信號編解碼的革命

A. 聲碼器是什麼東東,有什麼用

聲碼器用來實現電子化的人聲效果，或者使用一個說話的采樣，變成唱歌（合唱）的效果，音高可以自己控制。

很多電子樂中用到它。聲碼器，英文是Vocoder，由Voice Coder簡化而來。

聲碼器現在大量的被應用於通訊技術，包括手機。

而用於音樂製作的聲碼器通常都是由三個部分組成的：帶通濾波器、包絡跟隨器、放大器，而聲碼器通常需要有兩個輸入信號，一個是語音信號（speech），也稱為調制器（Molator）就是我們的人聲素材；另外一個輸入信號被稱做載波器（carrier），他通常都載有一小段含有豐富諧波的聲音信號。

比如很有名的：Prosoniq Orange Vocoder

（下載地址：http://count.skycn.com/softdownload.php?id=977&url=http://ry165.skycn.net/down/pqorangevocwin202demo.zip）

效果極佳的機器人聲效果器，可以產生時下流行的電子人聲。

著名電子樂隊Kraftwerk早期的唱片中，用了大量的Vocoder效果。

下面來介紹一下：

當你說話時，聲音包含兩部分內容，第一個是你的基本的發聲類型，保持了音高，也保留你的獨有發聲特性……這也是為什麼你的聲音會區別於其它人的原因。第二個內容是是你調制這些基本聲音的形式，調制意味著你可能要對某些特定的頻率段進行動態加強或削弱，有點類似於EQ。

示例：說一個很長的「噢」。這時你可能是稍微閉著嘴唇的；然後我們再說聲「啊」，這時你是張開嘴唇的——人聲和弦產生同樣的聲音，但是調制是不同的！

這里便引出一個非常重要的概念，就是共振峰（formant），這是因為它造成了基本聲音的「輪廓」,而這里，我們稱這個基本聲音為載體，因為這個基本聲音搭載了共振峰信號，所以基本聲音是運輸工具，共振峰信號是貨物。共振峰信號比載體的信號的頻率要低得多，最早的應用環境便是減少電話波段，這也是VOCODER最早發明的原因

而Vocoder的作用就是，從一個聲音中將你的聲音中的載體信號取代了，當然是用其它信號給取代的。這就是最本質的原理。 這樣的話，它就改變了人聲的效果，但是又不是你剛開始說話的那個效果了。
它從外部設備接收共振峰信號與載體信號，然後將它們按波段來分割（波段是部分頻率的區塊的意思，同均衡器有點類似）。然後包絡（調制）被從每個共振峰波段中析解出來。這部分是由包絡跟隨所完成的，是一種非常「極端」的低通濾波器。接下來，共振峰波段調制到載體波段，然後混合輸出結果。

這樣做的好處是，你可以讓載體信號為說話聲或者是歌唱聲。而旁鏈效果，共振峰的聲音則可以絕對是毫不相關的聲音，所以各位，我們便可以創造絕對很酷的聲音了。通常我們都用人聲做為共振峰信號，而用樂器聲作為載體，結果就好象樂器說話了……應用的對象可以是弦樂，管樂，長笛等其它類似的樂器……
輸入可以是文件也可以是音效卡來的信號，如果你的音效卡是全雙工的話，還可以實時聽到效果，在現場演出時可以騙人了，當然延遲是少不了的

B. 語音信號PCM編譯碼 MATLAB程序

% clc
% clear all;
% 產生信號
load handel
x=y(1:20000); %取前20000個采樣點
sound(x,Fs);
%PCM編碼
x1=x/0.8.*2048;
yy=pcm_encode(x1);
figure;
subplot(2,1,1);
stem(yy(1:80),'.');
title('PCM編碼後的波形');
%加雜訊
snr=10;
sp=mean(yy.^2);
attn=sp./ 10^(snr/10);
attn = sqrt(attn);
noise=randn(1,length(yy)).*attn;
np=mean(noise.^2);
snr1=10*log10(sp/np);
data=yy+noise;
% data=yy;%不加雜訊
subplot(2,1,2);
stem(data(1:80),'.r');
title('PCM加雜訊後波形');
%解碼
demodata=data>0.5;
zz=pcm_decode(demodata,0.8);
figure;
subplot(2,1,1);
plot(x);
title('原始語音信號');
subplot(2,1,2);
plot(zz);
title('解碼後的語音信號');
sound(zz,Fs);
figure;
plot(x,'b');
hold on
plot(zz,'r');
legend('編解碼前的語音信號','編解碼後的語音信號');
title('編，解碼前後的語音信號');

function y = pcm_encode( x )

y=zeros(length(x),8); %存儲矩陣（全零）
z=sign(x); %判斷x的正負
x=abs(x);%取絕對值

%%段落碼判斷段區間的取值范圍為前開後閉區間
for k=1:length(x)
%符號位的判斷
if z(k)>0
y(k,1)=1;
elseif z(k)<0
y(k,1)=0;
end
if x(k)>128 & x(k)<=2048 %在第五段與第八段之間，段位碼第一位都為「1」
y(k,2)=1;
end
if (x(k)>32 & x(k)<=128) || (x(k)>512 & x(k)<=2048)
y(k,3)=1; %在第三四七八段內，段位碼第二位為「1」
end
if (x(k)>16&x(k)<=32)||(x(k)>64&x(k)<=128)||(x(k)>256&x(k)<=512)||(x(k)>1024&x(k)<=2048)
y(k,4)=1; %在二四六八段內，段位碼第三位為「1」
end
end
%段內碼判斷程序
N=zeros(1,length(x));
for k=1:length(x)
N(k)=y(k,2)*4+y(k,3)*2+y(k,4)+1; %找到x位於第幾段
end

a=[0,16,32,64,128,256,512,1024]; %量化間隔
b=[1,1,2,4,8,16,32,64]; %除以16，得到每段的最小量化間隔

for m=1:length(x)
q=ceil((x(m)-a(N(m)))/b(N(m))); %求出在段內的位置
if q==0
y(m,(5:8))=[0,0,0,0]; %如果輸入為零則輸出「0」
else k=num2str(dec2bin(q-1,4)); %編碼段內碼為二進制
y(m,5)=str2num(k(1));
y(m,6)=str2num(k(2));
y(m,7)=str2num(k(3));
y(m,8)=str2num(k(4));
end
end
%將N行8列矩陣轉換為1行8*N列的矩陣
y=y';
y=reshape(y,1,length(x)*8);
end

function x=pcm_decode(y,max)

%將1行8*N列的矩陣轉換為N行8列矩陣
y=reshape(y,8,length(y)/8);
y=y';
%PCM解碼
n=size(y,1); %求出輸入碼組的個數
a=[0,16,32,64,128,256,512,1024]; %段落起點值
b=[1,1,2,4,8,16,32,64]; %每段的最小量化間隔

for k=1:n
t1=y(k,1); %取符號
t2=y(k,2)*4+y(k,3)*2+y(k,4)+1; %判斷段落位置
t3=y(k,5)*8+y(k,6)*4+y(k,7)*2+y(k,8); %判斷段內位置
if t3==0 %段內碼為零時
m(k)=(a(t2)+1+0.5*b(t2))/2048*max;
else
m(k)=(a(t2)+b(t2)*t3+0.5*b(t2))/2048*max; %還原出量化後的電平值
end
%判斷符號位
if t1==0
x(k)=-m(k);
else
x(k)=m(k);
end
end
end

C. 數字電視系統的三大關鍵技術是什麼

一、數字電視的信源編解碼技術
數字電視尤其數字高清晰度電視與模擬電視相比，在實現過程中，最為困難的部分就是對視頻信號和音頻信號的壓縮。數字電視的圖像不能象模擬電視的圖像和聲音那樣直接傳輸，而是要多一道壓縮編碼工序。視頻編碼技術主要功能是完成圖像的壓縮，使數字電視的信號傳輸量由995Mbit/s減少為20～30Mbit/s。與視頻編解碼相同，音頻編解碼主要功能是完成聲音信息的壓縮。在HDTV視頻壓縮編解碼標准方面，都採用MPEG-2標准。MPEG壓縮後的信息可以供計算機處理，也可以在現有和將來的電視廣播頻道中進行分配。在音頻編碼方面，歐洲、日本採用了MPEG-2標准；美國採納了杜比(Dolby)公司的AC-3方案，MPEG-2為備用方案。
二、數字電視的復用系統
數字電視的復用系統是HDTV的關鍵部分之一。從發送端信息的流向來看，它將視頻、音頻、輔助數據等編碼器送來的數據比特流，經處理復合成單路串列的比特流，送給信道編碼及調制。接受端與此過程正好相反。在HDTV復用傳輸標准方面，都採用了MPEG-2 標准。
三、數字電視的信道編解碼及調制解調
數字電視信道編解碼及調制解調的目的是通過糾錯編碼、網格編碼、均衡等技術提高信號的抗干擾能力，通過調制把傳輸信號放在載波或脈沖串上，為發射做好准備。目前所說的各國數字電視的制式，標准不能統一，主要是指各國在該方面的不同，具體包括糾錯、均衡等技術的不同，帶寬的不同，尤其是調制方式的不同。
數字傳輸的常用調制方式：
•正交振幅調制(QAM)：調制效率高，要求傳送途徑的信噪比高，適合有線電視電纜傳輸。
•鍵控移相調制(QPSK)：調制效率高，要求傳送途徑的信噪比低，適合衛星廣播。
•殘留邊帶調制(VSB)：抗多徑傳播效應好(即消除重影效果好)，適合地面廣播。
•編碼正交頻分調制(COFDM)：抗多徑傳播效應和同頻干擾好，適合地面廣播和同頻網廣播。

D. 什麼是曼徹斯特編解碼技術

曼徹斯特編碼是一種自同步的編碼方式，即時鍾同步信號就隱藏在數據波形中。在曼徹斯特編碼中，每一位的中間有一跳變，位中間的跳變既作時鍾信號，又作數據信號；從高到低跳變表示"1"，從低到高跳變表示"0"。還有一種是差分曼徹斯特編碼，每位中間的跳變僅提供時鍾定時，而用每位開始時有無跳變表示"0"或"1"，有跳變為"0"，無跳變為"1"。

E. 信道的報警信道

信道是探測電信號傳送的通道。信道的種類較多，通常分有線信道和無線信道。有線信道是指探測電信號通過雙紋線、電話線、電纜或光纜向控制器或控制中心傳輸。無線信道則是對探測電信號先調制到專用的無線電頻道由發送天線發出；控制器或控制中心的無線接收機將空中的無線電波接收下來後，解調還原出控制報警 信號。
信道是傳輸探測電信號的通道，也即媒介。信道的范圍有狹義和廣義之分。僅指傳輸信號的媒介稱為狹義信道；把除包括傳輸媒介外，還包括從探測器輸 出端到報警控制器輸入端之間的所有轉換器（如發送設備、編碼發射機、接收設備等）在內的擴大范圍的信道稱為廣義信道。
狹義信道
狹義信道，按照傳輸媒質來劃分，可以分為有線信道、無線信道和存儲信道三類。 有線信道 有線信道以導線為傳輸媒質，信號沿導線進行傳輸，信號的能量集中在導線附近，因此傳輸效率高，但是部署不夠靈活。這一類信道使用的傳輸媒質包括用電線傳輸電信號的架空明線、電話線、雙絞線、對稱電纜和同軸電纜等等，還有傳輸經過調制的光脈沖信號的光導纖維。如圖 3為常見的有線通信方式，通常每個家庭的固定電話就是通過有線信道進行通訊。 無線信道 無線信道主要有以輻射無線電波為傳輸方式的無線電信道和在水下傳播聲波的水聲信道等。無線電信號由發射機的天線輻射到整個自由空間上進行傳播。不同頻段的無線電波有不同的傳播方式，主要有：地波傳輸：地球和電離層構成波導，中長波、長波和甚長波可以在這天然波導內沿著地面傳播並繞過地面的障礙物。長波可以應用於海事通信，中波調幅廣播也利用了地波傳輸。天波傳輸：短波、超短波可以通過電離層形成的反射信道和對流層形成的散射信道進行傳播。短波電台就利用了天波傳輸方式。天波傳輸的距離最大可以達到400千米左右。電離層和對流層的反射與散射，形成了從發射機到接收機的多條隨時間變化的傳播路徑，電波信號經過這些路徑在接收端形成相長或相消的疊加，使得接收信號的幅度和相位呈隨機變化，這就是多徑信道的衰落，這種信道被稱作衰落信道。視距傳輸：對於超短波、微波等更高頻率的電磁波，通常採用直接點對點的直線傳輸。由於波長很短，無法繞過障礙物，視距傳輸要求發射機與接收機之間沒有物體阻礙。由於地球曲率的影響，視距傳輸的距離有限，最遠傳輸距離 d 與發射天線距地面的高度 h 滿足。如果要進行遠距離傳輸，必須設立地面中繼站或衛星中繼站進行接力傳輸，這就是微波視距中繼和衛星中繼傳輸。光信號的視距傳輸也屬於此類。由於電磁波在水體中傳輸的損耗很大，在水下通常採用聲波的水聲信道進行傳輸。不同密度和鹽度的水層形成的反射、折射作用和水下物體的散射作用，使得水聲信道也是多徑衰落信道。無線信道在自由空間（對於無線電信道來說是大氣層和太空，對於水聲信道來說是水體）上傳播信號，能量分散，傳輸效率較低，並且很容易被他人截獲，安全性差。但是通過無線信道的通信擺脫了導線的束縛，因此無線通信具有有線通信所沒有的高度靈活性。如圖4所示為常見的無線通信方式，手機和手機之間通電話，電腦之間通過藍牙互傳信息，這些都是經過無線方式進行通訊。 存儲信道
在某種意義上，磁帶、光碟、磁碟等數據存儲媒質也可以被看作是一種通信信道。將數據寫入存儲媒質的過程即等效於發射機將信號傳輸到信道的過程，將數據從存儲媒質讀出的過程即等效於接收機從信道接收信號的過程。 廣義信道
廣義信道，按照其功能進行劃分，可以分為調制信道和編碼信道兩類。調制信道是指信號從調制器的輸出端傳輸到解調器的輸入端經過的部分。對於調制和解調的研究者來說，信號在調制信道上經過的傳輸媒質和變換設備都對信號做出了某種形式的變換，研究者只關心這些變換的輸入和輸出的關系，並不關心實現這一系列變換的具體物理過程。這一系列變換的輸入與輸出之間的關系，通常用多埠時變網路作為調制信道的數學模型進行描述。編碼信道是指數字信號由編碼器輸出端傳輸到解碼器輸入端經過的部分。對於編解碼的研究者來說，編碼器輸出的數字序列經過編碼信道上的一系列變換之後，在解碼器的輸入端成為另一組數字序列，研究者只關系這兩組數字序列之間的變換關系，而並不關心這一系列變換發生的具體物理過程，甚至並不關心信號在調制信道上的具體變化。編碼器輸出的數字序列與到解碼器輸入的數字序列之間的關系，通常用多埠網路的轉移概率作為編碼信道的數學模型進行描述。 在報警器中常用的有線信道有如下兩種。
① 專用線
專用於連接每個探測器和報警接收中心的線路，只作為傳輸該系統的探測信號用，不做它用。一般常用的有雙絞線、電纜、通信電纜。專用線是我國目前大量采 用的信道。專用線有並行傳輸的多線制和串列傳輸的匯流排制兩種。匯流排制線數最少有兩根，既做電源傳輸用又做信號傳輸用。常用的是4根線，電源線和信號線分 開，也有6根線或更多一點的。串列匯流排制比並行傳輸的多線制對整個報警工程系統的設計、施工和節省導線上優越得多，尤其是對大、中型工程來說優越性就更加 顯著。
② 借用線
一些建好的建築物內，已有各種傳輸線網路，如220V的照明線路，電話及電視共用的天線線路等。若能藉此傳輸報警系統的探測信號，這也是報警系統的設 計者和施工者們所盼望的。人們根據實際需要研製了能利用已有的線路傳輸報警探測信號的相關設備，像電話報警器，平時作為電話用，有情況時作為報警器用。 無線信道將探測器輸出的探測電信號經過調制，用一定頻率的無線電波向空間發送，到報警控制器處接收。控制中心將接收信號分析處理後，發出報警和判定報警部位。
一般都是探測器在正常狀態下不發射無線電波，而在報警狀態下發射無線電波的模式。常用的有調幅與調頻兩種方式。
信道相關專業術語: 1. channel flatness
信道平坦度 2. D-channel D
信道，D通路 3. adaptive channel allocation (ACA)
自適應信道分配 4. adjacent channel scan (ACS)
相鄰信道掃描 5. adjacent channel power response (ACPR)
相鄰信道功率響應 6. automatic channel assignment
自動信道分配 7. back channel
反向通道，反向信道 8. broadcast control channel (BCCH)
廣播控制信道 9. channel service unit (CSU)
信道業務單元 10. channel identifier
信道標識符，信道識別符 11. channel borrowing
信道借用 12. channel associated signaling (CAS)
隨路信令，信道關聯信令 13. channel acquisition
信道獲取，信道採集 14. clear channel
無干擾信道 15. common channel interoffice signaling (CCIS)
公共信道局間信令 16. continuous dynamic channel selection (CDCS)
連續動態信道選擇 17. dynamic channel assignment (DCA)
動態信道分配 18. dynamic channel allocation (DCA)
動態信道定位，動態信道分配 19. fixed channel assignment (FCA)
固定信道分配 20. forward channel
前向信道，正向信道

F. pcm 編解碼晶元中的用到哪些濾波器這些濾波器的帶寬設置是如何考慮 的

1. 點到點PCM多路電話通信原理
脈沖編碼調制(PCM)技術與增量調制(ΔM)技術已經在數字通信系統中得到廣泛應用。當信道雜訊比較小時一般用PCM，否則一般用ΔM。目前速率在155MB以下的准同步數字系列(PDH)中，國際上存在A解和μ律兩種PCM編解碼標准系列，在155MB以上的同步數字系列(SDH)中，將這兩個系列統一起來，在同一個等級上兩個系列的碼速率相同。而ΔM在國際上無統一標准，但它在通信環境比較惡劣時顯示了巨大的優越性。
點到點PCM多路電話通信原理可用圖9-1表示。對於基帶通信系統，廣義信道包括傳輸媒質、收濾波器、發濾波器等。對於頻帶系統，廣義信道包括傳輸媒質、調制器、解調器、發濾波器、收濾波器等。
本實驗模塊可以傳輸兩路話音信號。採用TP3057編譯器，它包括了圖9-1中的收、發低通濾波器及PCM編解碼器。編碼器輸入信號可以是本實驗模塊內部產生的正弦信號，也可以是外部信號源的正弦信號或電話信號。本實驗模塊中不含電話機和混合電路，廣義信道是理想的，即將復接器輸出的PCM信號直接送給分接器。
2. PCM編解碼模塊原理
本模塊的原理方框圖圖9-2所示，電原理圖如圖9-3所示（見附錄），模塊內部使用+5V和-5V電壓，其中-5V電壓由-12V電源經7905變換得到。
圖9-2 PCM編解碼原理方框圖
該模塊上有以下測試點和輸入點：
• BS PCM基群時鍾信號(位同步信號)測試點
• SL0 PCM基群第0個時隙同步信號
• SLA 信號A的抽樣信號及時隙同步信號測試點
• SLB 信號B的抽樣信號及時隙同步信號測試點
• SRB 信號B解碼輸出信號測試點
• STA 輸入到編碼器A的信號測試點
• SRA 信號A解碼輸出信號測試點
• STB 輸入到編碼器B的信號測試點
• PCM PCM基群信號測試點
• PCM-A 信號A編碼結果測試點
• PCM-B 信號B編碼結果測試點
• STA-IN 外部音頻信號A輸入點
• STB-IN 外部音頻信號B輸入點
本模塊上有三個開關K5、K6和K8，K5、K6用來選擇兩個編碼器的輸入信號，開關手柄處於左邊(STA-IN、STB-IN)時選擇外部信號、處於右邊(STA-S、STB-S)時選擇模塊內部音頻正弦信號。K8用來選擇SLB信號為時隙同步信號SL1、SL2、SL5、SL7中的某一個。
圖9-2各單元與電路板上元器件之間的對應關系如下：
•晶振 U75：非門74LS04；CRY1：4096KHz晶體
•分頻器1 U78:A：U78:D：觸發器74LS74；U79：計數器74LS193
•分頻器2 U80：計數器74LS193；U78:B：U78:D：觸發器74LS74
•抽樣信號產生器 U81：單穩74LS123；U76：移位寄存器74LS164
•PCM編解碼器A U82：PCM編解碼集成電路TP3057（CD22357）
•PCM編解碼器B U83：PCM編解碼集成電路TP3057（CD22357）
•幀同步信號產生器 U77：8位數據產生器74HC151；U86:A：與門7408
•正弦信號源A U87：運放UA741
•正弦信號源B U88：運放UA741
•復接器 U85：或門74LS32
晶振、分頻器1、分頻器2及抽樣信號（時隙同步信號）產生器構成一個定時器，為兩個PCM編解碼器提供2.048MHz的時鍾信號和8KHz的時隙同步信號。在實際通信系統中，解碼器的時鍾信號(即位同步信號)及時隙同步信號(即幀同步信號)應從接收到的數據流中提取，方法如實驗五及實驗六所述。此處將同步器產生的時鍾信號及時隙同步信號直接送給解碼器。
由於時鍾頻率為2.048MHz，抽樣信號頻率為8KHz，故PCM-A及PCM-B的碼速率都是2.048MB，一幀中有32個時隙，其中1個時隙為PCM編碼數據，另外31個時隙都是空時隙。
PCM信號碼速率也是2.048MB，一幀中的32個時隙中有29個是空時隙，第0時隙為幀同步碼(×1110010)時隙，第2時隙為信號A的時隙，第1(或第5、或第7 —由開關K8控制)時隙為信號B的時隙。
本實驗產生的PCM信號類似於PCM基群信號，但第16個時隙沒有信令信號，第0時隙中的信號與PCM基群的第0時隙的信號也不完全相同。
由於兩個PCM編解碼器用同一個時鍾信號，因而可以對它們進行同步復接(即不需要進行碼速調整)。又由於兩個編碼器輸出數據處於不同時隙，故可對PCM-A和PCM-B進行線或。本模塊中用或門74LS32對PCM-A、PCM-B及幀同步信號進行復接。在解碼之前，不需要對PCM進行分接處理，解碼器的時隙同步信號實際上起到了對信號分路的作用。
3. TP3057簡介
本模塊的核心器件是A律PCM編解碼集成電路TP3057，它是CMOS工藝製造的專用大規模集成電路，片內帶有輸出輸入話路濾波器，其引腳及內部框圖如圖9-4、圖9-5所示。引腳功能如下：
圖9-4 TP3057引腳圖
(1) V一 接-5V電源。
(2) GND 接地。
(3) VFRO 接收部分濾波器模擬信號輸出端。
(4) V+ 接+5V電源。
(5) FSR 接收部分幀同信號輸入端，此信號為8KHz脈沖序列。
(6) DR 接收部分PCM碼流輸入端。
(7) BCLKR/CLKSEL 接收部分位時鍾(同步)信號輸入端，此信號將PCM碼流在FSR上升沿後逐位移入DR端。位時鍾可以為64KHz到2.048MHz的任意頻率，或者輸入邏輯「1」或「0」電平器以選擇1.536MHz、1.544MHz或2.048MHz用作同步模式的主時鍾，此時發時鍾信號BCLKX同時作為發時鍾和收時鍾。
(8) MCLKR/PDN 接收部分主時鍾信號輸入端，此信號頻率必須為1.536MHz、1.544MHz或2.048MHz。可以和MCLKX非同步，但是同步工作時可達到最佳狀態。當此端接低電平時，所有的內部定時信號都選擇MCLKX信號，當此端接高電平時，器件處於省電狀態。
(9) MCLKX 發送部分主時鍾信號輸入端，此信號頻率必須為1.536MHz、1.544MHz或2.048MHz。可以和MCLKR非同步，但是同步工作時可達到最佳狀態。
(10) BCLKX 發送部分位時鍾輸入端，此信號將PCM碼流在FSX信號上升沿後逐位移出DX端，頻率可以為64KHz到2.04MHz的任意頻率，但必須與MCLKX同步。
圖9-5 TP3057內部方框圖
(11) DX 發送部分PCM碼流三態門輸出端。
(12) FSX 發送部分幀同步信號輸入端，此信號為8KHz脈沖序列。
(13) TSX 漏極開路輸出端，在編碼時隙輸出低電平。
(14) GSX 發送部分增益調整信號輸入端。
(15) VFXi- 發送部分放大器反向輸入端。
(16) VFXi＋ 發送部分放大器正向輸入端。
TP3057由發送和接收兩部分組成，其功能簡述如下。
發送部分：
包括可調增益放大器、抗混淆濾波器、低通濾波器、高通濾波器、壓縮A/D轉換器。抗混淆濾波器對采樣頻率提供30dB以上的衰減從而避免了任何片外濾波器的加入。低通濾波器是5階的、時鍾頻率為128MHz。高通濾波器是3階的、時鍾頻率為32KHz。高通濾波器的輸出信號送給階梯波產生器(采樣頻率為8KHz)。階梯波產生器、逐次逼近寄存器（S•A•R）、比較器以及符號比特提取單元等4個部分共同組成一個壓縮式A/D轉換器。S•A•R輸出的並行碼經並/串轉換後成PCM信號。參考信號源提供各種精確的基準電壓，允許編碼輸入電壓最大幅度為5VP-P。
發幀同步信號FSX為采樣信號。每個采樣脈沖都使編碼器進行兩項工作：在8比特位同步信號BCLKX的作用下，將采樣值進行8位編碼並存入逐次逼近寄存器；將前一采樣值的編碼結果通過輸出端DX輸出。在8比特位同步信號以後，DX端處於高阻狀態。
接收部分：
包括擴張D/A轉換器和低通濾波器。低通濾波器符合AT&T D3/D4標准和CCITT建議。D/A轉換器由串/並變換、D/A寄存器組成、D/A階梯波形成等部分構成。在收幀同步脈沖FSR上升沿及其之後的8個位同步脈沖BCLKR作用下，8比特PCM數據進入接收數據寄存器(即D/A寄存器)，D/A階梯波單元對8比特PCM數據進行D/A變換並保持變換後的信號形成階梯波信號。此信號被送到時鍾頻率為128KHz的開關電容低通濾波器，此低通濾波器對階梯波進行平滑濾波並對孔徑失真(sinx)/x進行補嘗。
在通信工程中，主要用動態范圍和頻率特性來說明PCM編解碼器的性能。
動態范圍的定義是解碼器輸出信噪比大於25dB時允許編碼器輸入信號幅度的變化范圍。PCM編解碼器的動態范圍應大於圖9-6所示的CCITT建議框架（樣板值）。
當編碼器輸入信號幅度超過其動態范圍時，出現過載雜訊，故編碼輸入信號幅度過大時量化信噪比急劇下降。TP3057編解碼系統不過載輸入信號的最大幅度為5VP-P。
由於採用對數壓擴技術，PCM編解碼系統可以改善小信號的量化信噪比，TP3057採用A律13折線對信號進行壓擴。當信號處於某一段落時，量化雜訊不變(因在此段落內對信號進行均勻量化)，因此在同一段落內量化信噪比隨信號幅度減小而下降。13折線壓擴特性曲線將正負信號各分為8段，第1段信號最小，第8段信號最大。當信號處於第一、二段時，量化雜訊不隨信號幅度變化，因此當信號太小時，量化信噪比會小於25dB，這就是動態范圍的下限。TP3057編解碼系統動態范圍內的輸入信號最小幅度約為0.025Vp-p。
常用1KHz的正弦信號作為輸入信號來測量PCM編解碼器的動態范圍。
圖9-6 PCM編解碼系統動態范圍樣板值
語音信號的抽樣信號頻率為8KHz，為了不發生頻譜混疊，常將語音信號經截止頻率為3.4KHz的低通濾波器處理後再進行A/D處理。語音信號的最低頻率一般為300Hz。TP3057編碼器的低通濾波器和高通濾波器決定了編解碼系統的頻率特性，當輸入信號頻率超過這兩個濾波器的頻率范圍時，解碼輸出信號幅度迅速下降。這就是PCM編解碼系統頻率特性的含義。
四、實驗步驟
1. 熟悉PCM編解碼單元工作原理，開關K9接通8KHz(置為1000狀態)，開關K8置為SL1(或SL5、SL7)，開關K5、K6分別置於STA-S、STB-S端，接通實驗箱電源。
2. 用示波器觀察STA、STB，調節電位器R19(對應STA)、R20(對應STB)，使正弦信號STA、STB波形不失真(峰峰值小於5V)。
3. 用示波器觀察PCM編碼輸出信號。
示波器CH1接SL0，（調整示波器掃描周期以顯示至少兩個SL0脈沖，從而可以觀察完整的一幀信號）CH2分別接SLA、PCM-A、SLB、PCM-B以及PCM，觀察編碼後的數據所處時隙位置與時隙同步信號的關系以及PCM信號的幀結構（注意：本實驗的幀結構中有29個時隙是空時隙，SL0、SLA及SLB的脈沖寬度等於一個時隙寬度）。
開關K8分別接通SL1、SL2、SL5、SL7，觀察PCM基群幀結構的變化情況。
4. 用示波器觀察PCM解碼輸出信號
示波器的CH1接STA，CH2接SRA，觀察這兩個信號波形是否相同(有相位差)。
5. 用示波器定性觀察PCM編解碼器的動態范圍。
開關K5置於STA-IN端，將低失真低頻信號發生器輸出的1KHz正弦信號從STA-IN輸入到TP3057(U82)編碼器。示波器的CH1接STA（編碼輸入），CH2接SRA（解碼輸出）。將信號幅度分別調至大於5VP-P、等於5VP-P，觀察過載和滿載時的解碼輸出波形。再將信號幅度分別衰減10dB、20dB、30dB、40dB、45dB、50dB，觀察解碼輸出波形(當衰減45dB以上時，解碼輸出信號波形上疊加有較明顯的雜訊)。
也可以用本模塊上的正弦信號源來觀察PCM編解碼系統的過載雜訊(只要將STA-S或STB-S信號幅度調至5VP-P以上即可)，但必須用專門的信號源才能較方便地觀察到動態范圍。

G. pcm編解碼系統的頻率響應特性

特性：將頻率不同的正弦信號輸入感測器，相應的輸出信號的幅度和相位與頻率之間的關系稱為頻率響應特性。頻率響應特性可由頻率響應函數表示，它由幅頻特性和相頻特性組成。

本實驗模塊可以傳輸兩路話音信號。採用TP3057編譯器，它包括了圖9-1中的收、發低通濾波器及PCM編解碼器。

編碼器輸入信號可以是本實驗模塊內部產生的正弦信號，也可以是外部信號源的正弦信號或電話信號。本實驗模塊中不含電話機和混合電路，廣義信道是理想的，即將復接器輸出的PCM信號直接送給分接器。

標注方法

放大器在不同的輸出功率下，其頻響是不同的，通常輸出功率越大，其頻響指標就越差。而一個比較負責任的指標標注，應該指「在該放大器的最大不失真功率下測量的指標」，而一些廠家為了迴避大功率輸出下放大器特性的劣化，使得該指標「看起來好看」，往往採用的是「標准測試方式」，也就是說，在給定放大器放大倍數（增益）的條件下進行測試，而這個放大倍數通常是1。

H. 資訊理論是怎麼提出的

1948年，美國工程師香農在貝爾電器研究所出版的專門雜志上，發表了兩篇有關「通信的數學理論」的文章，系統地討論了通信的基本問題，由此奠定了資訊理論的基礎。

大千世界，林林總總；人類社會，紛繁復雜。這其間有沒有共同的東西貫通著？有。現代科學家認為，物質、能量、信息是世界的三大支柱。只要有運動的事物，就需要有能量，也就會存在信息。人類在認識世界和改造世界的一切活動中無不牽涉到信息的交換和利用。有人說，通信(信息)是使社會結構粘合在一起的混凝土。在當今的信息時代，這種比喻是十分貼切的。

科學來源於實踐，科學上許多術語往往來自日常生活，信息這個詞語就是如此。在日常生活中，我們經常聽到人們在談論「商品信息」、「市場信息」、「科技信息」。而當人們在早晨從收音機里聽到氣象預報，或看了電視里的新聞之後，就說得到了「信息」。信息是一個常用詞，但要問「信息」到底是什麼，恐怕很多人回答不上來或說不清楚。

作為一個科學概念，「信息」有其特定的含義。比如，我們聽到氣象預報說「晴到多雲」，這是對氣象狀態這一事物的具體描述，而一位朋友在電話中對你說「我想去上海」，這是存在於他頭腦里的思維活動。從科學的角度講，以文字、語言、圖像等把客觀物質運動和主觀思維運動的狀態表達出來就成為信息。從通信的觀點出發，信息要具備兩個條件：一是能為通信雙方所理解，二是可以傳遞。

任何信息傳遞系統，如電話、電視等都有一個發出信息的發送端(信源)、接受信息的接受端(信宿)、連接兩者的通道(信道)及編解碼器。信息要通過信道傳輸，須把它變換成適合信道傳輸的物理信號(如電信號、光信號、聲信號等)，編碼把信息變換成信號，而解碼則將信號還原為信息。信息只有通過編碼，才能發出和傳送，只有通過解碼，才能被接受和理解。就連最簡單的信息交流也必須經過編碼和解碼。如兩個人面對面地交談，講者把信息變成適於空氣傳遞的聲信號，變成語言，就得經過大腦用字片語成句子。這個過程就是編碼。聽者的耳朵接收到聲音信號，經過大腦的理解，明白話音、句子所包含的意思。這個過程就是解碼。

香農在1948年發表的文章的序言中有這樣一句話：「通信的基本問題是要在某一端准確地或近似地再現從另一端選擇出來的信息。」這句話恰如其分地表達了資訊理論研究的目的就是為了提高通信系統的可靠性和有效性。香農研究的對象是從信源到信宿之間的全過程，是收、發端聯合最優化問題，其重點放在編碼上。他指出，只要在傳輸前後對信息進行適當的編碼和解碼，就能保證在有干擾的情況下，最佳地傳送和准確或近似地再現信息。為此他又發展了信息測度理論、信道容量理論和編碼理論等等，為各種信息快捷准確地傳輸作出了貢獻。