数字通信（微课版）课件 第3章 信源编码第2讲 脉冲编码调制（PCM）量化

数字通信第三章信源编码第2讲脉冲编码调制（PCM）——量化量化的定义均匀量化非均匀量化第一节

量化的定义输入的模拟信号：m（t）抽样信号：xs（t）量化信号：xq（t）（图中的阶梯波）m1、m2、…mi：量化电平x1、x2

、…xi：量化区间的端点（分层电平）量化间隔Δ：Δ

=mi-mi-1量化器输出的xq(t)是一阶梯信号，它是用Q个电平取代抽样值的一种近似，这种近似就是量化原则。量化电平数越大，xq(t)就越接近x(t)。x(nTs)与xq(nTs)的误差称为量化误差，根据量化原则，量化误差不超过

/2，而量化级数目越多，

值越小，量化误差就越小。量化误差一旦形成，接收端无法去掉，它与传输距离、转发次数无关，所以也称为量化噪声。

衡量量化性能好坏的最常用指标是量化信噪比（Sq/Nq），简记为SNR，其中Sq表示xq(nTs)产生的功率，Nq表示由量化误差产生的功率。Sq/Nq越大，说明量化性能越好。第一节

量化的定义量化误差与量化信噪比第二节

均匀量化量化特性、量化误差功率和量化信噪比在整个量化范围（–V，V）内量化间隔相等的量化称为均匀量化。在均匀量化中，每个量化区间的量化电平平均取在各区间的中点。量化特性——指量化器的输入、输出特性。中间上升型中间水平型量化误差功率信号功率与量化噪声功率之比是量化器的主要指标之一。通常用信号功率与量化噪声功率之比衡量量化器的指标。（S/Nq）第二节

均匀量化量化特性、量化误差功率和量化信噪比

一般来说，量化电平数Q很大，而Δ很小，因而可以认为在Δ量化间隔内具有均匀的概率密度函数，且假设各层之间量化噪声相互独立，则第二节

均匀量化示例结论：编码位数增加一位，量化噪声减小6dB，量化信噪比增大6dB。均匀量化方法的理解示例例2若传送信号为Asinωt,A10V。按线性PCM编码，分成64个量化级数。求：（1）需要多少位编码？（2）量化信噪比是多少？解（1）n=log2M=log264=6（2）由于Nq=Δ2/12，而Δ=2Am/（M-1），可以计算出

Nq=[2Am/（M-1）]2/12=（2×10/63)2/12;因此，量化信噪比为练习题：

在CD播放机中，假设音乐是均匀分布的，抽样频率为44.1KHz，对抽样值采用16bit的均匀量化的线性编码，试确定1小时的音乐所需要的比特数，并计算量化信噪比的分贝值。（2.54×109bit；96.3dB）第二节

均匀量化示例1、非均匀量化是一种在整个动态范围内（信号的幅度范围）量化间隔不相等的量化。

2、实现非均匀量化的方法之一是采用压扩技术。发送端：把信号x先进行压缩（压大补小）得到信号y，再把信号y进行均匀量化。接收端：对接收信号进行扩张（压小补大）。第二节

非均匀量化非均匀量化与压扩特性【两种国际标准】第二节

非均匀量化压扩特性国际标准

越大压缩效果越明显，在国际标准中取

=

255。第二节

非均匀量化数字压扩技术轴上的每一段的16个量化等级的长度是相等的，但在不同段内的量化级又是不等。总结：量化的过程就是将抽样信号变成时间和幅值都离散的数字信号的过程。习题3-7、3-9补充：

某一单音正弦信号的幅度为