机车网络控制网络基础模拟数据编码武汉铁路施诗37课件.pptx

《机车网络控制》课程

网络基础——模拟数据编码

武汉铁路职业技术学院施诗

模拟信号的数字信号编码

在模拟信号的数字信号编码最常用的方法是脉冲编码调制

（PulseCodeModulation，PCM）。

PCM是一个模拟信号转换为二进制数脉冲序列的过程。在

光纤通信、数字微波通信、卫星通信等均获得了极为广泛

的应用。

PCM的工作过程主要包括采样、量化与编码3个步骤。

采样

采样(Sampling)是模拟信号数字化的第一步。模拟信号是电平

连续变化的信号，采样是每隔一定的时间间隔，将模拟信号的

电平幅度值取出来作为样本，让其表示原来的信号的过程。

采样频率f为：f≥2B或f=1/T≥2fmax其中：B为通信信道带

宽，T为采样周期，fmax为信道所允许通过信号的最高频率。

研究结果表明，如果f≥2B，则定时对信号采样，其样本可以

包含足以重构原模拟信号的所有信息。例如，语音信号的带宽

近似为4kHz，则采样频率应不小于8000样本/秒。

每一路采样信号称为脉冲振幅调制(PulseAmplitude

Modulation，PAM)。

量化和编码

量化（Quantizing）就是将采样的样本幅度按照量化级别确定

取值的过程，也就是取整。这样脉冲序列就成了数字信号了。

编码（Encoding）就是利用相应位的二进制代码表示量化后

的采样样本量级的方法，它用一定位数的二进制码表示。如果

有N个量化级，那么就应当有log2N位二进制码。

举例

采样：按照采样频率f≥2B的要求，对图示模拟信号进行采样

量化：如图所示，该模拟信号的采样量化电平数为8，即采样

量化级别为8，则采样点位的精准抽样值分别为

2.42/4.71/5.41/2.98.量化之后的值分别为2/5/5/3.

编码：该模拟信号样本量化级别为8，计算得到采用3位二进制

码进行编码。

6

采样5.41

4.71

量化电平数为842.98

22.42

0

精确抽样值2.424.715.412.98

量化值2553

二进制编码010101101011

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