第2章 数据通信 (课件）-高二《通信技术》同步教学（人民邮电版）

第2章 数据通信 2.2 语音编码 2.3 语音信号交换 2.4 实训 2.1 通信过程 结 束 2.1 通信过程 2.1.2 局间通信 2.1.1 局内通信 2.1.1 局内通信 点到点通信：将电信号从一个地点经过传输媒介传送到另一个地点的通信方式 传输媒介 2.1.1 局内通信 全互连方式 2.1.1 局内通信 全互连方式缺点 (1) 当存在N个终端时，需用电话线对数为 N（N-1）/2，即所用线对数量随终端数的平方增加。 （2）当这些终端分别位于相距很远的两地时，两地间需要大量的长途线路。 （3）每个终端都有N-1对线与其他终端相接，因而每个终端需要N-1个线路接口。 （4）增加第N+1个终端时，必须增设N对线路。 （5）随着用户数的增加，系统的投资大幅度的增加。 2.1.1 局内通信 交换机引入 2.1.2 局间通信 主叫方与被叫方在不同的市话局 2.2 语音编码 2.2.2 PCM编码 2.2.1 语音编码的分类 2.2.1 语音编码的分类 波形编码 参数编码 混合编码 2.2.1 语音编码的分类 波形编码 从语音信号波形的特点出发，对波形的采样值，或其预测值，或其预测误差值进行编码，称为语音信号的波形编码。 2.2.1 语音编码的分类 参数编码 从语音信号的产生机理出发，构造语音信号的模型，提取描述语音信号的特征参数，对模型参数或其预测值进行编码，称为参数编码或模型编码 。 2.2.1 语音编码的分类 混合编码 综合了语音编码和参数编码的优点，产生了新一代的语音算法，这些算法结合了原有波形编码器质量好和声码器速率低的特点，克服了它们各自的弱点，称为混合编码算法 。 2.2.2 PCM编码 抽样 量化 编码 再生 解码 低通 再生中 继 将模拟信号抽样使其成为一系列离散的抽样值，然后再将抽样值量化为相应的量化值，并经编码变化成数字信号，用数字通信方式传输；在接收端则相应地将接收到的数字信号恢复成模拟信号。 抽 样 用很窄的矩形脉冲按一定周期读取模拟信号的瞬时值 抽样定理 传送限带连续信号时，只要传送信号的单个抽样值(脉冲)的序列就足够了。这些抽样值的幅度等于连续信号在该时刻的瞬时值，而抽样频率应不小于被抽样信号中最高频率的二倍。 量化 把在输入端连续变化的有无限种幅度的模拟量变成在输出端的有限种幅度的模拟量。 量化方法大体上有以下三种： 舍去型。即将小于1伏的尾数舍去； 补足型。即将小于1伏的尾数补足为1伏； 四舍五入型。 量化举例 量化前的值（V） 量化后输出值（V） 舍去型 补足型 四舍五入型 6.6 6 7 7 6.1 6 7 6 0.1 0 1 0 以上的量化方法不管是哪一种都有一个共同特点，就是量化分级是均匀的，也就是说不论信号大小其绝对误差是相同的。 四舍五入量化示意图 图2.10 量化示意图 (a) 抽样子 (b) 量化 量化噪声 量化噪声:是由于量化而带来的误差 衡量通信质量的一个重要指标是信噪比 信噪比=101g (分贝) 一般要求信噪比大于26分贝 在小信号时均匀量化级噪声就可能太大而达不到这个标准。 量化噪声 解决办法： 一：是将量化级差分得细一些，这样可以减少量化误差，从而减少量化噪声。但是这样一来量化级数多了，就要求有更多位编码及更高的码速，也就是要求更高的编码器，这样成本太高。 二：是采用不均匀量化分级，就是说将小信号的量化级差分得细一些，将大信号的量化级差分得粗一些。这样可以使得保持原来的量化级数下将信噪比做得都高于26分贝。这种做法叫作“压缩扩张法”，简称压扩法。 压扩法基本原理 非线性压扩法 一般非线性压扩特性采用的是近似于对数函数的特性。CCITT曾建议采用的压扩律叫作A律或μ律。 A律通用于欧洲，它是为30／32路PCM中采用的； μ律通用于北美和日本，它是为24路PCM中采用的。 我国采用的是A律。 编码 编码就是把量化后抽样点的幅值分别用代码来表示。 代码的种类很多，采用二进制代码是通信技术中常见的。 在实际应用中通常用8位码表示一个样值，经过编码后的信号，就已经是PCM信号了。 解码和重建 在PCM通信的接收端，需把PCM信号恢复为模拟信号，这要经过解码和重建两种处理。解码就是把接收到的PCM代码转变成与发送端一样的PAM信号，如下图所示。不过这里的PAM信号与发送