IP电话中PCM编码的采样及量化构成

时间：2019-09-21 09:04 作者：admin 分享到：

波形编码是忠实地再现语音的时域波形，其基本思路是发送端按照一定的周期对语音信号采样，然后对采样值进行数字编码，在接收端按照数字编码再现原始语音。为了降低比特率，W以充分利用相邻采样点之间的信息冗余性，对差分信号进行编码，在不影响IP电话语音质量的前提下，比特率可降至32 kbit/s。在话务过载的情况下，还可降质使用 24 kbit/s或16 kbit/s编码，但要进一步降低比特率就钉-定困难。
波形编码就是根据语音信号波形导出相应的数字编码形式，使其在接收端能忠实再现原始语音。最早的也是最著名的波形编码是PCM(G. 711编解码器）。波形编码包含 3个过程：采样、量化和编码。
(1) 采样
模拟信号在时间上和幅度上都是连续的，通过采样，将时间上连续的模拟信号变为时间上离散的采样值。即用很窄的脉冲按一定周期读取模拟信号的瞬时值，将时间上连续的模拟信号变为时间上离散的采样值。根据采样定理，为了保证信息不丢失，采样频率至少应为模拟信号所含最高频率的2倍，由于电话系统中传送的语音的频带范围是300〜 3 400 Hz,其最高频率为3 400 Hz,3 400的2倍为6 800,考虑到需留一定的富裕度，因此将采样频率取值为8 000 Hz，即采样周期为125 Us。
(2) 量化
量化是指用有限个度量值来表示采样后的信号的幅度值，将信号的幅度值就近归入邻近的度量级。即将幅度上连续的采样值变换为幅度上离散的量化值。由于用量化值表示连续采样值是近似的，由此必然带来所谓“量化噪声”。如果按均匀分段的方式划分量化区间，就称为均匀量化或线性量化，其主要问题是小信号的量化噪声大，在信号过大超过量化范围时又会产生过载量化噪声。因此，一般采用非均匀量化。非均匀量化最常用的方法是压扩法，对于输入的信号首先进行类似对数函数的压扩处理，将小信号扩大，大信号压缩，再进行均匀量化，CCITT曾建议两种压扩率——A律和p律。欧洲和我国均采用A律，在PCM30 32系统中采用；M律通用于北美和日本，在PCM24系统中采用。
(3) 编码
每个量化值采用数字码字表示就称之为编码。显然量化级数越多，精度越高，所需编码位数也越多。在PCM中每个量化值用8 bit码字表示，最高位为符号位，低7位可表示 128个量化级。对于语音信号的PCM编码来说，由于采样频率为8 000 Hz，每个采样值编码为8位二进制码，所以其传输速率为64 kbit/s。64 kbit/s是传统程控数字交换机中基本的传输和交换单位。