 2-18 所示。从图中可以看出它的基本电路结构由两大部分组成： 比较判决和码形成电路 判定值的提供电路-本地解码器(2) 比较判决和码形成电路工作原理经抽样保持的 PAM 信号分作两路： 一路送入极性判决电路，在时序脉冲（位脉冲） 时刻进行判决编出1D码；1a 另一路经全波整流送入比较码形成电路与本地解码器产生的判定值进行比较编码。其比较是按时序脉冲 D2D 8 逐位进行的，
12、根据比较结果形成 a2a 8各位码 9 图 2-18 逐次渐近型编码器原理框图(3) 本地解码器的作用本地解码器的作用是将幅度码 a2a 8 逐位反馈，经串 /并变换，并记忆为M2M 8，再将 M2M 8（7 位非线性码）经 7/11 变换电路变成 11 位线性码，再经 11 位的线性译码网络解码即可输出相应的判定值 。RI(4) 串/并变换记忆电路的输出 M2M 8 与反馈码 a2a 8 的对应关系对于先行码（已编好的码）： ii对于当前码（正准备编的码）： 1i对于后续码（尚未编的码）： 0i(5) 7/11 变换电路功能将 7 位非线性幅度码（过载电平为 ）变换为 11 位线性码。204
13、8 7/11 变换电路输入 可以看作是非线性码 ，这 7 位非线2M2a8性码与电平的对应关系如表 2-5 所示。表 2-5 律 13 折线编码码位与电平的对应关系A非线性码（幅度码）量化段序号段落标志起始电平段落码a2a3a4段内电平码的权值 a5 a6 a7 a88 C8 1024 1 1 1 512 256 128 647 C7 512 1 1 0 256 128 64 326 C6 256 1 0 1 128 64 32 165 C5 128 1 0 0 64 32 16 84 C4 64 0 1 1 32 16 8 43 C3 32 0 1 0 16 8 4 22 C2 16 0 0
14、 1 8 4 2 11 C1 0 0 0 0 8 4 2 1 本地解码器中的 7/11 变换电路输出 各位码的权值如表 2-6 所示。1B表 2-6 11 位线性码码位权值 10 1024 512 256 128 64 32 16 8 4 2 1幅度码权值 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 B11 非线性码与线性码的变换原则是：变换前后非线性码与线性码的码字电平相等。于是依据表 2-5 和表 2-6，可得出非线性码与线性码之间的关系（ 7/11变换逻辑表达式） ，从而设计出实现 7/11 变换的数字逻辑电路，如图 2-19 所示。令 为第 量化段的“量化标志” ，即
15、 表示量化电平属于第 量化段的iC1iCi电平，则可写出例 2.5.2 中，7/11 变换逻辑表达式为（即 ）4326M4326a57835CaB35465768762 Ca17B2a 11 图 2-19 7/11 变换电路示意图4. 律 13 折线解码A为使判决比较电路简单，在编码时，PAM 样值在两个非线性量化电平之间时，是以低电平值作为该样值的量化值，故编码端量化误差为 ，最大量icie化误差为一个非线性量化级 。例如，在例 2.5.2 中，样值幅度是 ，处在i4非线性量化电平 和 之间，编码时，是以低电平 ( 是第 6 段432832第 12 个量化级的下限值，如图 2-19 所示)作为样值的量化值，由此引起的编码端量化误差 。为了使最大量化误差减小到 ，在接收1ce i1端解码时需补加 。i21 12 图 2-20 第 6 段内各
