[信息与通信]现代通信新技术

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1、2021/9/51现代通信新技术北京邮电大学张永军yjzhang@bupt.edu.cn62281173-603通知：下周停课一次（顺延）2021/9/52第二章：信息处理技术基础语音处理和交换语音数字化处理程控数字交换机语音的压缩处理通知：下周停课一次（顺延）2021/9/53音频信息主要是指由自然界中各种音源发出的可闻声和由计算机通过专门设备合成的语音或音乐。音频信号2021/9/54音频信号特性音频信号是随时间变化的连续媒体，对音频信号的处理要求有比较强的时序性，即较小的延时和时延抖动。不同类型的发声体其声音信号的频谱分布各不相同。语音的主要能量分布较窄

2、，大概为100Hz～5kHz；歌唱声的频谱要宽的多，大概为82Hz～10kHz；各种乐器发声的频谱范围一般要到20～20kHz。声音信号的强度在一个范围内随时随刻发生着改变，声音信号的动态范围：语音信号大概有20～40分贝的动态范围；交响乐、戏剧等声音的动态范围可高达60～80分贝。音频信号2021/9/55人的听觉特性人对声音强弱的感觉人对声音频率的感觉人类听觉的频响特性人类听觉的掩蔽效应音频信号2021/9/56普通电话业务普通电话业务是发明最早和应用最为普及的一种通信业务，它在基于电路交换原理的电话交换网络支持下，提供人们最基本的点到点语音（300-34

3、00Hz）通信功能。根据通信距离和覆盖范围电话业务可分为市话业务、国内长途业务和国际长途业务。现在还可以为用户提供来电显示、三方通话、转移呼叫、会议电话、短消息收发等增值功能。还可以提供传真、互联网拨号接入等功能。智能网业务IP电话音频业务2021/9/57话音业务将成为标准化的廉价日用品－2009年（？），所有技术（PSTN/VOIP/移动）所有距离的话音业务都将是标准价，不限时的包月制语音价格将是PSTN和VOIP的标准模式话音业务走向无线化－2009年（？），75％的呼出分钟由移动发起（04年为20％）－2009年（？），35％目前的消费类PSTN用户（

4、4亿）将停止使用传统的固话，而只要靠移动或VOIP业务话音业务收入将继续下降－2009年（？），消费类PSTN业务收入将降低40％－2010年前，低成本话音将是3G的主要驱动力－2010年，3G话音价格将比主导的2G语音便宜50%话音业务的命运音频业务2021/9/58语音数字化的目的：便于传输或存储音频信号的数字化对传输的语音数字化通常采用PCM方法：PCM:脉冲编码调制（PulseCodedModulation），简称脉码调制，指一种利用一系列数字采样来表示音频信号的方法。2021/9/59PCM过程包括：抽样、量化、编码语音信号要在数字线路上传输，必须将

5、语音信号转换成数字信号。这需要经过三个步骤：1）采样——按一定间隔对语音信号进行采样2）量化——对每个样本舍入到量化级别上3）编码——对每个舍入后的样本进行编码脉冲编码调制(PCM)的原理模拟话音采样时钟PAM信号PCM信号抽样电路量化和编码数字化声音2021/9/5103.23.92.83.41.24.2343314011100011011001100原始信号PAM脉冲PCM脉冲（有量化误差）011100011011001100PCM输出脉冲编码调制(PCM)的原理2021/9/511脉冲编码调制(PCM)基本原理奈奎斯特定理（采样定理）：如果连续变化的模拟

6、信号最高频率为F，若以2F的采样频率对其采样，则采样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。--话音信道带宽<4KHz--采样时钟频率：8KHz(>2倍话音最大频率)--量化级数：256级(8位二进制码表示)--数据率：8000次/s*8bit=64Kb/s∴每路PCM信号的速率=64Kbps模拟话音采样时钟PAM信号PCM信号抽样电路量化和编码数字化声音2021/9/512对小信号采用小的量化间隔，对大信号采用大的量化间隔，这样可以用较少的位数编码。对大信号来说，虽然绝对量化误差较大，但是因为：（1）大信号出现的机会不多，（2）信噪比（相对误差）与小信号

7、是一致的，所以对总的话音质量影响不大。非均匀量化也是一种压缩*PCM－非均匀量化2021/9/513A律：13折线u律：15折线*PCM－折线近似2021/9/514*PCM－编码规则2021/9/515A律(A-Law)压扩(G.711)主要用在欧洲和中国大陆等地区的数字电话通信中μ律(μ-Law)压扩(G.711)主要用在北美和日本等地区的数字电话通信中。对于采样频率为8kHz，样本精度为13位、14位或者16位的输入信号，使用m律压扩编码或者使用A律压扩编码，经过PCM编码器之后每个样本的精度为8位，输出的数据率为64kb/s。这个数据就是CCITT推荐

8、的G.711标准。*PCM－非均匀量化