對pcm編解碼原理的理解

① a律pcm編碼和u律pcm編碼的區別和聯系

一、聯系

PCM指脈沖編碼調制，A律和U律是脈沖編碼調制在實際中使用的兩種對數形式的壓縮特性。

二、區別

1、適用不同

（1）、A律

A律編碼主要用於30/32路一次群系統。

（2）、U律

U律編碼主要用於24路一次群系統。

2、採用地區不同

（1）、A律

A律PCM用於歐洲和中國。

（2）、U律

U律PCM用於北美和日本。

(1)對pcm編譯碼原理的理解擴展閱讀

（一）、脈沖編碼調制編碼原理與規則

PCM數字介面是G.703標准，通過75Ω同軸電纜或120Ω雙絞線進行非對稱或對稱傳輸，傳輸碼型為含有定時關系的HDB3碼，接收端通過解碼可以恢復定時，實現時鍾同步。

Fb為幀同步信號，C2為時鍾信號，速率為2.048Mbps，數據在時鍾下降沿有效，E1介面具有PCM幀結構，一個復幀包括16個幀，一個幀為125μs，分為32個時隙，其中偶幀的零時隙傳輸同步信息碼0011011，奇幀的零時隙傳輸對告碼，16時隙傳輸信令信息，其它各時隙傳輸數據，每個時隙傳輸8比特數據。

（二）、標准

各國都採用國際電報電話咨詢委員會（CCITT）的建議（G711、G712和G732）。電話信號的比特率為64千比特/秒，它是標准化路介面比特率。關於量化特性，採用折線近似對數壓擴非線性量化，分A律和μ律兩種。中國和歐洲採用A律，日本和北美採用U律。

② PCM編碼原理與規則有哪些呢

脈碼調制（PCM）是一種將模擬信號轉換為數字信號的技術。其編碼原理與規則主要基於G.703標准，通過75Ω同軸電纜或120Ω雙絞線進行傳輸。在PCM技術中，信號的傳輸碼型採用含有定時關系的HDB3碼。這種碼型的特點是在編碼過程中，對於連續出現的符號，通過插入特定的碼元來實現定時恢復，確保接收端可以准確恢復出發送端的時鍾信號。

在PCM編碼過程中，首先對模擬信號進行采樣，采樣率決定了信號的數字化精度。采樣後，將每個采樣值進行量化，量化級數決定了信號的動態范圍。量化後的結果即為數字信號，可以表示為二進制數。

編碼時，為了實現信號的可靠傳輸，通常會採用HDB3碼作為傳輸碼型。HDB3碼在碼元排列上，如果遇到連續出現的符號，會插入特定的碼元（例如，將連續的正負符號插入「1」碼元，連續的負正符號插入「0」碼元），以確保碼流中存在足夠的直流分量，便於接收端進行定時恢復。

接收端通過解碼恢復定時信息，實現時鍾同步。在接收端，首先對接收到的碼流進行解碼，消除在傳輸過程中可能引入的定時偏移。然後，通過檢測碼流中的特定碼元，恢復出發送端的定時信號，從而實現與發送端時鍾信號的同步。這一步驟對於保證數字通信的可靠性和穩定性至關重要。

綜上所述，PCM編碼原理與規則主要包括了基於G.703標準的編碼方式、採用HDB3碼作為傳輸碼型以及通過接收端解碼恢復定時信息實現時鍾同步的流程。這些技術確保了模擬信號在數字通信系統中的有效轉換與傳輸，為現代通信技術的發展提供了堅實的基礎。

③ 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。

④ 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。

⑤ PCM編碼原理與規則是什麼

PCM編碼原理是將模擬信號轉換為數字信號，其規則主要圍繞G.703標准展開。以下是PCM編碼原理與規則的詳細解釋：

原理： 數字化過程：PCM編碼的核心是將連續的模擬信號轉換為離散的數字信號。這一過程包括抽樣、量化和編碼三個步驟。 抽樣：在時間上對模擬信號進行離散化處理，即每隔一定時間間隔對模擬信號進行一次測量。 量化：將抽樣得到的模擬信號值轉換為最接近的數字值，量化級數決定了編碼的精度和帶寬需求。 編碼：將量化後的數字值轉換為二進制序列，以便在數字通信網路中傳輸。

規則： G.703標准：定義了數字介面的使用方式，是PCM編碼的重要參考。 傳輸介質：PCM編碼通過75Ω同軸電纜或120Ω雙絞線進行傳輸，可以是非對稱或對稱方式。 碼型選擇：採用HDB3碼作為傳輸碼型。HDB3碼具有定時關系，能夠確保接收端通過解碼恢復定時信息，實現時鍾同步。同時，HDB3碼在編碼過程中消除直流分量，處理長串相同符號時保持信號連續性，確保信號可靠性。 信號恢復：在接收端，解碼器解析HDB3碼，恢復出原始的定時信息和數字信號，再經過解碼、反量化和平滑濾波等處理，還原為模擬信號。

綜上所述，PCM編碼原理與規則確保了信號能夠在數字通信網路中可靠傳輸，是現代通信網路建設和運行的重要基礎。