脉冲编码调制

2.2.1　脉冲编码调制

在2.1节量化中讨论的自然码就是脉冲编码调制（PCM）的一种。脉冲编码调制的步骤可以简单地分为：

（1）确定量化级数N；

（2）确定编码位数n，一般而言，应满足2ⁿ≥N；

（3）对量化结果进行编码：每一个量化值用n位二进制数表示；

（4）对于单极性编码，用有脉冲代表“1”，无脉冲代表“0”；对于双极性码，用正脉冲代表“1”；负脉冲代表“0”。

根据第三步量化值与n位二进制数映射关系的不同，可以进一步将常见的PCM分为自然二进制码（NBC）、折叠二进制码（FBC）和格雷二进制码（RBC）。

若量化级数为16级，由于2⁴＝16，因此可以用4位二进制码表示。量化结果对应自然码、折叠码和格雷码的结果如表2-2所示。

表2-2　自然码、折叠码和格雷码

表2-2表明，如果将16个量化级分成两部分：0～7的8个量化级对应于负极性样值脉冲；8～15的8个量化级对应正极性样值脉冲。自然二进制码是十进制量化级数的二进制表示。折叠码除最高位外，正负极性部分呈现对称关系。在折叠码，最高位的“0”和“1”表示正负极性，码组的其余部分则表示信号的绝对值。格雷码的主要特点是对任何相邻的码组，仅有一位发生了变化。格雷码由自然二进制码演变而来，法则是保留自然二进制码的最高位作为格雷码的最高位，而其余各位是由自然二进制对应位与自然二进制码对应位左侧的前一位进行异或而得到。

A律13折线的国际标准PCM编码规则

人类话音产生的频率为300～3 400Hz，为了标准化和计算方便，电话系统按照8 000Hz进行话音抽样，对每个抽样脉冲进行A律或μ律非均匀量化，每个样值用8位二进制代码表示，因此有8 000Hz×8＝64 000Hz，即64kHz。通常将64kHz称为一路语音信号的带宽需求量。

以A律为例，每个样值用8比特代码表示，即［b₁］［b₂b₃b₄］［b₅b₆b₇b₈］。由于该量化方法将折线正负方向各分为8段，因此，用b₁代表极性，称为极性码，其中“0”代表负值，“1”代表正值；b₂b₃b₄称为段落码，表示段落的号码，其值为0～7。b₅b₆b₇b₈表示每个段落内均匀分层的位置，其值为0～15，代表任一段落内的16个量化值。每一量化值是其量化区间的中间值，如表2-3所示。

表2-3　A律13折线的国际标准PCM编码表