《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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武汉铁路职业技术学院施诗