压扩

压缩然后扩展的过程

压扩是压缩然后扩展的过程。利用压扩系统，高振幅信号将在传输之间被压缩（放大程度小于低振幅信号），然后在接收器中被扩展（放大程度大于低振幅信号）。压扩是提高通信系统动态范围的方法。

基本介绍

实际通信中，将满足量化器量化信噪比要求的输入信号取值范围定义为量化器的动态范围。在电话通信中，电话语声信号的动态范围约为40dB，而高质量长途电话通信要求传输线路的信噪比至少应大于28dB，若在电话语声信号的数字化过程中采用均匀量化，在小信号时量化信噪比就很难达到要求。

正是在这种实际约束现状下，人们提出了压扩技术（对数压扩），能够满足长途电话通信的质量要求。

压扩技术是将所传输的信号被有效地压缩后再传输到另一端，在接收端信号再进行扩展，从而在给定的调制频偏下能最大限度地提高系统的信噪比，大大地降低环境背景噪声，话音质量得到了提高。即在发射的同时，它不但压缩呼叫信号，并且还降低外部的噪音。而在接收到呼叫信号的同时，它又扩展其呼收信号，减少接收中心不必要的背景噪声。采用此技术可以产生更加清脆、清晰的话音，能使你在嘈杂的环境中仍能保持畅通的联系，很具有实用价值。语音压扩技术的使用促进了对讲机质量水平的提高，改善了语音质量。

压扩技术是通信系统设计中的一项抑制噪声、提高话音质量的先进的音频技术。显然，压扩技术是一种非线性量化技术。

在传输之前，动态范围50dB的模拟输入信号被压缩到25dB，然后在接收器中将其扩展到它的原始动态范围50dB。对于PCM，使用模拟或数字技术都可以完成压扩。早期的PCM系统使用的是模拟压扩，而更现代的系统使用则是数字压扩。

分类

模拟压扩

在历史上，模拟压扩是使用专门设计的二极管来实现的，这些二极管插在抽样和保持电路之前的PCM发射器中的模拟信号路径中。利用刚好安装在PCM接收器中的低通滤波器之后的二极管，也可以实现模拟扩展。

基本过程：在发射器中，将对模拟信号的动态范围进行压缩和抽样，然后转换成线性PCM代码。在接收器中，将把PCM代码转换成PAM信号，并对信号进行滤波，然后把它扩展回原始范围。

不同的信号分布需要不同的压扩特性。例如，语音质量的电话信号在较宽的动态范围上需要相对恒定的SQR性能，这意味着对于所有信号电平，失真都必须与信号振幅成比例。这需要一个对数压缩比，而这需要无限的动态范围和无限的PCM代码。当然，这是不可能达到的。不过，当前使用的两种模拟压扩方法与对数函数非常接近，通常把它们称为对数PCM编码方法。这两种方法是u-law和A-law压扩方法。

数字压扩

对于数字压扩来说，发射器中的压缩发生在输入样本已经被转换成线性PCM代码之后，接受中的扩展发生在PCM解码之前。

利用数字压扩，首先对模拟信号抽样，并将它们转换成线性PCM代码，然后对这些线性代码进行数字压缩。在接收器中，对压缩的PCM代码进行扩展和解码。最新的数字压缩PCM系统使用12位线性PCM代码和8位压缩PCM代码。通过把曲线近似画成一组8条直线段（段0~7），压缩和扩展曲线与u=255时的模拟u-law曲线非常相似。每个后续段的坡度都精确地等于前一段的一半。

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